Чому ви дбаєте: змішана електроніка та енергетика кабінету

Цей кабінет автоматики містить живлення, управління та комунікаційну проводку. 480-вольтова ручка відключення знаходиться у верхньому правому куті шафи. ПЛК у верхній частині шафи використовують 24-вольтові входи та виходи для управління конвеєрною системою, тоді як 480-вольтові БЧ біля дна шафи ведуть двигуни конвеєра.

Змішування трифазних кабелів високої напруги 480 вольт у тій самій шафі, що і 24-або 120-вольтові контрольні кабелі нижчої напруги та кабелі зв'язку, можуть призвести до нестабільної роботи або навіть до повного виходу електронного обладнання всередині шафи. Знання того, що знаходиться всередині шафи перед тим, як її відкрити, конкретні проблеми з електропроводкою, на які слід звернути увагу всередині, які значення виміряти та прості способи виправлення неполадок можуть допомогти полегшити багато нестабільних, а іноді і «таємничих» проблем управління та зв’язку на підлозі заводу.

Шафи на підлозі заводу часто проектуються як центральний пункт управління обладнанням для автоматизації та управління технологічними процесами. Усередині шафи знаходяться електронні програмовані контролери (ПЛК), частотно-регульовані накопичувачі (VFD) та пов'язана з ними проводка зв'язку та управління.

Оскільки обладнання, що контролюється на об'єкті, зазвичай становить 480 вольт, трифазне живлення 480 вольт часто потрібно подавати через ту саму шафу, що і електронні органи управління - це перевага як для пошуку несправностей, так і для технічного обслуговування. Ви можете використовувати ту саму шафу, щоб спостерігати за індикаторами на програмованому контролері, вимірювати трифазну напругу на стартері двигуна або регулювати привід.

Безпека перш за все

Перед відкриттям шафи завжди найперше турбується про безпеку. Оскільки технік або інженер починає роботу над електронними органами управління, природно дотримуватися вузького фокусу на підозрілому низьковольтному обладнанні та елементах управління та легко забувати, що робота всередині шафи зі змішаною напругою піддає працівників небезпечним напругам та струмам короткого замикання. Перш ніж відкривати дверцята шафи: знайте наявні рівні напруги.

Промислові панелі управління повинні мати міцні та розбірливі етикетки із зазначенням номінальної напруги, кількості фаз та частоти всіх поставок, що знаходяться в шафі. Старі панелі можуть бути не позначені. Зараз на багатьох панелях на дверцятах панелі є попереджувальний ярлик дуги. Майте на увазі, що етикетка із спалахом дуги зазвичай забезпечує максимальну напругу в шафі і не відповідає всім напругам живлення. На додаток до будь-якої етикетки, зверніться до електричних схем та посібників для постачальників, і навіть пройдіться по системах, якщо це необхідно, щоб допомогти визначити напругу в шафі.

Як правило, найкраще стояти збоку від шафи, якщо це можливо, управляти роз'єднувачами, відпускати засувки та відкривати двері - на випадок, якщо щось піде не так. Після того, як двері шафи відкриті, зробіть візуальний огляд на наявність явних відхилень або запаху згорілої ізоляції. Зверніться до відповідних схем електропроводки та керування, щоб визначити компоненти та клемні колодки.

Мінімізація електромагнітних перешкод

В рамках візуального огляду зауважте, як електропроводка потрапляє в шафу. 480-вольтові силові провідники та низьковольтна контрольна проводка, як правило, вводяться через окремі трубопроводи. Запуск таких провідників в окремих трубопроводах у полі допомагає мінімізувати можливість електромагнітних перешкод. Якщо силові провідники знаходяться занадто близько для управління електропроводкою та електронними компонентами, будь то в польових умовах або в шафі, ви можете очікувати нестабільну роботу обладнання.

Щоб зменшити вплив електромагнітних перешкод, силові провідники не повинні знаходитися в безпосередній близькості від проводки управління та зв'язку. Не існує стандартного визначення відстані для "безпосередньої близькості". Ви повинні застосувати розумне судження. Тримайте силові та контрольні провідники в окремих кабельних лотках всередині шафи. Якщо з якихось причин необхідно, щоб силові провідники та контрольні дроти перетиналися між собою, переконайтесь, що вони перетинаються під кутом дев'яносто градусів, щоб зменшити вплив електромагнітних перешкод.

Поділ схеми живлення та управління

Частина візуального огляду повинна забезпечувати адекватне розділення схеми живлення та управління. Щоб розрізнити схеми керування та схеми живлення, зверніть увагу на розміри провідників та схеми кольорового кодування, що використовуються. Проводка ланцюга управління, як правило, становить 16 AWG або 18 AWG. Як правило, провідники живлення будуть не менше 12 AWG і часто значно більші. Заземлені провідники мають білий, сірий колір або мають три суцільні білі смуги на будь-якій кольоровій ізоляції, крім зеленої, синьої чи оранжевої. Білі з синьою смугою дроти ланцюга управління є заземленим провідником для схеми управління постійним струмом. Будь-який оранжевий або білий з помаранчевою смужкою провід управління є незаземленим провідником, який залишається під напругою після вимкнення головного відключення живлення. Крім того, червона ізоляція вказує на незаземлений провідник в ланцюзі управління змінного струму, а синя ізоляція вказує на незаземлений провідник в ланцюгах керування постійним струмом. Провідники, які потрапляють в шафу як частина багатожильного кабелю, можуть мати різні кольорові схеми. За потреби зверніться до електричних схем.

Незаземлені трифазні силові провідники, що входять в шафу, не мають обмежень щодо кольорового кодування. Як правило, коричневий, помаранчевий та жовтий використовують для 480 вольт фаз A, B та C відповідно. Чорний, червоний і синій використовуються для 208-вольтних або 240-вольтних фаз A, B і C відповідно.

Підводячи підсумок, що стосується ідентифікації та розділення проводів: будьте обережні, знайте, які схеми кольорового кодування використовуються всередині вашої шафи, і якщо є сумніви, виміряйте цифровим мультиметром, щоб перевірити рівні напруги на різних терміналах.

Низьковольтна контрольно-вимірювальна проводка

Зазвичай або "кручена пара" провідників, або "екранований кабель" допомагають мінімізувати вплив електромагнітних перешкод в низьковольтних приладових електропроводках. У крученій парі один провідник скручується навколо іншого із зазначеною кількістю скруток на дюйм. Екранований кабель - це вита пара, кабель із плетеним або фольгованим покриттям, що проходить по всій довжині провідників; він також має термопластичну сорочку для фізичного захисту. Виті пари проводу допомагають мінімізувати ефекти індукції і повинні залишатися скрученими до їх закінчення. Коса або фольга, що покриває скручену пару, допомагає запобігти надходженню напруги в провід управління. Ця оплетка або фольга повинні бути з’єднані із землею лише на одному кінці. Зливний провід проходить довжину екранованого кабелю безпосередньо під фольгою, тому він є контактом на всю довжину кабелю. Якщо зливний дріт є, він замикається на землю. Зливний провід "стікає", щоб заземлити будь-які блукаючі напруги, що виникають у кабелі.

Якщо схема керування заземлена більш ніж просто в одній точці, проблеми з управлінням майже напевно виникнуть. Наприклад, якщо зливний провід підключений до землі на кожному кінці кабелю, або якщо оболонка кабелю випадково зішкрябана, а фольга контактує із заземленим металом, вийде "петля заземлення". Тепер через зливний провід і фольгу буде протікати небажаний струм між двома точками, які заземлені (контур заземлення) через різницю в потенціалі між відокремленими землями. Перевіряючи шафи, переконайтесь, що ізоляція, розташована над незаземленим кінцем екранованих кабелів, на місці і що дренажний дріт або будь-яка фольга випадково не торкаються металу в шафі.

Промисловий мультиметр реєстрації Fluke 289 True RMS.

Здійснення вимірювань напруги

Після усунення будь-яких відхилень під час візуального огляду проведіть вимірювання напруги, щоб переконатися, що електропроводи не перешкоджають силовим провідникам. Використовуйте цифровий мультиметр із належним рейтингом для вимірювання та запису рівня напруги. Вхідна напруга на електронному обладнанні, такому як PLC та VFD, зазвичай визначається як плюс-мінус 10% від номінальної напруги. Виміряйте напругу на кожному вхідному та вихідному польовому пристрої. Будьте особливо обережні, якщо в місці, де воно повинно бути, присутня значна напруга. Це може бути ознакою індукції від силових провідників, що створює низькі напруги в ланцюзі управління. Досить часто джерелом цієї проблеми є польова маршрутизація провідників і може знадобитися значне усунення несправностей, щоб знайти проблему. Оскільки напруга, яка індукується в проводці ланцюга управління, буде змінюватися, оскільки потік струму змінюється через силовий провідник, напруга схеми управління буде змінюватися відповідно. Для виявлення цих відхилень може знадобитися використовувати цифровий мультиметр для запису, наприклад, промисловий мультиметр реєстрації Fluke 289 True RMS.

Герметичність закінчень проводки управління

Перевірте герметичність закінчень проводки управління. Будь-які ефекти електромагнітної індукції, з якими, як правило, могли впоратися органи управління, посиляться у вільній точці закінчення, і це може вплинути на електронні входи. Іноді дроти роз’єднуються від роз’єму, що тисне, як правило, через неправильну установку. Перевірте кожен окремий провід у точці його закінчення, щоб переконатися, що він надійно закріплений у своєму роз'ємі або під гвинтом терміналу. Затягніть усі гвинти клем.

Правильна перевірка та обслуговування електропроводки та контрольної проводки зводить до мінімуму проблеми з експлуатацією обладнання, що контролюється електронним способом. Слабкі гвинти електропроводки та клем, неналежні методи заземлення та занадто близько розташовані силові та електронні провідники є одними з найпоширеніших, але важких для пошуку причин, неправильної роботи обладнання. Знання того, що є у ваших шафах, проведення належних перевірок та інтерпретація показань контрольної напруги допоможуть багатьом із цих таємничих проблем з обладнанням зникнути.

Як силові кабелі викликають проблеми у змішаних шафах

Коли струм протікає через провідник, магнітне поле створюється по колу навколо провідника. Коли потік змінного струму змінюється в напрямку, початкове магнітне поле руйнується, і магнітне поле буде створюватися в протилежному напрямку навколо силового провідника. Весь цей процес відбуватиметься 60 разів щосекунди в ланцюгах змінного струму 60 герц.

Якщо інший провідник знаходиться під дією цього мінливого магнітного поля, то будуть виконані три вимоги до електромагнітної індукції:

Присутнє електромагнітне поле (створюється потоком струму в силовому провіднику).
У магнітному полі присутній провідник (низьковольтна контрольна проводка).
Відносний рух відбувається між провідником і магнітним полем. (Магнітне поле постійно нарощується, руйнується і змінює напрямок.)

В результаті напруга створюється або «індукується» в електропроводці управління - звідси термін електромагнітна індукція. Аномальна напруга та потік струму, що створюються в контрольній проводці, називаються електромагнітними перешкодами або ЕМІ. EMI може виробляти достатню напругу для PLC або VFD, щоб "побачити" помилковий сигнал. Або напруга на контрольній проводці може спотворюватися через ЕМІ, а електронне обладнання, що постачається контрольною проводкою, не працюватиме належним чином.