Kabinetstruktur og processkarakteristika for lavspændingsanlæg

I. Introduktion

Kabinetstrukturen danner grundlaget for lavspændingsbrydere, og kabinetproduktionsteknologi er derfor fundamentet af alle fundament. Som en strukturel omslutning skal kabinetet ikke kun opfylde funktionsintegration kravene for forskellige elektriske enheder (som standardiserede typer, modulære kombinationer og funktionsfordeling), men også opfylde de indbyggede kabinetkrav (som styrke, pålidelighed, pænet udseende og nem justering). På grund af variationer i kabinetstrukturkrav og produktionsevne mellem forskellige producenter, kan produktionprocesser ikke rigidt standardiseres. Dog findes der visse universelt anvendelige og vigtige teknologiske karakteristika i kabinetproduktion. Disse nøgleegenskaber introduceres kort nedenfor sammen med kabinetstrukturselektion.

II. Kabinetstruktur og teknologiske egenskaber

Kabinetstrukturer og deres produktionprocesser kan generelt adskilles ved strukturel form, forbindelsesmetoder og materialevalg.

1. Klassificering efter strukturel form

(1) Fast type:

Denne design sikrer en pålidelig fastgørelse af hver elektrisk komponent i dens tildelte position i kabinetet. Kabinetformer er typisk kuboid (f.eks. panel eller boks type), selvom trapezform (f.eks. konsole type) også anvendes. Sådanne kabinetter kan arrangeres som enkeltenheder eller i rækker.

For at sikre dimensionel og geometrisk præcision, monteres komponenterne normalt i faser – typisk ved først at danne to sidepaneler eller venstre-højre sektioner, derefter montere dem til det fulde kabinet, eller ved først at møde eksterne dimensionelle krav og derefter sekventielt forbinde interne komponenter. Længden af de dele, der danner kabinetets kanter, skal være præcis korrekt (med tolerancer taget som negative værdier) for at sikre den samlede geometriske dimension og eksternt udseende. For de to sidepaneler, må der ikke opstå en hump i midten for at tillade korrekt justering under arrangement.

Fra et installationsperspektiv, må basisfladen ikke vise nogen hældning. Under justering og installation er en jævn grundlæggelse afgørende, men både grundlæggelsesflatthed og kabinetet selv har inbyggede tolerancer. Under justering, bør laterale afvigelser minimeres og ikke tillades at accumulere, da accumulerede fejl kan forårsage kabinetdeformation, påvirke busbarforbindelser, føre til misjusterede komponentinstallation, skabe stresskoncentration og endda forkorte levetiden af elektriske udstyr. Derfor, under justering, skal det højeste grundlæggelsespunkt bruges som reference, og de efterfølgende enheder bør gradvis nivelles og udvidet. Når grundlæggelsesflatthed er ideel og forudsigelig, kan udvidelse fra centrum udad også bruges for at lige fordèle accumulerede fejl.

For at lette justering og kompensere for akkumulerede tolerancer, er kabinetbredde tolerancer normalt specificeret som negative værdier. Efter at have monteret alle kabinetkomponenter, kan formning være nødvendig for at opfylde dimensionelle og geometriske krav. For standardiserede eller høje volumen kabinetproduktion, bør passende jig og fixtur fuldt ud overvejes for at sikre strukturel konsekvens. Fixtures referenceloverflade bør idealistisk set være kabinetbasen, og positioneringsblokke inden for fixturet bør arrangeres for let tilgang og operation. Eksterne døre og lignende dele, der er tilbøjelige til deformation under transport og installation, justeres typisk ensartet under den endelige installation.

(2) Uddragelig (Skuffetype):

Uddragelige brydere består af et fast kabinet og en flyttelig enhed, der indeholder hovedelektroniske komponenter som kredsløbsbrydere. Den flyttelige enhed skal være let at håndtere under ind- og udsætning, pålideligt placeret, når den er installeret, og byttebar med andre enheder af samme type og specifikation. Kabinetdel af uddragelige brydere produceres på samme måde som faste kabinetter. Imidlertid, på grund af byttebarhedsbehov, skal kabinetet have højere præcision, og relaterede strukturelle dele skal tillade tilstrækkelig justering.

Produktionskarakteristikker for uddragelige lavspændingsbrydere er: (1) de faste og flyttelige dele skal have en fælles referenceramme; (2) relaterede komponenter skal justeres til optimale positioner ved hjælp af dedikerede standardværktøjer, herunder standardkabinetrammer og standardskuffer; (3) kritiske dimensioner må ikke overstige tilladte tolerancer; (4) byttebarhed af identiske skuffetyper og specifikationer skal være pålidelig.

2. Klassificering efter forbindelsesmetode

(1) Forbundet ved svinding:

Fordelene inkluderer nem behandling, høj styrke og pålidelighed. Ulemper er store tolerancer, følsomhed overfor deformation, vanskeligheder med justering, dårlig estetik og udeblivelse af mulighed for forplating af arbejdsstykker. Desuden har svindningsfixtur specifikke krav:

• Høj rigiditet, ikke let påvirket af arbejdsstykke deformation;

• Lagt lidt større end nominelle arbejdsstykke dimensioner for at kompensere for post-svindingsskrumpning;

• Flad, simpel og nem at operere, minimere roterende mekanismer for at undgå skader;

• Støtter skal omhyggeligt vælges for at forhindre svindingrosion og tillade nem kontrol og justering, med antikorrosionspolstre tilføjet hvor nødvendigt.

Svindingdeformation opstår på grund af termisk udvidelse af molekyler i svindingzone, hvilket forårsager mikroskopisk forskydning under køling, der resulterer i residual spænding. For at mildne deformation, skal formningsprocesser overvejes. Almindelige metoder inkluderer:

• At forudsige deformationsområde gennem test og fordeforme arbejdsstykket i den modsatte retning før svinding;

• At korrigere overjustering efter svinding;

• At hamre eller presse de relativt kontraherede områder for at balancere spændinger;

• At opvarme de relativt udviklede områder efter svinding for at opnå ligelig skrumpning;

• At udføre overordnet varmbehandling, når det er nødvendigt.

Desuden påvirker valg af svindingpunkt, svindingnaad orientering, svindingsekvens og punktsvindingstillstand post-svindingdeformation. Passende håndtering kan reducere deformation, selvom dette afhænger af specifikke forhold.

(2) Fastener-forbindelse:

Fordelene inkluderer egnethed til forplatede dele, nem justering og æstetisk afslutning, standardiseret komponentdesign, forproduktionslager, og små dimensionelle tolerancer i rammen. Ulemper inkluderer lavere styrke sammenlignet med svinding, højere præcisionskrav for komponenter, og relativt højere produktionsomkostninger. Fasteners er typisk standarddele, herunder almindelige skruer, mutter, rivnåle, blinde rivnåle, justerbare klammutter, forhåndsstrammede pull-nuts, og self-tapping skruer. Specialformål fasteners (som de mange importerede lavspændingskabinetter anvender) er også tilgængelige.

Teknologiske karakteristika: Fixtures bruges til formning, og værktøjer til positionering. Trykvaske kan anvendes efter behov. Rivning kræver normalt forhåndsborring, og forsigtighed skal bruges for at beskytte plating på forplatede dele. For komponenter, der er bearbejdet med præcision CNC-centre eller dedikerede udstyr, hvis forbindelseshullernes diameter bevares med en lille frihed med fastenerdiameter, kan montering udføres uden fixtures i én gang. For fastgørelse vejledning og positionering komponenter, bør dedikerede måleværktøjer først fastsætte position, derefter inspektion med standardværktøj.

(3) Hybrid-forbindelse (svinding og fastening):

Denne metode kombinerer fordelene af begge ovenstående metoder. Svinding anvendes typisk ved kabinetforbindelsespunkter, mens fasteners anvendes til variable eller justerbare sektioner. Store kabinetter er svære at forplate efter svinding, så overflader er ofte malede. For udendørs kabinetter lavet af forplatede materialer, der kræver svinding, kan de svindede områder behandles med termisk metal spray.

3. Klassificering efter komponentmaterialer

(1) Profilmaterialer:

Disse inkluderer vinkelstål, kanalstål, specialformede stålrør og specialkanalstål. Komponenter lavet af vinkel- eller kanalstål forbinder normalt ved svinding. Under behandling, skal forbindelsesenderne passe tæt med minimal gap; ellers vil svindingkvalitet og deformation blive påvirket. 

Specialformede stålrør kan forbinder enten ved svinding eller fasteners. Forbindelsesdele kræver normalt dedikerede fittings, der skal være stærke og præcise; ellers vil kabinetudseendet blive påvirket. Ved at bruge uniforme specialformede stålrør med uniformt placerede (modulære) huller og standardforbindelser, kan modulære kabinetmontering forenkles, design, komponentforberedelse og produktionplanlægning. Dog indebærer denne metode mange huller, de fleste af dem forbliver ubrugte, og begrænser rummelighed.

Produktionskarakteristika: Sikre universalitet og præcision af komponenter og forbindelser. Den grundlæggende kabinetstruktur forstærkes ofte med paneler. Udover specialformede stålrør, anvendes C-formede kanaler eller ribbede rektangulære rør lavet af plade. C-formede kanaler er egnet til forplating, mens ribbede rektangulære rør kan ruste efter forplating på grund af resterende syre fra pickling, så valget skal være forsigtigt.

(2) Pladelementer (undtagen C-kanaler og ribbede rektangulære rør)

Disse kan dannes helt efter behov, uden begrænsninger fra forformede profiler. Dette strukturelle design involverer højere ingeniørarbejde, men når det er standardiseret, er variationer minimale. Hovedstrukturdele er normalt svindet, mens variable eller justerbare områder anvender fasteners (f.eks. lavspændingskontrolleringsbokse og konsoletter).

Da pladelementstrukturer er mest svindet og dannet i ét stykke, skal svindinginduceret skrumpning eller udvikling adresseres. Svindingpunkter skal være jævnt placeret, svindingnaad glatte, post-svinding formning udført, kanterne rette, og midten af begge sider må ikke udsvinge over front- og bagkanten. Hvis interne partitioner findes, skal de svindes, efter at de to sider er korrekt dannet.

Konsoletype kontrollkabinetter passer bedst til pladelementer. Når flere enheder er arrangeret i en række, skal bordpladen kun justeres og placeres, når hele rækken er på plads.

III. Konklusion

Som analyseret ovenfor, skal valg af kabinetstrukturer ikke kun bestemmes af funktionelle krav til bryderne, men også af produktionsprocesbegrænsninger. Produktions-teknologiniveauet påvirker direkte kabinetstruktural design og materialevalg.