Prevenzione del surriscaldamento del banco di carico
Le strutture utilizzano i banchi di carico per posizionare i carichi elettrici sui sistemi di alimentazione, in modo da garantire che tali sistemi funzionino in modo affidabile quando necessario. Se i banchi di carico si surriscaldano, tuttavia, possono presentare problemi di affidabilità. Questo articolo riassume le cause del surriscaldamento e descrive come evitarle.
Descrizione operativa
La maggior parte dei banchi di carico applica il carico convertendo l'elettricità da una fonte di alimentazione in calore, quindi espellendo questo calore dall'unità. In questo modo, un banco di carico da 1000 kilowatt a 480 volt deve assorbire continuamente più di 1200 ampere per fase e produrrà 3,4 milioni di British Thermal Units di calore all'ora. Questo calore deve essere continuamente rimosso dal banco di carico per evitare il surriscaldamento.
La rimozione del calore avviene tipicamente mediante una ventola elettrica che produce un flusso d'aria che espelle i gas di scarico caldi dall'involucro del banco di carico. La Figura 1 illustra in modo schematico il modo in cui l'aria ventilata attraversa e supera gli elementi di carico per rimuovere il calore. La Figura 2 illustra l'aspetto di un banco di carico reale.
Per funzionare correttamente, un banco di carico deve spingere attraverso l'unità una quantità di aria fredda sufficiente a rimuovere il calore generato. Per funzionare alla sua capacità nominale, la temperatura dell'aria aspirata non può superare il valore massimo specificato dal produttore. Allo stesso modo, la portata d'aria progettata deve essere mantenuta per rimuovere il calore. Tutto ciò che interferisce con queste condizioni può causare un surriscaldamento del banco di carico.
Motivi per evitare il surriscaldamento
Sebbene i banchi di carico e i loro componenti siano stati progettati e testati per resistere alle temperature risultanti dal loro normale funzionamento, devono essere utilizzati e mantenuti come previsto per garantire che non si verifichi un surriscaldamento.
Un motivo per evitare il surriscaldamento è quello di prevenire danni termici a breve o lungo termine ai materiali di un banco di carico. I materiali e i componenti possono deteriorarsi quando le temperature superano i loro normali intervalli operativi. Ad esempio, l'isolamento dei fili e i componenti come le morsettiere possono deformarsi o fondersi, aumentando il rischio di guasti elettrici. In casi estremi, il surriscaldamento può aumentare il rischio di incendio.
Anche se il surriscaldamento non causa danni o guasti immediati, le temperature di esercizio eccessive possono causare stress a lungo termine a materiali e componenti. Ad esempio, il surriscaldamento e il raffreddamento ripetuti aumentano la gamma di temperature che i componenti attraversano durante ogni ciclo di funzionamento. Ciò può influire sulle proprietà di alcuni materiali e provocare sollecitazioni dovute all'espansione e alla contrazione superiori a quelle che l'unità è stata progettata per sopportare, con conseguente riduzione delle prestazioni o eventuale guasto.
Un altro motivo per evitare il surriscaldamento è il rischio che questa condizione può rappresentare per le persone. Le apparecchiature surriscaldate possono rappresentare un rischio per le persone che toccano o lavorano con i banchi di carico, nonché un rischio di incendio in caso di temperature estreme.
Cause comuni di surriscaldamento
Limitazione del flusso d'aria
Qualsiasi cosa che limiti il flusso d'aria attraverso un banco di carico in funzione aumenterà le temperature del dispositivo e del suo scarico. Due cause comuni sono:
Blocco: Le prese e gli scarichi del banco di carico sono coperti da pannelli schermati per impedire l'accesso involontario ed evitare che gli oggetti vengano intrappolati nell'apparecchiatura. Se un oggetto ostruisce anche solo parzialmente l'aspirazione o lo scarico, il flusso d'aria si riduce insieme alla capacità dell'unità di dissipare il calore.
Spazio inadeguato: Se l'aspirazione o lo scarico di un banco di carico si trova troppo vicino a un altro oggetto, come una parete adiacente o un'apparecchiatura permanente o temporanea, il flusso d'aria attraverso l'unità può essere limitato, riducendo la sua capacità di rimuovere il calore dagli elementi di carico.
Malfunzionamento dell'apparecchiatura
Un ventilatore poco efficiente: se la potenza o la velocità di un ventilatore viene inavvertitamente ridotta, la portata del flusso d'aria potrebbe essere insufficiente a rimuovere tutto il calore generato dagli elementi di carico. La riduzione della velocità del ventilatore può essere dovuta a diverse cause, tra cui sensori difettosi, controlli errati o un motore del ventilatore che sviluppa una potenza inadeguata a causa dell'usura o di un problema meccanico o elettrico.
Sensore di sovratemperatura difettoso: I sensori di sovratemperatura rilevano l'eccesso di riscaldamento e sono utilizzati per spegnere un'unità quando si verificano temperature fuori range. A seconda del loro design, un sensore sporco o difettoso può consentire a un banco di carico di funzionare a temperature superiori al suo intervallo operativo. In particolare, un sensore di sovratemperatura non deve mai essere bypassato per consentire il funzionamento di un banco di carico; tali problemi devono essere valutati e corretti da un tecnico qualificato.
Cause ambientali
Elevata temperatura dell'aria ambiente: I produttori specificano le temperature ambientali massime in cui i loro banchi di carico possono operare. Se un banco di carico opera in un clima caldo, dove le temperature potrebbero superare i limiti operativi, un banco di carico diverso o più grande potrebbe fornire un servizio migliore.
Alta quota: Poiché l'aria è meno densa ad altitudini più elevate, assorbe meno calore per volume quando passa davanti agli elementi di carico, riducendo il raffreddamento.
Apparecchiature calde vicine: È importante valutare tutte le fonti di calore in prossimità di un banco di carico. Se il calore dei gas di scarico viene convogliato in un banco di carico da un dispositivo vicino, come un generatore o un'apparecchiatura HVAC, potrebbe contribuire alla riduzione dell'efficienza o al surriscaldamento.
Intrappolamento dei gas di scarico del banco di carico: Le temperature interne di funzionamento possono essere elevate se una parte dello scarico del banco di carico viene inavvertitamente ricircolata nella sua aspirazione.
Elevato carico solare: In ambienti caldi con temperature ambientali elevate, il calore prodotto dall'intensa insolazione può aumentare ulteriormente le temperature di esercizio del banco di carico.
Prevenzione del surriscaldamento
L'osservanza delle specifiche, dell'installazione e delle pratiche di manutenzione adeguate riduce molte cause di surriscaldamento del banco di carico.
All'installazione
- Ad altitudini elevate o in presenza di temperature ambiente elevate, selezionare e declassare secondo le indicazioni del produttore.
- Nei casi in cui l'irraggiamento solare intenso può presentare un carico solare elevato, considerare:
o Localizzare i banchi di carico in un punto in cui saranno ombreggiati da un'altra struttura durante le ore più calde della giornata
o Fornire un'ombra installando un accessorio ombreggiante del produttore, se disponibile
o Fornire una struttura sopraelevata per ombreggiare un banco di carico a scarico orizzontale - Considerare la posizione delle apparecchiature vicine e delle fonti di calore per garantire che l'aria calda non venga convogliata in un banco di carico.
- Assicurarsi che lo scarico caldo di un banco di carico non venga ricircolato nella sua aspirazione o in quella di un'altra unità.
- Installare i banchi di carico rispettando le distanze minime specificate dai produttori (Figura 3).
Ispezione e manutenzione regolari
- Mantenere l'area circostante il banco di carico libera da oggetti che potrebbero ostacolare il flusso dell'aria di aspirazione e di scarico.
- Eseguire ispezioni regolari per verificare che le griglie di aspirazione e scarico e i componenti interni siano privi di oggetti che potrebbero limitare il flusso d'aria.
- Rivolgersi a un fornitore di servizi qualificato per l'ispezione, la pulizia e la manutenzione di ciascun banco di carico secondo l'ambito e la frequenza raccomandati dal produttore. Questi servizi devono valutare il corretto funzionamento dei dispositivi di sicurezza, come i sensori di sovratemperatura e di flusso d'aria, e verificare che il banco di carico e i suoi componenti funzionino correttamente.
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