Estructura do armario e características do proceso de equipamentos de baixa tensión

I. Introducción

A estrutura do armario forma a base fundamental dos equipos de baixa tensión, facendo que a tecnoloxía de fabricación de armarios sexa a base de todas as bases. Como unha envoltura estrutural, o armario non só debe cumprir os requisitos de integración funcional de varias unidades eléctricas (como tipos estandarizados, combinacións modulares e distribución de funcións), senón tamén satisfacer os requisitos inerentes do armario (como robustez, fiabilidade, aspecto limpo e facilidade de axuste). Debido ás variacións nos requisitos estruturais do armario e nas capacidades de fabricación entre diferentes produtores, os procesos de fabricación non poden ser rigidamente estandarizados. No entanto, existen certas características tecnolóxicas universalmente aplicables e críticas na produción de armarios. Estas características clave introducense brevemente a continuación en conexión coa selección da estrutura do armario.

II. Estructura do Armario e Características Tecnolóxicas

As estruturas dos armarios e os seus procesos de fabricación poden diferenciarse xeralmente por forma estrutural, métodos de conexión e selección de materiais.

1. Clasificación por Forma Estrutural

(1) Tipo Fijo:

Este deseño asegura a fixación fiable de cada componente eléctrico na súa posición designada dentro do armario. As formas dos armarios son xeralmente paralelepípedas (por exemplo, tipo painel ou caixa), aínda que tamén se usan formas trapezoidais (por exemplo, tipo consola). Estes armarios poden disporse como unidades individuais ou en filas.

Para asegurar a precisión dimensional e xeométrica, os componentes suelen montarse en etapas—xeralmente formando primeiro dous paneis laterais ou seccións esquerda-dereita, despois ensamblándoos no armario completo, ou cumpriendo primeiramente os requisitos dimensionais externos e conectando secuencialmente os componentes internos. A lonxitude das pezas que forman os bordos do armario debe ser precisamente correcta (con tolerancias tomadas como valores negativos) para asegurar as dimensións xeométricas totais e a apariencia externa. Para os dous paneis laterais, non debe ocorrer ningún abombado no medio para facilitar a alineación durante a disposición.

Desde o punto de vista da instalación, a superficie base non debe presentar ningunha pendente. Durante a alineación e a instalación, é esencial un fundamento nivelado, pero tanto a planicidade do fundamento como o propio armario teñen tolerancias inherentes. Durante a alineación, as desviacións laterais deben minimizarse e non acumularse, xa que os erros acumulados poden causar a deformación do armario, afectar as conexións de barras, levar a unha instalación mal alinada de componentes, crear concentración de esforzos e incluso acortar a vida útil dos equipos eléctricos. Polo tanto, durante a alineación, debe usarse o punto máis alto do fundamento como referencia, e as unidades subsecuentes deben nivelarse e estenderse gradualmente. Cando a planicidade da base é ideal e previsible, tamén pode usarse a expansión desde o centro cara fóra para distribuír uniformemente os erros acumulados.

Para facilitar o axuste e compensar a acumulación de tolerancias, as tolerancias de ancho do armario xeralmente especifícanse como valores negativos. Despois de ensamblar todos os componentes do armario, pode ser necesaria unha conformación para cumprir os requisitos dimensionais e xeométricos. Para a produción de armarios estandarizados ou de gran volume, deben considerarse completamente os moldes e ferramentas adecuados para asegurar a consistencia estrutural. A superficie de referencia da ferramenta debe ser idealmente a base do armario, e os bloques de posicionamento dentro da ferramenta deben disporse para un acceso e operación fáceis. As portas externas e partes similares, que son propensas á deformación durante o transporte e a instalación, xeralmente axústase de maneira uniforme durante a instalación final.

(2) Extraíble (Tipo Gaveta):

O equipo extraíble consta dun corpo de armario fijo e unha unidade extraíbel que contén os principais componentes eléctricos, como interruptores. A unidade extraíbel debe ser fácil de manexar durante a inserción e a extracción, estar correctamente posicionada cando está instalada e ser intercambiable con outras unidades do mesmo tipo e especificación. A parte do armario do equipo extraíbel fabricase de maneira similar aos armarios fijos. No entanto, debido aos requisitos de intercambiabilidade, o armario debe ter maior precisión, e as partes estruturais relacionadas deben permitir suficiente axuste.

As características de fabricación do equipo extraíbel de baixa tensión son: (1) as partes fijas e móveis deben compartir unha referencia comum; (2) os componentes relacionados deben axustarse a posiciones óptimas usando ferramentas padrón, incluíndo marcos de armario padrón e gavetas padrón; (3) as dimensións críticas non deben exceder as tolerancias permitidas; (4) a intercambiabilidade de tipos e especificacións de gavetas idénticas debe ser fiable.

2. Clasificación por Método de Conexión

(1) Construción Soldada:

As vantaxes inclúen a facilidade de procesamento, alta resistencia e fiabilidade. As desvantaxes son grandes tolerancias, susceptibilidade á deformación, dificultade de axuste, mala estética e incapacidad de pre-estanquear as pezas de traballo. Ademais, os moldes de soldadura teñen requisitos específicos:

• Alta rigidez, non afectada facilmente pola deformación das pezas de traballo;

• Lixeiromente maiores que as dimensións nominais das pezas de traballo para compensar a contracción posterior á soldadura;

• Planos, simples e fáciles de operar, minimizando os mecanismos de rotación para evitar danos;

• Os soportes deben seleccionarse cuidadosamente para evitar a corrosión da soldadura e permitir unha inspección e axuste fáciles, engadindo almofadas anticorrosivas onde sexa necesario.

A deformación da soldadura ocorre debido á expansión térmica das moléculas na zona de soldadura, provocando un desprazamento microscópico durante o arrefecemento que resulta en estrés residual. Para mitigar a deformación, deben considerarse os procesos de conformación. Os métodos comúns inclúen:

• Prever o rango de deformación mediante probas e deformar previamente a peza de traballo na dirección oposta antes da soldadura;

• Corrixir o sobreaxuste despois da soldadura;

• Golpear ou presionar as áreas relativamente contraídas para equilibrar os esforzos;

• Calentar as áreas relativamente abombadas despois da soldadura para lograr unha contracción uniforme;

• Realizar un tratamento térmico global cando sexa necesario.

Ademais, a selección dos puntos de soldadura, a orientación das costuras de soldadura, a secuencia de soldadura e a posición do ponto de soldadura todo influen na deformación posterior á soldadura. Un manejo adecuado pode reducir a deformación, aínda que isto depende das condicións específicas.

(2) Conexión por Elementos de Fixación:

As vantaxes inclúen a adequación para pezas pre-estanqueadas, facilidade de axuste e acabado estético, diseños de componentes estandarizados, inventario pré-producción e pequenas tolerancias dimensionais no marco. As desvantaxes inclúen menor resistencia en comparación coa soldadura, requisitos de precisión máis altos para os componentes e custos de fabricación relativamente máis altos. Os elementos de fixación son xeralmente pezas estándar, incluíndo parafusos comúns, tarrachas, remaches, remaches cegos, tarrachas de tensores axustables, tarrachas de pre-tensión e parafusos autoperforantes. Tamén están dispoñibles elementos de fixación especializados (como os utilizados en moitos armarios de baixa tensión importados).

Características tecnolóxicas: Usan moldes para conformación e ferramentas para posicionamento. Poden usar-se lavadores de presión se é necesario. O remachado xeralmente require pre-perforación, e debe terse coidado para protexer a estanquidade nas pezas pre-estanqueadas. Para os componentes maquinados con centros CNC de precisión ou equipos dedicados, se os diámeteros dos orificios de conexión mantém unha lixeira folga co diámetero dos elementos de fixación, a montaxe pode completarse sen moldes nun único paso. Para os componentes de guiado e posicionamento, deben establecerse primeiro as posicións con ferramentas de medida dedicadas, seguidas de unha inspección con ferramentas padrón.

(3) Conexión Híbrida (Soldadura e Fixación):

Este método combina as vantaxes de ambos os métodos anteriores. A soldadura xeralmente úsase nos puntos de conexión do armario, mentres que os elementos de fixación úsanse para seccións variables ou axustables. Os armarios grandes son difíciles de estanquear despois da soldadura, polo que as superfícies xeralmente pintanse. Para os armarios exteriores feitos de materiais pre-estanqueados que requiren soldadura, as áreas soldadas poden tratarse con pulverización térmica de metal.

3. Clasificación por Material de Componente

(1) Materiais em perfil:

Estes inclúen acero en ángulo, acero en canal, tubos de acero en forma especial e acero en canal especial. Os componentes feitos de acero en ángulo ou en canal xeralmente únanse por soldadura. Durante o procesamento, os extremos de conexión deben axustarse estreitamente con mínimas brechas; caso contrario, a calidade da soldadura e a deformación serán afectadas. 

Os tubos de acero en forma especial poden unirse por soldadura ou elementos de fixación. As partes de conexión xeralmente requiren accesorios dedicados que deben ser resistentes e precisos; caso contrario, a apariencia do armario será comprometida. O uso de tubos de acero en forma especial uniformes con orificios espaciados uniformemente (modulares) e conectores estándar permite a montaxe modular de armarios, simplificando o deseño, a preparación de componentes e a planificación de producción. No entanto, este método implica moitos orificios, a maioría dos cales permanecen sin usar, e limita a flexibilidade espacial.

Características de fabricación: Asegurar a universalidade e precisión dos componentes e conectores. A estrutura básica do armario xeralmente refórzanse con paneis. Ademais dos tubos de acero en forma especial, tamén se usan canais en C ou tubos rectangulares ribeados feitos de chapa de acero. Os canais en C son adecuados para estanquear, mentres que os tubos rectangulares ribeados poden oxidarse despois de estanquear debido ao ácido residual da decapación, polo que a selección debe ser cautelosa.

(2) Componentes de Chapa Metálica (excluíndo canais en C e tubos rectangulares ribeados)

Estes poden formarse completamente segundo os requisitos, sen limitacións de perfís preformados. Este deseño estrutural implica un esforzo de enxeñaría maior, pero unha vez estandarizado, as variacións son mínimas. As partes estruturais principais xeralmente soldanse, mentres que as áreas variables ou axustables usan elementos de fixación (por exemplo, caixas de control de baixa tensión e consolas).

Dado que as estruturas de chapa metálica son xeralmente soldadas e conformadas en unha peça, debe abordarse a contracción ou abombado provocado pola soldadura. Os puntos de soldadura deben estar uniformemente espaciados, as costuras de soldadura lisas, realizar unha conformación posterior á soldadura, as bordas dereitas e o medio de ambos os lados non deben protruir máis allá das bordas frontais e traseras. Se existen particións internas, deben soldarse despois de que os dous lados se conformen correctamente.

Os armarios de control tipo consola son os máis adecuados para os componentes de chapa metálica. Cando múltiples unidades se dispoñen en fila, a mesa superior debe alinear e posicionarse só despois de que toda a fila estea no seu lugar.

III. Conclusión

Como se analizou anteriormente, a selección das estruturas de armario debe determinarse non só polos requisitos funcionais do equipo de baixa tensión, senón tamén polas restricións do proceso de fabricación. O nivel de tecnoloxía de fabricación inflúe directamente no deseño estrutural do armario e na selección de materiais.