Structure du cabinet et caractéristiques de processus des tableaux basse tension

I. Introduction

La structure du coffret constitue la base fondamentale des appareillages basse tension, ce qui fait de la technologie de fabrication des coffrets le fondement de tous les fondements. En tant qu'enveloppe structurale, le coffret doit non seulement répondre aux exigences d'intégration fonctionnelle de diverses unités électriques (telles que les types standardisés, les combinaisons modulaires et la distribution fonctionnelle), mais aussi satisfaire aux exigences intrinsèques du coffret (telles que la robustesse, la fiabilité, l'apparence soignée et la facilité d'ajustement). En raison des variations des exigences structurelles du coffret et des capacités de fabrication parmi différents fabricants, les processus de fabrication ne peuvent pas être rigidement standardisés. Cependant, certaines caractéristiques technologiques universellement applicables et critiques existent dans la production de coffrets. Ces caractéristiques clés sont brièvement introduites ci-dessous en conjonction avec le choix de la structure du coffret.

II. Structure du Coffret et Caractéristiques Technologiques

Les structures de coffret et leurs processus de fabrication peuvent généralement être différenciés par la forme structurelle, les méthodes de connexion et le choix des matériaux.

1. Classification selon la Forme Structurelle

(1) Type Fixe :

Cette conception assure une fixation fiable de chaque composant électrique à sa position désignée à l'intérieur du coffret. Les formes de coffret sont généralement parallélépipédiques (par exemple, type panneau ou boîte), bien que des formes trapézoïdales (par exemple, type pupitre) soient également utilisées. Ces coffrets peuvent être disposés en unités individuelles ou en rangées.

Pour assurer la précision dimensionnelle et géométrique, les composants sont généralement assemblés par étapes - typiquement en formant d'abord deux panneaux latéraux ou des sections gauche-droite, puis en les assemblant pour former le coffret complet, ou en répondant d'abord aux exigences dimensionnelles externes, puis en connectant séquentiellement les composants internes. La longueur des pièces formant les bords du coffret doit être précisément correcte (avec des tolérances prises comme des valeurs négatives) pour assurer les dimensions géométriques globales et l'apparence extérieure. Pour les deux panneaux latéraux, il ne doit pas y avoir de renflement au milieu pour permettre un alignement correct lors de l'agencement.

Du point de vue de l'installation, la surface de base ne doit pas présenter de fléchissement. Lors de l'alignement et de l'installation, une base plane est essentielle, mais la planéité de la base et le coffret lui-même ont des tolérances inhérentes. Lors de l'alignement, les déviations latérales doivent être minimisées et ne doivent pas s'accumuler, car les erreurs cumulées peuvent causer une déformation du coffret, affecter les connexions de barres de cuivre, entraîner une installation incorrecte des composants, créer une concentration de contraintes et même raccourcir la durée de vie des équipements électriques. Par conséquent, lors de l'alignement, le point le plus élevé de la base doit être utilisé comme référence, et les unités suivantes doivent être progressivement nivelées et étendues. Lorsque la planéité de la base est idéale et prévisible, une expansion depuis le centre vers l'extérieur peut également être utilisée pour répartir uniformément les erreurs cumulées.

Pour faciliter l'ajustement et compenser l'accumulation de tolérances, les tolérances de largeur du coffret sont généralement spécifiées comme des valeurs négatives. Après l'assemblage de tous les composants du coffret, une mise en forme peut être nécessaire pour répondre aux exigences dimensionnelles et géométriques. Pour la production standardisée ou en grande quantité de coffrets, des gabarits et des outils appropriés doivent être pleinement pris en compte pour assurer la cohérence structurelle. La surface de référence du gabarit devrait idéalement être la base du coffret, et les blocs de positionnement à l'intérieur du gabarit doivent être disposés pour faciliter l'accès et l'opération. Les portes externes et autres parties similaires, qui sont sujettes à la déformation lors du transport et de l'installation, sont généralement ajustées uniformément lors de l'installation finale.

(2) Amovible (Type Tiroir) :

L'appareillage amovible se compose d'un corps de coffret fixe et d'une unité amovible contenant les principaux composants électriques tels que les disjoncteurs. L'unité amovible doit être facile à manipuler lors de l'insertion et de l'extraction, être positionnée de manière fiable lorsqu'elle est installée, et être interchangeable avec d'autres unités du même type et de la même spécification. La partie du coffret de l'appareillage amovible est fabriquée de manière similaire aux coffrets fixes. Cependant, en raison des exigences d'interchangeabilité, le coffret doit avoir une plus grande précision, et les parties structurelles associées doivent permettre un ajustement suffisant.

Les caractéristiques de fabrication de l'appareillage basse tension amovible sont : (1) les parties fixes et mobiles doivent partager une référence commune ; (2) les composants associés doivent être ajustés à des positions optimales à l'aide d'outils standard dédiés, y compris des cadres de coffret standard et des tiroirs standard ; (3) les dimensions critiques ne doivent pas dépasser les tolérances autorisées ; (4) l'interchangeabilité des types et des spécifications de tiroirs identiques doit être fiable.

2. Classification selon la Méthode de Connexion

(1) Construction Soudée :

Les avantages incluent la facilité de traitement, la haute résistance et la fiabilité. Les inconvénients sont les grandes tolérances, la sensibilité à la déformation, la difficulté d'ajustement, l'esthétique médiocre et l'impossibilité de pré-traiter les pièces. De plus, les dispositifs de soudage ont des exigences spécifiques :

• Haute rigidité, peu affectée par la déformation des pièces ;

• Légèrement plus grand que les dimensions nominales des pièces pour compenser la contraction post-soudage ;

• Plat, simple et facile à utiliser, minimisant les mécanismes de rotation pour éviter les dommages ;

• Les supports doivent être soigneusement sélectionnés pour empêcher la corrosion des soudures et permettre un contrôle et un ajustement faciles, avec l'ajout de coussinets anticorrosion si nécessaire.

La déformation de soudage est due à l'expansion thermique des molécules dans la zone de soudure, provoquant un déplacement microscopique pendant le refroidissement qui entraîne des contraintes résiduelles. Pour atténuer la déformation, des procédés de mise en forme doivent être envisagés. Les méthodes courantes incluent :

• Prédire la plage de déformation par des tests et pré-déformer la pièce dans le sens opposé avant la soudure ;

• Corriger l'ajustement excessif après la soudure ;

• Frapper ou presser les zones relativement contractées pour équilibrer les contraintes ;

• Chauffer les zones relativement gonflées après la soudure pour obtenir une contraction uniforme ;

• Effectuer un traitement thermique global si nécessaire.

De plus, le choix des points de soudure, l'orientation des joints de soudure, la séquence de soudage et la position des points de soudure à l'aveugle influencent la déformation post-soudage. Un traitement approprié peut réduire la déformation, bien que cela dépende des conditions spécifiques.

(2) Connexion par Fixations :

Les avantages incluent la convenance pour les pièces pré-traitées, la facilité d'ajustement et de finition esthétique, la conception standardisée des composants, la possibilité de stockage préalable, et les faibles tolérances dimensionnelles du cadre. Les inconvénients incluent une résistance inférieure à la soudure, des exigences de précision plus élevées pour les composants, et des coûts de fabrication relativement plus élevés. Les fixations sont généralement des pièces standard, y compris des vis, écrous, rivets, rivets aveugles, écrous de serrage réglables, écrous à précontrainte, et des vis autotaraudeuses. Des fixations spéciales (comme celles utilisées dans de nombreux coffrets basse tension importés) sont également disponibles.

Caractéristiques technologiques : Les gabarits sont utilisés pour la mise en forme, et les outils pour le positionnement. Des laveurs de pression peuvent être utilisés si nécessaire. Le rivetage nécessite généralement un perçage préalable, et il faut prendre soin de protéger le revêtement des pièces pré-traitées. Pour les composants usinés avec des centres CNC de précision ou des équipements dédiés, si les diamètres des trous de connexion maintiennent un léger jeu avec les diamètres des fixations, l'assemblage peut être réalisé en une seule étape sans gabarits. Pour les composants de guidage et de positionnement, des outils de mesure dédiés doivent d'abord établir la position, suivis d'un contrôle avec des outils standard.

(3) Connexion Hybride (Soudage et Fixation) :

Cette méthode combine les avantages des deux méthodes ci-dessus. Le soudage est généralement utilisé aux points de connexion du coffret, tandis que les fixations sont utilisées pour les sections variables ou ajustables. Les grands coffrets sont difficiles à traiter après soudage, donc les surfaces sont souvent peintes. Pour les coffrets extérieurs fabriqués à partir de matériaux pré-traités nécessitant une soudure, les zones soudées peuvent être traitées par projection thermique de métal.

3. Classification selon le Matériau des Composants

(1) Matériaux Sectionnels :

Cela comprend l'acier angle, l'acier poutre, les tubes d'acier de forme spéciale et les poutres de forme spéciale. Les composants en acier angle ou poutre sont généralement joints par soudage. Pendant le traitement, les extrémités de connexion doivent s'adapter étroitement avec un espace minimal ; sinon, la qualité de la soudure et la déformation seront affectées.

Les tubes d'acier de forme spéciale peuvent être connectés par soudage ou par fixations. Les parties de connexion nécessitent généralement des accessoires dédiés qui doivent être solides et précis ; sinon, l'apparence du coffret sera compromise. L'utilisation de tubes d'acier de forme spéciale uniformes avec des trous régulièrement espacés (modulaires) et des connecteurs standard permet un assemblage modulaire des coffrets, simplifiant la conception, la préparation des composants et la planification de la production. Cependant, cette méthode implique de nombreux trous, dont la plupart restent inutilisés, et limite la flexibilité spatiale.

Caractéristiques de fabrication : Assurer l'universalité et la précision des composants et des connecteurs. La structure de base du coffret est souvent renforcée par des panneaux. Outre les tubes d'acier de forme spéciale, des canaux en forme de C ou des tubes rectangulaires nervurés fabriqués à partir de tôles d'acier sont également utilisés. Les canaux en forme de C sont adaptés au traitement, tandis que les tubes rectangulaires nervurés peuvent rouiller après le traitement en raison de l'acide résiduel de la décapage, donc la sélection doit être prudente.

(2) Composants en Tôle (à l'exclusion des canaux en forme de C et des tubes rectangulaires nervurés)

Ceux-ci peuvent être formés entièrement selon les besoins, sans limitation des profils préformés. Cette conception structurelle implique un effort d'ingénierie plus élevé, mais une fois standardisée, les variations sont minimes. Les principales parties structurelles sont généralement soudées, tandis que les zones variables ou ajustables utilisent des fixations (par exemple, les boîtes de commande basse tension et les consoles).

Comme les structures en tôle sont principalement soudées et formées en une seule pièce, la rétraction ou le gonflement dus à la soudure doivent être gérés. Les points de soudure doivent être régulièrement espacés, les joints de soudure lisses, la mise en forme post-soudage effectuée, les bords droits, et le milieu des deux côtés ne doit pas dépasser les bords avant et arrière. Si des cloisons internes existent, elles doivent être soudées après que les deux côtés soient correctement formés.

Les coffrets de commande de type console sont les plus adaptés aux composants en tôle. Lorsque plusieurs unités sont disposées en rangée, le plateau doit être aligné et positionné uniquement après que toute la rangée soit en place.

III. Conclusion

Comme analysé ci-dessus, le choix des structures de coffret doit non seulement être déterminé par les exigences fonctionnelles de l'appareillage, mais aussi par les contraintes de processus de fabrication. Le niveau de technologie de fabrication influence directement la conception structurelle et le choix de matériau des coffrets.