Структура на кабинета и процесни характеристики на нисковолтови комутационни апарати

I. Въведение

Структурата на кабинета формира основната основа на нисковолтовото свикане, като технологията за производство на кабинети е фундаменталната основа. Като конструктивна обвивка, кабинетът трябва не само да отговаря на функционалните интеграционни изисквания на различните електрически единици (например стандартизиран тип, модулни комбинации и функционално разпределение), но също така да удовлетворява вътрешните изисквания към кабинета (като устойчивост, надеждност, чист вид и лесна регулировка). Поради вариациите в изискванията към структурата на кабинета и производствените възможности на различните производители, производствените процеси не могат да бъдат строго стандартизирани. Все пак, съществуват определени универсално приложими и ключови технологични характеристики в производството на кабинети. Тези ключови характеристики са кратко представени по-долу в съчетание с избора на структурата на кабинета.

II. Структура на кабинета и технологични характеристики

Структурите на кабинетите и техните производствени процеси обикновено могат да се разграничават по структурна форма, методи на свързване и избор на материали.

1. Класификация според структурната форма

(1) Фиксиран тип:

Този дизайн осигурява надеждна фиксация на всеки електрически компонент в определената му позиция в кабинета. Формата на кабинетите обикновено е паралелепипед (например панел или кутия), макар често да се използват и трапецоидни форми (например конзолен тип). Такива кабинети могат да бъдат подредени като отделни единици или в редица.

За да се гарантира точността на размерите и геометричната точност, компонентите обикновено се събират по етапи – обикновено се формират първо две странични панели или лево-десни секции, след което се събират в цял кабинет, или се съответства на външните размерни изисквания и след това последователно се свързват вътрешните компоненти. Дължината на частите, които формират ръбовете на кабинета, трябва да бъде точно коректна (с допускани за отрицателни стойности), за да се гарантират общите геометрични размери и външния вид. За двата странични панела, не трябва да има издуване в средата, за да се осигури правилно съвпадение при подреждане.

От гледна точка на инсталацията, основната повърхност не трябва да показва никакво провисване. По време на подравняване и инсталация, равна основа е съществена, но както основата, така и самият кабинет имат вградени допуски. По време на подравняване, боковите отклонения трябва да бъдат минимизирани и не трябва да се натрупват, тъй като натрупаните грешки могат да доведат до деформация на кабинета, да засегнат връзките на шината, да доведат до неправилно монтиране на компонентите, да причинят концентрация на напрежения и дори да скъсят жизнения цикъл на електрическото оборудване. Затова, по време на подравняване, най-високата точка на основата трябва да се използва като референция, а последователните единици трябва да се подравняват и разширяват постепенно. Когато основата е идеално равна и предвидима, разширение от центъра навън може също да се използва, за да се разпределят натрупаните грешки равномерно.

За да се облекчи регулировката и да се компенсират натрупаните допуски, допуските за ширината на кабинета обикновено се определят като отрицателни стойности. След събирането на всички части на кабинета, може да се изисква формовка, за да се удовлетворят размерните и геометричните изисквания. За стандартизирани или масови производствени кабинети, подходящи оправки и фиксатори трябва да бъдат напълно обмислени, за да се гарантира структурната последователност. Референтната повърхност на оправката трябва да е основата на кабинета, а блоковете за позициониране в оправката трябва да бъдат подредени за лесен достъп и управление. Външни врати и подобни части, които са склонни към деформация по време на транспортиране и инсталация, обикновено се регулират равномерно по време на крайната инсталация.

(2) Извадяем (типови):

Извадяемото свикане се състои от фиксиран корпус на кабинета и извадяема единица, съдържаща основни електрически компоненти, като автодавки. Извадяемата единица трябва да бъде лесна за обработване по време на вмъкване и изваждане, надеждно позиционирана при инсталация и взаимозаменяема с други единици от същия тип и спецификация. Частта на кабинета в извадяемото свикане се произвежда аналогично на фиксираните кабинети. Но поради изискванията за взаимозаменяемост, кабинетът трябва да има по-висока точност, а свързаните структурни части трябва да позволяват достатъчна регулировка.

Технологичните характеристики на извадяемото нисковолтово свикане са: (1) фиксираните и движещите се части трябва да споделят обща референтна точка; (2) свързаните компоненти трябва да бъдат регулирани до оптимални позиции с помощта на специализирани стандартни инструменти, включително стандартни рамки на кабинета и стандартни тикове; (3) ключовите размери не трябва да превишават допустимите допуски; (4) взаимозаменяемостта на един и същ тип и спецификация на тиковете трябва да бъде надеждна.

2. Класификация според метода на свързване

(1) Сваряване:

Преимуществата включват лесна обработка, висока прочност и надеждност. Недостатъците са големи допуски, чувствителност към деформация, трудности в регулировката, лош вид и невъзможността за предварително плакиране на детайлите. Освен това, оправките за сваряване имат специфични изисквания:

• Висока жесткост, не лесно влияна от деформацията на детайла;

• Леко по-голяма от номиналните размери на детайла, за да компенсират свиването след сваряване;

• Плоска, проста и лесна за управление, с минимални въртящи механизми, за да се предотврати повреда;

• Подпорите трябва внимателно да бъдат избрани, за да се предотврати корозията на сварката и да се позволи лесна проверка и регулировка, с добавяне на антикорозийни подложки, където е необходимо.

Деформацията при сваряване се дължи на термичното разширяване на молекулите в зоната на сваряване, което причинява микроскопично разместване по време на охлаждане, което води до остатъчни напрежения. За да се намали деформацията, трябва да се обмислят процеси на формовка. Общи методи включват:

• Предвиждане на диапазона на деформацията чрез тестове и предварително деформиране на детайла в обратна посока преди сваряване;

• Корекция на прекомерна регулировка след сваряване;

• Удряне или притискане на относително съкратени области, за да се балансират напреженията;

• Загряване на относително издували области след сваряване, за да се постигне равномерно свиване;

• Изпълнение на обща термична обработка, когато е необходимо.

Освен това, изборът на точки за сваряване, ориентацията на сварните шевове, редът на сваряване и позиционирането на точковото сваряване всички влияят върху деформацията след сваряване. Правилното обработване може да намали деформацията, въпреки че това зависи от конкретните условия.

(2) Свързване с крепежни елементи:

Преимуществата включват подходящост за предварително плакирани части, лесна регулировка и декоративна завършеност, стандартизиран дизайн на компонентите, предварително производство на запас, и малки допуски на размери в рамката. Недостатъците включват по-ниска прочност в сравнение със сваряването, по-високи изисквания за точност на компонентите и относително по-високи производствени разходи. Крепежните елементи обикновено са стандартни части, включително обикновени винтове, мутници, заклепки, слепи заклепки, регулиращи клинови мутници, предварително натегнати дръпващи мутници и самонасочващи винтове. Специализирани крепежни елементи (както тези, използвани в много импортирани нисковолтови кабинети) също са налични.

Технологични характеристики: Използват се оправки за формовка и инструменти за позициониране. Може да се използват пречистители на притискащи машини, когато е необходимо. Заклепките обикновено изискват предварително сверляне, и трябва да се внимава да се защити плакировката на предварително плакирани части. За компоненти, обработени с прецизни CNC центрове или специализирани машини, ако диаметрите на връзките поддържат леко разстояние с диаметрите на крепежните елементи, сборката може да бъде завършена без оправки в една стъпка. За закрепване на водещи и позициониращи компоненти, специализирани мерни инструменти трябва първо да установят позицията, след което да се провери с стандартни инструменти.

(3) Хибридно свързване (сваряване и крепежни елементи):

Този метод комбинира преимуществата на горните два метода. Сваряването обикновено се използва в точки на свързване на кабинета, докато крепежните елементи се използват за променливи или регулируеми секции. Големите кабинети са трудни за плакиране след сваряване, затова повърхностите често се боядисват. За външни кабинети, направени от предварително плакирани материали, които изискват сваряване, сварените области могат да бъдат обработени с термична метална спрей.

3. Класификация според материалите на компонентите

(1) Сечивни материали:

Тези включват ъглови профили, канални профили, специални профили и специални канални профили. Компонентите, направени от ъглови или канални профили, обикновено се свързват чрез сваряване. По време на обработката, краищата на връзките трябва да се приграждат тясно с минимални разстояния; в противен случай, качеството на сварката и деформацията ще бъдат засегнати. 

Специалните профили могат да бъдат свързани чрез сваряване или крепежни елементи. Частите за връзка обикновено изискват специализирани фитинги, които трябва да бъдат силни и точни; в противен случай, вида на кабинета ще бъде засегнат. Използването на еднородни специални профили с еднородно разпределени (модулни) дупки и стандартни връзки позволява модулна сборка на кабинета, улеснява дизайна, подготовката на компонентите и планирането на производството. Въпреки това, този метод включва много дупки, повечето от които остават неизползвани, и ограничава пространствената гъвкавост.

Производствени характеристики: Осигуряване на универсалността и точността на компонентите и връзките. Основната структура на кабинета често се укрепва с панели. Освен специалните профили, се използват и C-образни канали или ребристи правоъгълни туби, направени от листови материали. C-образните канали са подходящи за плакиране, докато ребристите правоъгълни туби могат да заръждат след плакиране поради остатъчната киселина от киселинното изпиране, затова изборът трябва да бъде осторожен.

(2) Листови компоненти (изключително C-канали и ребристи правоъгълни туби)

Тези могат да бъдат формирани напълно според изискванията, без ограничения от предварително формирани профили. Този структурен дизайн включва по-високо инженерно усилие, но след стандартизиране, вариациите са минимални. Основните структурни части обикновено се сваряват, докато променливите или регулируеми области използват крепежни елементи (например нисковолтови контролни кутии и конзоли).

Тъй като листовите структури са главно сварени и формирани в една част, трябва да се справят със свиване или издуване, причинени от сваряването. Точките за сваряване трябва да са равномерно разпределени, сварните шевове гладки, след сваряване трябва да се извърши формовка, ръбовете прави, а средата на двете страни не трябва да издава предни и задни ръбове. Ако има вътрешни разделители, те трябва да бъдат сварени след като двете страни са правилно формирани.

Конзолните контролни кабинети са най-подходящи за листови компоненти. Когато многобройни единици са подредени в ред, работната повърхност трябва да бъде подравнена и позиционирана само след като целият ред е на място.

III. Заключение

Както е анализирано по-горе, изборът на структурата на кабинета трябва да се определя не само от функционалните изисквания на свикането, но и от ограниченията на производствените процеси. Уровът на производствената технология директно влияе върху структурния дизайн и избора на материала на кабинета.