Kühltechnik So lässt sich der ganze Schaltschrank richtig entwärmen

Autor / Redakteur: Ines Näther / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Das sächsische Unternehmen EFE Eßbach hat ein universelles modulares System zur Kühlung der Hochleistungselektronik für elektrische Antriebe und Stromversorgungen vorgestellt. Es gewährleistet, dass nicht nur die Bauteile, sondern der gesamte Schaltschrank entwärmt wird.

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EFE hat eine neue Technologie des Kühlens verbunden mit perfektionierter Gießtechnologie entwickelt, mit dem sich die thermischen Leistungen sowie die Kühleffekte entscheidend verbessern lassen und der ungewünschte Wärmeübergang entfällt.
EFE hat eine neue Technologie des Kühlens verbunden mit perfektionierter Gießtechnologie entwickelt, mit dem sich die thermischen Leistungen sowie die Kühleffekte entscheidend verbessern lassen und der ungewünschte Wärmeübergang entfällt.
(Bild: EFE Eßbach)

Bei den von EFE gefertigten Kühlkörpern für Antriebsleistungen bis mehreren hundert kW besteht die Coldplate – eine Montagebasis für die wärmeerzeugenden Leistungsmodule im Schaltschrank - im Unterschied zu anderen Anbietern aus einem Aluminium-Grundkörper mit eingegossenem Edelstahlrohr. „Dadurch lassen sich hervorragende thermische Effekte bei hoher wasserchemischer Beständigkeit mit Einzel-Verlustleistungen bis 15 kW erzielen“, sagt Geschäftsführer Volker Eßbach.

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Neue Kühltechnik macht’s möglich

Möglich macht das eine neue Kühltechnik in Verbindung mit einem perfektionierten Gießprozess - in deren Ergebnis sich die thermischen Leistungen und die Kühleffekte entscheidend verbessern, der unerwünschte Wärmeübergang entfällt und es möglich wird, die sekundäre Entwärmung mittels spezieller Luftleitkanäle im umweltfreundlichen Kreislauf für den Kühlprozess wieder zu verwenden.

Zusätzliche Schrankentwärmung für den gesamten Schrank

Das Brand-Erbisdorfer Unternehmen rüstet seine Kühlkörper außerdem mit einer zusätzlichen Schrankentwärmung aus. Dafür wird auf der EFE-Coldplate ein Luft-Wärmetauscher für die Sekundärkühlung integriert, um auch die Verlustwärme sonstiger Module wie Drosseln, Schütze und Elektronikkomponenten abzuführen. „Mit diesem Aufbau garantieren wir, dass nicht nur die Umrichter, sondern tatsächlich der ganze Schaltschrank entwärmt wird“, hebt Geschäftsführerin Ramona Eßbach hervor.

Die dafür verwendeten EFE-Kühlkörper werden mit zusätzlichen Konvektionsrippen versehen. Die Rippen werden auf der Rückseite angegossen, welche mit gekühlt werden. Darüber wird ein Blechkanal mit Lüfter montiert. Der Lüfter saugt die warme Luft aus dem Schaltschrank an und bläst diese über die Rippen hinweg. Schließlich wird die warme Luft an den kalten Rippen abgekühlt und als kalte Luft wieder unten in den Schaltschrank eingeblasen.

Verschiedene Baugrößen für unterschiedliche Einsätze

Die Coldplate gibt es in verschiedenen Baugrößen, die sich je nach Kundenbedarf auch kombinieren lassen. Sie lässt sich an der Montageplatte verschrauben oder mit 8LW-Winkeln direkt am Rahmen des Schaltschrankes befestigen. Das System wird als komplette Baugruppe geliefert, das heißt, nach der Montage im Schaltschrank und Anschluss des Schlauches ist sie sofort einsatzbereit.

Damit eignet es sich vor allem für Produzenten von Antriebstechnik für Werkzeugmaschinen und Krananlagen, für Schaltschrankbauer, für die Bahntechnik, den Schiffbau u.a. elektrisch betriebene Fahrzeuge, für die Flugzeugindustrie sowie für Anlagen der Energieerzeugung und Energiespeicherung.

Mehr Leistungsmodule im Schaltschrank

In seiner neuesten Entwicklung hat EFE die Coldplate auf 700 mm verbreitert. Hier lassen sich eine weit größere Anzahl der Leistungsmodule – die auf der Coldplate-Vorderseite montiert werden und ihre Wärme an diese und damit an das Kühlwasser abgeben – in einem 800 mm breiten Schaltschrank unterbringen.

„Mit unserer Coldplate-Technik erzielt man deutlich bessere Kühleffekte und montiert eine sichere technische Lösung im Vergleich zu gepressten oder tieflochgebohrten Kühlkörpern anderer Anbieter“, beschreibt Volker Eßbach.

Komplette wasser-technische Schaltschrankausrüstung

Zur Vermeidung von Betauung kann eine thermostatische Steuerung vorgesehen werden – bei Wasser mittels eines Thermostatventils, bei Einsatz im Kältemittelkreis mittels eines Einspritzventils. Beim Betreiben der Coldplate mit einem an der Maschine oder in der Halle vorhandenen Wasserkreislauf, erfolgt der Anschluss über eine feste Verrohrung oder Verschlauchung. Mittels eines Durchflussanzeigers wird die Funktion des Kreislaufes kontrolliert. Ein Thermostatventil mit Fernfühler öffnet den Wasserkreislauf erst bei erreichter eingestellter Temperatur von der Coldplate oder der Luft im Schrank und sichert damit, dass nicht zu schnell zu kaltes Wasser in den Kreislauf fließen und keine bzw. zu viel Betauung an der Coldplate oder den Geräten entstehen kann.

Zudem besteht durch den von EFE gewählten Aufbau auch die Möglichkeit des direkten Anschlusses an einen Kältekreis, ohne ein Koppelmedium wie Wasser verwenden zu müssen.

Doch nicht nur die Fertigung von Coldplates gehört zum Portfolio von EFE: „Kunden können uns auch leere Schaltschränke zuschicken, wir montieren die Coldplates und andere Geräte von uns und rüsten den Schrank so komplett wassertechnisch aus“, erklärt die Geschäftsführerin. Nach Montage werden die Schaltschränke unter Druck auf Dichtheit geprüft, der Kunde kann direkt mit der Montage der Elektronik beginnen und kommt mit dem wasserführenden Teil nicht in Verbindung.

„Auch die Bearbeitung der Montageplatten, Seitenwände oder ähnliches beziehungsweise die Anpassung nach örtlichen Gegebenheiten stellen für uns kein Problem dar. Mit unserer hohen Fertigungstiefe können wir kurzfristig auf Kundenanforderungen reagieren und finden so für jedes kühltechnische Problem die passende Lösung. Außerdem bieten wir auch Wärmetauscheranlagen und anderes Zubehör für Schaltschränke an und sind somit Komplettlieferant für viele unserer Kunden“, fügt der Geschäftsführer an.

Nach dem gleichen Prinzip bemißt und fertigt EFE auch Kühlkörper für Wechselrichter und Umrichter oder andere elektrische Bauteile. Auch dabei wird das Endprodukt als komplette Einheit an den Kunden geliefert.

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