Struktura ormarića i procesne karakteristike niskonaponske sklopne opreme

I. Uvod

Struktura ormara čini temelj niskonaponskog prekidača, što čini tehnologiju proizvodnje ormara temeljem svih temelja. Kao strukturni oklop, ormar mora ispunjavati ne samo funkcionalne integracijske zahtjeve različitih električnih jedinica (poput standardiziranih vrsta, modulskih kombinacija i funkcionalne distribucije), već i svoje intrinzične zahtjeve (poput čvrstoće, pouzdanosti, uređenog izgleda i lakoće u prilagođavanju). Zbog varijacija u zahtjevima za strukture ormara i proizvodnim sposobnostima različitih proizvođača, proizvodni procesi se ne mogu rigidno standardizirati. Međutim, postoje određene univerzalno primjenjive i ključne tehnološke karakteristike u proizvodnji ormara. Ove ključne značajke su kraće predstavljene u nastavku uz odabir strukture ormara.

II. Struktura ormara i tehnološke karakteristike

Strukture ormara i njihovi proizvodni procesi općenito se mogu razlikovati po strukturnom obliku, metodi spajanja i odabiru materijala.

1. Klasifikacija prema strukturnom obliku

(1) Fiksni tip:

Ovaj dizajn osigurava pouzdano fiksiranje svakog električnog komponenta na predviđenoj poziciji unutar ormara. Oblici ormara su tipično kuboidni (npr. ploča ili kutija), iako se koriste i trapezni oblici (npr. konzola). Takvi ormari mogu biti raspoređeni kao pojedinačne jedinice ili u redove.

Za osiguranje dimenzionalne i geometrijske točnosti, komponente se obično asamble sukladno etapama – najčešće formiraju se dva bočna panela ili lijevi-desni dijelovi, zatim se asamble u cijeli ormar, ili se prvo ispune vanjski dimenzionalni zahtjevi, a zatim se postupno spajaju unutarnji komponenti. Duljine dijelova koji čine rubove ormara moraju biti točno ispravne (tolerancije se uzimaju kao negativne vrijednosti) kako bi se osigurala ukupna geometrijska dimenzija i vanjski izgled. Za dva bočna panela, sredina ne smije izbacivati kako bi se omogućilo pravilno poravnavanje tijekom rasporeda.

S perspektive montaže, baza ne smije imati propadanje. Tijekom poravnavanja i montaže, potreban je ravni temelj, ali i temelj i sam ormar imaju svoje inherente tolerancije. Tijekom poravnavanja, lateralne devijacije trebaju biti minimalne i ne smiju se akumulirati, jer akumulirane greške mogu dovesti do deformacije ormara, utjecati na spojeve busbarova, dovesti do neporavnate instalacije komponenata, stvoriti koncentraciju naprezanja i čak skratiti životnu dobu električnog opreme. Stoga, tijekom poravnavanja, najviša točka temelja treba se koristiti kao referentna, a sljedeće jedinice trebaju se postupno ravnat i proširivati. Ako je ravnost baze idealna i predvidljiva, može se koristiti i ekspanzija s centra ven da bi se ravnomjerno distribuirale akumulirane greške.

Za olakšanje prilagođavanja i kompenzaciju akumulacije tolerancija, tolerancije širine ormara obično se definiraju kao negativne vrijednosti. Nakon asamble svih komponenata ormara, može biti potrebno oblikovanje kako bi se ispunili dimenzionalni i geometrijski zahtjevi. Za standardiziranu ili masovnu proizvodnju ormara, odgovarajuće stublje i prihvati trebaju biti dobro razmotreni kako bi se osigurala strukturna konzistentnost. Referentna površina prihvata trebala bi biti baza ormara, a blokovi za pozicioniranje unutar prihvata trebaju biti organizirani za lak pristup i operaciju. Vanjske vrata i slične dijelove, koji su podložni deformaciji tijekom transporta i montaže, obično se uniformno prilagode tijekom finalne instalacije.

(2) Izvlačivi (tip ladica):

Izvlačivi prekidač sastoji se od fiksnog ormarinskog tijela i izvlačive jedinice koja sadrži glavne električne komponente poput prekidača. Izvlačiva jedinica mora biti laka za rukovanje tijekom ubacivanja i izvlačenja, pouzdano pozicionirana kada je instalirana i zamjenjiva s drugim jedinicama istog tipa i specifikacije. Ormarski dio izvlačivog prekidača proizvodi se slično fiksnim ormarićima. Međutim, zbog zahtjeva za zamjenjivosti, ormar mora imati više preciznosti, a povezani strukturni dijelovi moraju dopustiti dovoljno prilagođavanje.

Tehnološke karakteristike izvlačivih niskonaponskih prekidača su: (1) fiksni i pomični dijelovi moraju dijeliti zajedničku referentnu datu; (2) povezani komponenti moraju se prilagoditi optimalnim pozicijama pomoću posebnog standardnog alata, uključujući standardne ormarinske okvire i standardne ladice; (3) ključne dimenzije ne smiju preći dopuštene tolerancije; (4) zamjenjivost identičnih vrsta i specifikacija ladica mora biti pouzdana.

2. Klasifikacija prema metodi spajanja

(1) Spajanje zavarivanjem:

Prednosti uključuju lako obradu, visoku čvrstoću i pouzdanost. Nedostaci su velike tolerancije, osetljivost na deformaciju, teško prilagođavanje, loš estetski izgled i nemogućnost preplakiranja radnih predmeta. Dodatno, zavarivačkim prihvatima trebaju se zadovoljiti određeni zahtjevi:

• Visoka čvrstoća, ne lako pod utjecajem deformacije radnog predmeta;

• Malo veće od nominalnih dimenzija radnog predmeta kako bi se kompenzirala skraćenost nakon zavarivanja;

• Ravna, jednostavna i laka za upotrebu, minimizirajući rotacijske mehanizme kako bi se sprečila oštećenja;

• Podupiri moraju biti pažljivo odabrani kako bi se sprečila korozija zavara i omogućila laka inspekcija i prilagođavanja, s dodavanjem protutežnih padova gdje je potrebno.

Deformacija zavara događa se zbog termalne ekspanzije molekula u zonu zavara, što dovodi do mikroskopskog pomaka tijekom hlađenja i rezultira ostalim naprezanjima. Da bi se smanjila deformacija, moraju se uzeti u obzir procesi oblikovanja. Uobičajene metode uključuju:

• Predviđanje raspona deformacije putem testiranja i predeformiranje radnog predmeta u suprotnom smjeru prije zavarivanja;

• Ispravljanje prekomjernog prilagođavanja nakon zavarivanja;

• Kovanje ili pritiskanje relativno skraćenih područja kako bi se uravnotežila naprezanja;

• Zagrijavanje relativno izbočenih područja nakon zavarivanja kako bi se dostigla uniformna skraćenost;

• Obavljanje cjelokupne toplinske obrade kad je potrebno.

Dodatno, odabir točaka zavara, orijentacija zvarske štapiće, redoslijed zavarivanja i pozicioniranje tačkovnog zavarivanja sve utječu na deformaciju nakon zavarivanja. Pravilno tretiranje može smanjiti deformaciju, iako to ovisi o specifičnim uvjetima.

(2) Spajanje vezovima:

Prednosti uključuju pogodnost za preplakirane dijelove, lako prilagođavanje i estetsko završetke, standardizirani dizajn komponenata, inventar prije proizvodnje i male dimenzionalne tolerancije okvira. Nedostaci uključuju nižu čvrstoću u usporedbi s zavarivanjem, više zahtjeva za preciznost komponenata i relativno više troškove proizvodnje. Vezovi su obično standardni dijelovi, uključujući uobičajene vijake, mutne, rivete, slepe rivete, prilagodljive držače mutnice, pretensionirane povlačne mutnice i samozavrtne vijake. Posebni vezovi (poput onih koristena u mnogim uvezanim niskonaponskim ormarićima) također su dostupni.

Tehnološke karakteristike: Koriste se prihvat za oblikovanje, a alati za pozicioniranje. Po potrebi se mogu koristiti tlakovi. Rivetiranje obično zahtijeva preburevanje, a treba se paziti na zaštitu plakiranja na preplakiranim dijelovima. Za komponente obradjene CNC centrima ili posebnim opremom, ako prečnici spojnih otvora održavaju mali razmak s prečnicima vezova, asambliranje može se dovršiti bez prihvata u jednom koraku. Za vezivanje vodiča i pozicionirajućih komponenata, posebni mjerni alati prvo trebaju postaviti poziciju, zatim se provjeri standardnim alatom.

(3) Hibridično spajanje (zavarivanje i vezivanje):

Ovaj metod kombinira prednosti oba gore navedena metoda. Zavarivanje se obično koristi na spojnim točkama ormara, dok se vezovi koriste za promjenjive ili prilagodljive dijelove. Veliki ormari su teško plakirati nakon zavarivanja, pa se površine često boje. Za vanjske ormaričke izrađene od preplakiranih materijala koje zahtijevaju zavarivanje, zavarivačke zone mogu se tretirati termalnim metalnim sprajećim.

3. Klasifikacija prema materijalu komponente

(1) Profilni materijali:

To uključuje kutnu čeliku, kanalnu čeliku, specijalne oblike čelikovih cevi i specijalne kanalne čelike. Komponente izrađene od kutne ili kanalne čelike obično se spajaju zavarivanjem. Tijekom obrade, spojne krajnjice moraju dobro ležati sa minimalnim razmacima; inače, kvaliteta zavara i deformacija će biti utjecene. 

Specijalne oblike čelikovih cevi mogu se spajati zavarivanjem ili vezivanjem. Spojne dijelove obično zahtijevaju posebne prihvate koji moraju biti čvrsti i precizni; inače, izgled ormara bit će kompromitiran. Korištenje uniformnih specijalnih oblika čelikovih cevi s uniformno razmještenim (modularnim) otvorima i standardnim spojnicama omogućuje modularnu asambliranje ormara, pojednostavljujući dizajn, pripremu komponenata i planiranje proizvodnje. Međutim, ovaj metod uključuje mnogo otvora, većina kojih ostaje neiskorištena, i ograničava prostornu fleksibilnost.

Proizvodne karakteristike: Osigurajte univerzalnost i preciznost komponenata i spojnica. Osnovna struktura ormara često se jača pločama. Pored specijalnih oblika čelikovih cevi, koriste se C-obli čelik ili ribasti pravokutni cevi izrađeni od lima. C-obli čelik su prikladni za plakiranje, dok ribasti pravokutni cevi mogu se pokvariti nakon plakiranja zbog ostatka kiseline od piklanja, pa je odabir trebati biti oprezan.

(2) Limne komponente (isključujući C-obli čelik i ribaste pravokutne cevi)

Ove se mogu oblikovati potpuno prema zahtjevima, bez ograničenja iz preformiranih profila. Taj strukturni dizajn zahtijeva veći inženjerski napor, ali kada je standardiziran, varijacije su minimalne. Glavne strukturne dijelove obično se spajaju zavarivanjem, dok se promjenjive ili prilagodljive zone koriste vezovi (npr. niskonaponske kontrolne kutije i konzole).

Budući da su limne strukture uglavnom zavarivane i formirane u jednom komadu, mora se riješiti skraćenje ili izbočenje uzrokovano zavarivanjem. Točke zavara trebaju biti ravnomjerno razmještene, zvarske štapiće gladke, oblikovanje nakon zavarivanja obavljeno, rubovi ravni, a sredina obje strane ne smije izbacivati iznad prednjeg i zadnjeg ruba. Ako postoje unutarnje particije, one se zavaruju nakon što su obje strane pravilno oblikovane.

Konzolni kontrolni ormari su najprikladniji za limne komponente. Kada se više jedinica raspoređuje u red, stolica treba se poravnati i pozicionirati tek nakon što je cijeli red postavljen.

III. Zaključak

Kao što je analizirano, odabir strukture ormara mora se odrediti ne samo funkcionalnim zahtjevima prekidača, već i ograničenjima proizvodnog procesa. Nivo tehnologije proizvodnje direktno utječe na strukturni dizajn ormara i odabir materijala.