Osprzęt szaf elektrycznych i sterowniczych

Użytkownicy przywiązują obecnie dużą wagę do szerokiego wyboru dostępnego osprzętu i możliwości rozbudowy zainstalowanych w szafach elementów. Doceniają oni możliwość łatwej rozbudowy i modułowe rozwiązania. Chętnie sięgają po kompleksowe zestawy produktów do szaf, w skład których wchodzą elementy do wprowadzania przewodów, przepusty kablowe, różnego rodzaju przyłącza, systemy ochrony kabli, koryta grzebieniowe itp.

Jak mówi Paweł Dziewiszewski, Product Manager w firmie ASTAT Logistyka, w której osprzęt do szaf stanowi większą część oferty, jeśli chodzi o wyposażenie szaf, to jest ono związane z wentylacją i klimatyzacją, ogrzewaniem, regulacją i oświetleniem.

Wentylacja i klimatyzacja

Jak twierdzi Paweł Dziewiszewski, przy doborze wentylacji ważne są takie dane, jak: wymiary szafy/obudowy, rodzaj aplikacji (umiejscowienie na zewnątrz lub wewnątrz budynku, informacje o stopniu zapylenia otoczenia, temperaturach otoczenia i wymaganej temperaturze we wnętrzu szafy), suma strat ciepła (liczba, rodzaj i moc urządzeń, które będą generować ciepło wewnątrz szafy – przeważnie głównymi generatorami ciepła są falowniki, zasilacze, transformatory). Doboru urządzenia można dokonać samemu, z pomocą kalkulatorów producentów, takich jak Watt-a-Calculator! firmy Alfa Electric. 

W ofercie rynkowej wentylatorów warto zwrócić uwagę na serię ATV firmy Alfa Electric. Jej główne zalety to: łatwość montażu (zatrzaskowy) i konserwacji (grill na zawiasach umożliwiający szybką wymianę filtra), a także prosta zmiana kierunku przepływu powietrza (ten sam wentylator można zamontować jako nawiewny lub wyciągowy). Kupując wentylator, trzeba pamiętać o dodatkowej kratce z filtrem – niezależnie od tego, czy będzie pracował jako nawiewny, czy wyciągowy. Należy zapewnić cyrkulację powietrza, umieszczając kratkę wlotową/wylotową po przeciwległej stronie obudowy.

Innym przykładem jest asortyment firmy STOLTRONIC – oferuje ona wyposażenie do szaf sterowniczych i rackowych niemieckiego producenta, firmy Elmeko. Jeśli chodzi o chłodzenie, w ofercie ma klimatyzatory kompresorowe oraz moduły Peltiera o zakresie mocy chłodniczej od 0,1 kW do 10 kW oraz klasie szczelności od IP34 do IP67.

W doborze i dostawach urządzeń klimatycznych do szaf elektrycznych i telekomunikacyjnych specjalizuje się firma DACPOL. W zakresie klimatyzatorów i wymienników ciepła oferuje m.in. urządzenia firmy Seifert. Klimatyzatory są produkowane w wielu wersjach z filtrem i bez filtra, do montażu na ścianie szafy lub na dachu i w wersji panelowej do montażu wewnątrz szafy. Zakres mocy urządzeń to 320–2600 W. Warto nadmienić, że urządzenie bez filtrów powietrza ma konstrukcję eliminującą możliwość osadzania zanieczyszczeń, co praktycznie eliminuje potrzebę konserwacji.

Jako ochronę przed przegrzewaniem się szaf sterowniczych firma Pneuma poleca systemy chłodzenia EXAIR. Urządzenia zasilane są sprężonym powietrzem i nie mają silnika elektrycznego, który mógłby się zatrzeć. Nie mają też ruchomych części, które mogłyby się zepsuć, żadnych filtrów ani rur do czyszczenia i czynnika chłodniczego, mogącego spowodować wyciek. Jak podaje firma, instalacja trwa kilka minut, a jeśli zasili się je czystym, wolnym od wilgoci powietrzem, będą działać prawie bezobsługowo. Nie ma potrzeby stosowania części zamiennych innych niż elementy filtracyjne w filtrach sieciowych sprężonego powietrza.

RYNEK

W 2018 r. światowy rynek obudów i szaf elektrycznych został wyceniony przez analityków z Grupy IMARC na 6,2 mld dolarów. Jednym z głównych czynników napędzających jego rozwój jest rosnący trend automatyzacji w przemyśle. Dlatego Grupa IMARC spodziewa się, że do 2024 r. osiągnie on wartość 8,7 mld dolarów. 

Wśród głównych światowych graczy na tym rynku wymienia się takie firmy, jak: ABB, Siemens, GE, Mitsubishi Electric, Toshiba, Rittal, Eaton, Omron, Nitto Kogyo, Schneider, Delvalle, Electroalfa, EIC Solutions, WesTech, Wieland, Chuan Yi Automation, Ebara Densan, LianCheng Group, STEP, Shimge Pump Group, Bao-Ling Electric, Sunl East Technology, Dongan Electric, Huasn, Huasheng Electrical Equipment i Zhong Yang. 

W Polsce działa wielu producentów obudów do urządzeń elektrycznych przeznaczonych do użytku w przemyśle, w tym część funkcjonuje lokalnie.

Ogrzewanie

Podobnie jak przy chłodzeniu, w przypadku ogrzewania istotne są wymiary i rodzaj aplikacji (i wynikająca z niej wymagana minimalna temperatura otoczenia). Moc grzejnika należy dobierać tak, jakby był on jedynym źródłem ciepła w szafie – w ten sposób unika się powstawania kondensatu, np. podczas zimowych przestojów linii. 

Warto zwrócić uwagę na takie rozwiązania, jak choćby grzejnik o grubości 8 mm firmy Stego. Jest on szczególnie polecany do obudów o wysokiej gęstości zamontowanych aparatów, w których nie zmieściłyby się standardowe ogrzewacze. Może być używany jako ogrzewacz konwekcyjny lub kontaktowy i jest przeznaczony do pracy ciągłej. Ciekawym rozwiązaniem jest także miniaturowa dmuchawa grzewcza (o mocy do 400 W) w obudowie o wymiarach 88×66×97 mm firmy Alfa Electric.

Firma Stoltronic ma w ofercie grzałki aktywne i pasywne o mocy od 10 W do 1000 W z montażem częściowo bądź całkowicie wewnętrznym. Przykładem z serii SM są samoregulujące elementy grzejne PTC o mocy od 10 W do 45 W. Ich cechy charakterystyczne to: zoptymalizowany profil o zwiększonej mocy grzewczej i niższej temperaturze powierzchniowej, łatwiejszy montaż i podłączanie – możliwe bez użycia narzędzi, a także mocowanie z klipsem do szyny montażowej i podłączanie zaciskiem sprężynowym. Dostępne napięcia to 12–24 V DC lub 110–240 V AC.

Inny producent – firma Rittal – dostarcza np. grzałki do szaf sterowniczych służące do regulacji względnej wilgotności powietrza, które pozwalają uniknąć przekraczania punktu rosy i kondensacji w szafie sterowniczej, a tym samym powstania szkód spowodowanych korozją lub zwarciem elektrycznym. Firma zaleca zastosowanie termostatu do dokładnej regulacji temperatury w szafie sterowniczej, a w celu uniknięcia powstawania kondensatu na podzespołach – regulowanie ogrzewania za pomocą higrostatu. Jak informuje w swoich materiałach, w większych szafach sterowniczych równomierny rozkład ciepła osiąga się najlepiej dzięki zainstalowaniu większej liczby grzałek o mniejszej mocy.

Jeśli chodzi o firmę DACPOL, najczęściej proponowane przez nią elementy grzejne są zbudowane z termistorów PTC, które ze względu na swoją charakterystykę zależną od temperatury zewnętrznej zapewniają samoregulację mocy cieplnej układu. W zakresie elementów grzejnych firma poleca także usługi związane z projektowaniem i dostawą specjalnych rozwiązań do konkretnych urządzeń.

Osuszanie

Na rynku dostępne są też produkty osuszające do szaf sterowniczych do montażu w różnych pozycjach oraz możliwość wyboru odwilżacza z dodatkową pompką. Aby zapewnić odpowiednie odprowadzanie wilgoci z szaf sterowniczych, firma Stoltronic zaleca instalację odwilżacza powietrza. Podczas funkcjonowania urządzenia ciepłe i wilgotne powietrze z komory kierowane jest na zimną powierzchnię odwilżacza. Wilgoć osadza się na niej, co pozwala zebrać i usunąć kondensat. Urządzenie może być montowane częściowo wewnątrz lub całkowicie wewnątrz obudowy. 

Aby zwiększyć wydajność osuszania w warunkach wilgotnych, firma zaleca zainstalować modele z dodatkową pompą zwiększającą wydajność odwilżacza.

Regulacja

Jeśli chodzi o elementy związane z regulacją, to zdaniem Pawła Dziewiszewskiego warto zwracać uwagę na maksymalną obciążalność termostatu/regulatora, zwłaszcza gdy chcemy kontrolować pracę grzejnika na napięcie stałe (duża moc przy niskim napięciu pracy skutkuje dużymi wartościami prądu). Nie należy zapominać o istnieniu urządzeń „2 w 1”, czyli np. termostatach podwójnych (do grzania i chłodzenia lub chłodzenia i sygnalizacji) czy higrotermach, które oszczędzają miejsce na szynie montażowej.

Firma Weidmüller oferuje jednostki sterujące do regulowania temperatury i wilgotności za pomocą termostatów i higrostatów. Termostat THSA to kompaktowe standardowe rozwiązanie do sterowania nagrzewnicą i wentylatorem. Zapewnia ochronę systemów grzewczych i pomaga oszczędzać energię. Natomiast podwójny termostat THSA jest kompaktowym rozwiązaniem do jednoczesnego przełączania dwóch urządzeń w różnych zakresach temperatur. Urządzenie Humidistat HYSA można wykorzystywać do kontroli wilgotności i ochrony przed kondensacją, szczególnie w środowiskach o wysokiej wilgotności.

Oświetlenie

Dobre oświetlenie poprawia bezpieczeństwo i komfort osób montujących, eksploatujących i konserwujących szafy sterownicze. Nie bez znaczenia jest też energooszczędność rozwiązań. Coraz częściej inspektorzy zwracają więc uwagę na korzyści z zastosowania oświetlenia LED-owego zamiast wciąż bardzo popularnych lamp fluorescencyjnych (świetlówek), a zwłaszcza tradycyjnych żarówek. 

Przy doborze oświetlenia warto wziąć pod uwagę nie tylko wielkość szafy i jej umiejscowienie (oświetlenie otoczenia), ale także sposób montażu (np. mocowanie magnetyczne jest bardzo praktyczne, ale nie sprawdzi się w przypadku obudów tworzywowych czy większości stali nierdzewnych) czy obecność dodatkowego gniazda serwisowego. 

W ofercie firmy ASTAT Logistyka znajdują się lampy fluorescencyjne oraz LED-owe, z montażem śrubowym, klipsowym lub magnetycznym, bez dodatkowego wyłącznika, z przełącznikiem I-O lub czujnikiem ruchu, z gniazdem serwisowym lub bez, o różnych długościach i mocy (a co za tym idzie – jasności). Niektóre modele umożliwiają dodatkowo łączenie wielu lamp w jeden łańcuch.

Firma Phoenix Contact, która oferuje bogaty zestaw produktów do wyposażenia szaf sterowniczych, ma w ofercie lampy PLD z diodami LED do oświetlenia wnętrza. Włączanie i wyłączanie światła może się odbywać np. za pośrednictwem zintegrowanego czujnika ruchu. Jak podaje producent, żywotność diod LED to 50 tys. godzin (wartość L70), co w praktyce eliminuje konieczność wymiany oświetlenia.

Prowadzenie przewodów

Niedocenianym elementem osprzętu szaf sterowniczych są systemy prowadzenia kabli i przewodów. Dobrze zaprojektowane i wykonane prowadzenie przewodów ułatwia serwisowanie. 

Phoenix Contact oferuje system prowadzenia kabli CGS. Jest to wybór koryt grzebieniowych, umożliwiający elastyczne i przejrzyste układanie przewodów w szafie sterowniczej. Montaż ułatwiają zęby wyłamywane bez użycia narzędzi. Natomiast węże ochronne służą do doprowadzania kabli i przewodów do szafy sterowniczej. 

Na rynku dostępny jest bogaty wybór złączek elektroinstalacyjnych, przepustów kablowych oraz wyposażenia do prowadzenia i znakowania przewodów.

Programy ułatwiające wybór

Zróżnicowane potrzeby i budowa szaf sterowniczych mogą utrudniać dobór osprzętu, dlatego wielu producentów udostępnia programy, które ułatwiają ten proces. Poza wspomnianym już Watt-a-Calculator! firmy Alfa Electric przykładem jest oprogramowanie Weidmüller Sizing Software (WSS) – narzędzie do planowania, które podpowiada dobór komponentów do systemu zarządzania temperaturą wewnątrz szafy sterowniczej. Korzystając z tego narzędzia, można zaprojektować system dostosowany do konkretnych potrzeb, unikając np. niepotrzebnego jego przewymiarowania. 

Inny przykład to cyfrowy asystent firmy Schneider Electric – Digital Rules, który pomaga zdefiniować zakres obudów, kompatybilnych akcesoriów i rozwiązań do zarządzania temperaturą. Oprogramowanie automatycznie wyświetla listę kompatybilnych akcesoriów i ułatwia znalezienie odpowiedniego rozwiązania termicznego. 

Podsumowanie

Klienci z branży przemysłowej poszukują dziś rozwiązań kompleksowych. Rosną też wymagania w stosunku do zakresu temperatur, w jakich mogą pracować szafy elektryczne i sterownicze, oraz wydajności zainstalowanego w nich chłodzenia. Jednocześnie ciągle wzbogaca się oferta rynkowa, w której zorientowaniu się pomaga oferowane przez producentów oprogramowanie. Stanowi ono wsparcie w wyborze rozwiązań dostosowanych do indywidualnych potrzeb.