ساختار کابینت و ویژگی‌های فرآیند تجهیزات سوئیچ کم‌ولتاژ

I. مقدمه

ساختار کابینت پایه اساسی تجهیزات سوئیچینگ فشار پایین را تشکیل می‌دهد و بنابراین فناوری ساخت کابینت، بنیان همه بنیان‌هاست. به عنوان یک پوشش سازمانی، کابینت باید نه تنها نیازهای تلفیق عملکردی واحدهای الکتریکی مختلف (مانند انواع استاندارد، ترکیب‌های ماژولار و توزیع عملکرد) را برآورده کند، بلکه نیازهای ذاتی کابینت (مانند استحکام، قابلیت اطمینان، ظاهر مرتب و سهولت تنظیم) را نیز برآورده کند. به دلیل تفاوت‌های موجود در نیازهای ساختاری کابینت و توانایی‌های تولیدی تولیدکنندگان مختلف، فرآیندهای تولید نمی‌توانند به صورت سخت و سخت استاندارد شوند. با این حال، ویژگی‌های فناوری عموماً قابل اعمال و حیاتی در تولید کابینت وجود دارد. این ویژگی‌های کلیدی در زیر به طور خلاصه با توجه به انتخاب ساختار کابینت معرفی می‌شود.

II. ساختار کابینت و ویژگی‌های فناوری

ساختارهای کابینت و فرآیندهای تولید آن‌ها معمولاً می‌توانند بر اساس فرم ساختاری، روش‌های اتصال و انتخاب مواد متمایز شوند.

1. طبقه‌بندی بر اساس فرم ساختاری

(1) نوع ثابت:

این طراحی اطمینان می‌دهد که هر مولفه الکتریکی به صورت قابل اعتماد در موقعیت تعیین شده در کابینت ثابت شود. شکل کابینت‌ها معمولاً متوازی‌السطوح (مانند پانل یا جعبه‌ای) است، اگرچه اشکال ذوزنقه‌ای (مانند کنسولی) نیز استفاده می‌شود. چنین کابینت‌هایی می‌توانند به صورت واحد یا در ردیف‌ها تنظیم شوند.

برای تضمین دقیقی بودن ابعاد و هندسه، مولفه‌ها معمولاً در مراحل مختلف مونتاژ می‌شوند—معمولاً ابتدا دو پنل جانبی یا بخش‌های راست و چپ تشکیل می‌شوند، سپس به کابینت کامل مونتاژ می‌شوند، یا ابتدا نیازهای ابعادی خارجی برآورده می‌شوند و سپس مولفه‌های داخلی به ترتیب متصل می‌شوند. طول قطعات تشکیل‌دهنده لبه‌های کابینت باید به صورت دقیق صحیح باشد (با خطاهای منفی در نظر گرفته شود) تا ابعاد هندسی کلی و ظاهر خارجی تضمین شود. برای دو پنل جانبی، نباید در وسط تورفتگی وجود داشته باشد تا در هنگام تنظیم ترازش صحیح باشد.

از دیدگاه نصب، سطح پایه نباید هیچ تورفتگی داشته باشد. در هنگام تنظیم و نصب، یک پایه تراز ضروری است، اما هر دو پایه تراز و خود کابینت خطاهای ذاتی دارند. در هنگام تنظیم، خطاهای جانبی باید حداقل شوند و اجازه تجمع نشوند، زیرا خطاهای تجمعی می‌توانند باعث تغییر شکل کابینت، تأثیر بر اتصالات باربر، نصب غیرتراز مولفه‌ها، ایجاد تمرکز تنش و حتی کاهش عمر مفید تجهیزات الکتریکی شوند. بنابراین، در هنگام تنظیم، بالاترین نقطه پایه باید به عنوان مرجع استفاده شود و واحدهای بعدی به تدریج تراز و گسترش یابند. وقتی ترازی پایه ایده‌آل و قابل پیش‌بینی است، گسترش از مرکز به بیرون نیز می‌تواند برای توزیع مساوی خطاهای تجمعی استفاده شود.

برای تسهیل تنظیم و جبران تجمع خطاهای، خطاهای عرض کابینت معمولاً به صورت مقادیر منفی مشخص می‌شوند. پس از مونتاژ تمام مولفه‌های کابینت، شکل‌دهی ممکن است برای برآورده کردن نیازهای ابعادی و هندسی مورد نیاز باشد. برای تولید کابینت‌های استاندارد یا با حجم بالا، باید از جیب‌ها و قالب‌های مناسب به طور کامل در نظر گرفته شود تا سازگاری ساختاری تضمین شود. سطح مرجع قالب باید به صورت ایده‌آل پایه کابینت باشد و بلوک‌های موقت در داخل قالب باید به گونه‌ای تنظیم شوند که دسترسی و عملیات آسان باشد. درب‌های خارجی و قطعات مشابه که در حین حمل و نصب ممکن است تغییر شکل دهند، معمولاً در نصب نهایی به صورت یکنواخت تنظیم می‌شوند.

(2) قابل خروج (نوع جعبه‌ای):

تجهیزات سوئیچینگ قابل خروج شامل بدنه کابینت ثابت و واحد قابل خروجی که شامل مولفه‌های الکتریکی اصلی مانند برش‌کن‌ها است. واحد قابل خروجی باید در حین ورود و خروج به راحتی قابل مدیریت باشد، در زمان نصب به صورت قابل اعتماد تثبیت شود و با واحدهای دیگری از همان نوع و مشخصات قابل تعویض باشد. بخش کابینت تجهیزات سوئیچینگ قابل خروج به طور مشابه با کابینت‌های ثابت تولید می‌شود. با این حال، به دلیل نیاز به تعویض‌پذیری، کابینت باید دقت بالاتری داشته باشد و قطعات ساختاری مرتبط باید اجازه تنظیمات کافی داشته باشند.

ویژگی‌های تولید تجهیزات سوئیچینگ فشار پایین قابل خروج عبارتند از: (1) بخش‌های ثابت و متحرک باید داده‌ی مرجع مشترکی داشته باشند؛ (2) مولفه‌های مرتبط باید با استفاده از ابزارهای استاندارد اختصاصی به موقعیت‌های بهینه تنظیم شوند، از جمله قاب‌های کابینت استاندارد و جعبه‌های استاندارد؛ (3) ابعاد مهم نباید از خطاهای مجاز تجاوز کنند؛ (4) تعویض‌پذیری انواع و مشخصات یکسان جعبه باید قابل اطمینان باشد.

2. طبقه‌بندی بر اساس روش اتصال

(1) ساختار جوشکاری شده:

مزایای آن شامل سهولت پردازش، استحکام بالا و قابلیت اطمینان است. معایب شامل خطاهای بزرگ، آسیب‌پذیری نسبت به تغییر شکل، دشواری در تنظیم، ظاهر نامطلوب و عدم امکان پیش‌پوشش قطعات است. علاوه بر این، قالب‌های جوشکاری نیازهای خاصی دارند:

• سختی بالا و عدم تأثیرپذیری از تغییر شکل قطعات;

• کمی بزرگتر از ابعاد اسمی قطعات برای جبران کوچک شدن پس از جوشکاری;

• سطح صاف، ساده و آسان برای عملیات، با کمترین مکانیزم‌های چرخشی برای جلوگیری از آسیب;

• پشتیبان‌ها باید به دقت انتخاب شوند تا جلوگیری از فرسودگی جوشکاری و امکان آسان برای بازرسی و تنظیم، با افزودن پد‌های ضد فرسودگی در صورت نیاز.

تغییر شکل جوشکاری به دلیل گسترش حرارتی مولکول‌ها در منطقه جوشکاری رخ می‌دهد که باعث جابجایی میکروسکوپی در حین خنک شدن می‌شود و منجر به تنش‌های باقی‌مانده می‌شود. برای کاهش تغییر شکل، باید فرآیندهای شکل‌دهی در نظر گرفته شود. روش‌های معمول عبارتند از:

• پیش‌بینی محدوده تغییر شکل از طریق آزمایش و پیش‌تغییر شکل قطعه در جهت مخالف قبل از جوشکاری;

• اصلاح اضافه‌تنظیم پس از جوشکاری;

• ضرب یا فشار به مناطق نسبتاً کشیده شده برای توازن تنش‌ها;

• گرم کردن مناطق نسبتاً برجسته شده پس از جوشکاری برای رسیدن به کوچک شدن یکنواخت;

• اجرای درمان حرارتی کلی در صورت نیاز.

علاوه بر این، انتخاب نقاط جوشکاری، جهت لایه جوشکاری، ترتیب جوشکاری و موقعیت جوشکاری نقطه‌ای همگی تأثیرگذار بر تغییر شکل پس از جوشکاری هستند. رسیدگی صحیح می‌تواند تغییر شکل را کاهش دهد، اگرچه این به شرایط خاص بستگی دارد.

(2) اتصال با قطعات چسبان:

مزایای آن شامل مناسب بودن برای قطعات پیش‌پوششی، سهولت تنظیم و تکمیل ظاهری، طراحی مولفه‌های استاندارد، موجودی پیش‌تولید و خطاهای ابعادی کوچک در قاب است. معایب شامل استحکام کمتر نسبت به جوشکاری، نیاز به دقت بیشتر در مولفه‌ها و هزینه‌های تولید نسبتاً بالاتر است. قطعات چسبان معمولاً قطعات استاندارد هستند، از جمله پیچ‌ها، مهره‌ها، ریویت‌ها، ریویت‌های نابینا، مهره‌های گیرنده تنظیم‌پذیر، مهره‌های کششی پیش‌تنش و پیچ‌های خودکار. قطعات چسبان تخصصی (مانند آنچه در بسیاری از کابینت‌های فشار پایین وارداتی استفاده می‌شود) نیز موجود است.

ویژگی‌های فناوری: از قالب‌ها برای شکل‌دهی استفاده می‌شود و از ابزارها برای موقعیت‌یابی. ممکن است از واشرهای فشاری در صورت نیاز استفاده شود. ریویت‌کاری معمولاً نیاز به سوراخ‌کاری قبلی دارد و باید دقت کرد تا پوشش قطعات پیش‌پوششی محافظت شود. برای قطعات که با مراکز CNC دقیق یا تجهیزات اختصاصی تولید می‌شوند، اگر قطر سوراخ‌های اتصال کمی با قطر قطعات چسبان تفاوت داشته باشد، مونتاژ می‌تواند بدون قالب‌ها در یک مرحله کامل شود. برای قطعات هدایت‌کننده و موقعیت‌یابی، ابتدا باید از ابزارهای اندازه‌گیری اختصاصی برای تعیین موقعیت استفاده شود و سپس با استفاده از ابزارهای استاندارد بازرسی شود.

(3) اتصال ترکیبی (جوشکاری و چسباندن):

این روش مزایای هر دو روش فوق را ترکیب می‌کند. معمولاً از جوشکاری در نقاط اتصال کابینت استفاده می‌شود، در حالی که قطعات چسبان برای بخش‌های متغیر یا قابل تنظیم استفاده می‌شوند. کابینت‌های بزرگ پس از جوشکاری دشواری در پوشش دادن دارند، بنابراین سطوح معمولاً رنگ می‌شوند. برای کابینت‌های بیرونی که از مواد پیش‌پوششی تولید شده و نیاز به جوشکاری دارند، مناطق جوشکاری می‌توانند با اسپری فلزی حرارتی پوشش داده شوند.

3. طبقه‌بندی بر اساس ماده مولفه‌ها

(1) مواد بخشی:

این شامل فولاد زاویه‌ای، فولاد U شکل، لوله‌های فولادی شکل خاص و فولاد U شکل خاص است. مولفه‌های ساخته شده از فولاد زاویه‌ای یا U شکل معمولاً با جوشکاری متصل می‌شوند. در حین پردازش، انتهای‌های اتصال باید محکم بچسبند با حداقل فاصله؛ در غیر این صورت کیفیت جوشکاری و تغییر شکل تحت تأثیر قرار می‌گیرد. 

لوله‌های فولادی شکل خاص می‌توانند با جوشکاری یا قطعات چسبان متصل شوند. بخش‌های اتصال معمولاً نیاز به اتصالات اختصاصی دارند که باید استحکام و دقت بالایی داشته باشند؛ در غیر این صورت ظاهر کابینت تأثیر پذیرد. استفاده از لوله‌های فولادی شکل خاص یکنواخت با سوراخ‌های یکنواخت (ماژولار) و اتصالات استاندارد امکان مونتاژ کابینت‌های ماژولار را فراهم می‌کند، طراحی، آماده‌سازی مولفه‌ها و برنامه‌ریزی تولید را ساده می‌کند. با این حال، این روش شامل بسیاری از سوراخ‌ها است که بیشتر آن‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و محدودیت‌های فضایی دارد.

ویژگی‌های تولید: اطمینان از عمومیت و دقت مولفه‌ها و اتصالات. ساختار کابینت پایه معمولاً با پانل‌های تقویتی تقویت می‌شود. علاوه بر لوله‌های فولادی شکل خاص، از کانال‌های C شکل یا لوله‌های مستطیلی ریبی ساخته شده از فولاد صفحه‌ای نیز استفاده می‌شود. کانال‌های C شکل برای پوشش دادن مناسب هستند، در حالی که لوله‌های مستطیلی ریبی ممکن است پس از پوشش دادن به دلیل اسید باقی‌مانده از پیکلینگ زنگ بخورد، بنابراین انتخاب آن‌ها باید با دقت انجام شود.

(2) مولفه‌های فولاد صفحه‌ای (به استثنای کانال‌های C و لوله‌های مستطیلی ریبی)

این می‌توانند به طور کامل بر اساس نیازها شکل گیرند، بدون محدودیت‌های از پروفیل‌های پیش‌ساخته. این طراحی ساختاری شامل تلاش مهندسی بالاتر است، اما پس از استانداردسازی، تغییرات کمتری دارد. بخش‌های ساختاری اصلی معمولاً با جوشکاری متصل می‌شوند، در حالی که بخش‌های متغیر یا قابل تنظیم از قطعات چسبان (مانند جعبه‌های کنترل فشار پایین و کنسول‌ها) استفاده می‌کنند.

از آنجا که ساختارهای فولاد صفحه‌ای معمولاً با جوشکاری و شکل‌دهی در یک قطعه انجام می‌شوند، باید تغییر شکل یا برجسته شدن ناشی از جوشکاری را در نظر گرفت. نقاط جوشکاری باید به طور مساوی قرار گیرند، لایه‌های جوشکاری صاف باشند، شکل‌دهی پس از جوشکاری انجام شود، لبه‌ها مستقیم باشند و وسط دو طرف نباید از لبه‌های جلو و عقب بیرون بیاید. اگر جداکننده‌های داخلی وجود دارد، باید پس از شکل‌دهی صحیح دو طرف جوشکاری شوند.

کنسول‌های کنترلی بهترین مورد برای مولفه‌های فولاد صفحه‌ای هستند. وقتی چند واحد در یک ردیف تنظیم می‌شوند، میز باید فقط پس از قرار گرفتن کل ردیف تنظیم و موقعیت یابی شود.

III. نتیجه‌گیری

همان‌طور که در بالا تحلیل شد، انتخاب ساختار کابینت‌ها نه تنها باید بر اساس نیازهای عملکردی تجهیزات سوئیچینگ تعیین شود، بلکه نیز باید محدودیت‌های فرآیند تولید را در نظر بگیرد. سطح فناوری تولید مستقیماً تأثیرگذار بر طراحی ساختاری کابینت و انتخاب مواد است.