저압 스위치기어의 캐비닛 구조 및 공정 특성

I. 소개

저압 스위치 기어의 기본 구조는 캐비닛 구조로, 캐비닛 제조 기술은 모든 기초의 기초라고 할 수 있습니다. 캐비닛은 구조적 외부로서 다양한 전기 장치(표준화된 유형, 모듈식 조합, 기능 분배 등)의 기능 통합 요구 사항을 충족해야 하며, 또한 내재적인 캐비닛 요구 사항(강도, 신뢰성, 깔끔한 외관, 조정 용이성 등)을 충족해야 합니다. 서로 다른 제조업체 간의 캐비닛 구조 요구 사항과 제조 능력의 차이로 인해 제조 공정을 일괄적으로 표준화하는 것은 불가능합니다. 그러나 캐비닛 생산에 널리 적용 가능하고 중요한 기술적 특성이 존재합니다. 이러한 주요 특성은 아래에서 캐비닛 구조 선택과 함께 간략히 소개됩니다.

II. 캐비닛 구조 및 기술적 특성

캐비닛 구조와 제조 공정은 일반적으로 구조 형태, 연결 방법, 재료 선택에 따라 구분할 수 있습니다.

1. 구조 형태별 분류

(1) 고정형:

이 디자인은 각 전기 구성 요소가 캐비닛 내 지정된 위치에 안정적으로 고정되도록 보장합니다. 캐비닛 형태는 일반적으로 직육면체(패널 또는 상자형)이며, 사다리꼴 형태(콘솔형)도 사용됩니다. 이러한 캐비닛은 단일 단위 또는 행으로 배열될 수 있습니다.

크기와 기하학적 정확성을 보장하기 위해 구성 요소는 일반적으로 단계적으로 조립됩니다. 일반적으로 두 개의 사이드 패널이나 좌우 섹션을 먼저 형성한 후 전체 캐비닛으로 조립하거나, 외부 크기 요구 사항을 먼저 충족한 다음 내부 구성 요소를 순차적으로 연결합니다. 캐비닛 가장자리를 형성하는 부품의 길이는 (허용 오차를 음수 값으로 취하여) 정확해야 하며, 전체 기하학적 크기와 외관을 보장해야 합니다. 두 개의 사이드 패널은 중앙이 볼록하지 않아야 하며, 배열 시 올바른 정렬을 허용해야 합니다.

설치 관점에서는 바닥 면이 처지지 않아야 합니다. 정렬 및 설치 시에는 수평 기반이 필수적이지만, 기반의 평탄성과 캐비닛 자체에도 본래의 허용 오차가 있습니다. 정렬 중에는 측면 편차를 최소화하고 누적되지 않도록 해야 합니다. 누적된 오차는 캐비닛 변형, 버스바 연결 문제, 구성 요소 설치의 불일치, 응력 집중, 그리고 전기 장비의 수명 단축을 초래할 수 있습니다. 따라서 정렬 시에는 가장 높은 기반점을 기준으로 하여 후속 단위를 점진적으로 수평화하고 확장해야 합니다. 기반의 평탄성이 이상적이고 예측 가능할 때는 중심에서 외부로 확장하여 누적된 오차를 균등하게 분산할 수도 있습니다.

조정을 용이하게 하고 허용 오차 누적을 보상하기 위해 캐비닛 너비 허용 오차는 일반적으로 음수 값으로 지정됩니다. 모든 캐비닛 구성 요소를 조립한 후, 크기와 기하학적 요구 사항을 충족하기 위해 성형 작업이 필요할 수 있습니다. 표준화되거나 대량 생산되는 캐비닛의 경우, 구조적 일관성을 보장하기 위해 적절한 거치대와 장치를 충분히 고려해야 합니다. 거치대의 기준 면은 캐비닛 바닥이 이상적이고, 거치대 내 위치 조정 블록은 접근 및 조작이 쉬운 방식으로 배치되어야 합니다. 운송 및 설치 중 변형되기 쉬운 외부 문과 같은 부분은 일반적으로 최종 설치 시에 일괄적으로 조정됩니다.

(2) 추출형 (드로어형):

추출형 스위치 기어는 고정형 캐비닛 본체와 회로 차단기와 같은 주요 전기 구성 요소를 포함하는 분리 가능한 단위로 구성됩니다. 분리 가능한 단위는 삽입 및 추출 시 쉽게 처리할 수 있어야 하며, 설치 시 신뢰성 있게 위치해야 하며, 동일한 유형 및 사양의 다른 단위와 교환이 가능해야 합니다. 추출형 스위치 기어의 캐비닛 부분은 고정형 캐비닛과 유사하게 제조됩니다. 그러나 교환 가능성 요구 사항으로 인해 캐비닛은 더 높은 정밀도가 필요하며, 관련 구조 부품은 충분한 조정을 허용해야 합니다.

추출형 저압 스위치 기어의 제조 특성은 다음과 같습니다: (1) 고정 부분과 이동 부분은 공통의 기준 기준선을 공유해야 합니다. (2) 관련 구성 요소는 표준 도구를 사용하여 최적의 위치로 조정해야 합니다. (3) 중요 치수는 허용 오차를 초과해서는 안 됩니다. (4) 동일한 드로어 유형 및 사양의 교환 가능성이 신뢰할 수 있어야 합니다.

2. 연결 방법별 분류

(1) 용접 구조:

장점은 가공이 쉽고 강도가 높으며 신뢰성이 있다는 것입니다. 단점은 허용 오차가 크고 변형되기 쉽고 조정이 어려우며 미관이 좋지 않고 작업물을 사전 도금할 수 없다는 것입니다. 또한 용접 거치대에는 특정 요구 사항이 있습니다:

• 작업물의 변형에 크게 영향을 받지 않는 높은 강성;

• 후 용접 수축을 보상하기 위해 명목상 작업물 크기보다 약간 큰 것;

• 평평하고 단순하며 작동이 쉽고 손상 방지를 위해 회전 메커니즘을 최소화;

• 보강재는 용접 부식을 방지하고 검사 및 조정이 용이하도록 신중하게 선택해야 하며, 필요한 경우 부식 방지 패드를 추가.

용접 변형은 용접 부위에서 분자의 열팽창으로 인해 발생하며, 냉각 과정에서 미세한 변위가 발생하여 잔류 응력을 초래합니다. 변형을 줄이기 위해서는 성형 공정을 고려해야 합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다:

• 시험을 통해 변형 범위를 예측하고 용접 전에 작업물을 반대 방향으로 사전 변형시키는 것;

• 용접 후 과도한 조정을 수정하는 것;

• 상대적으로 수축된 부분을 망치나 눌러서 응력을 균형;

• 용접 후 상대적으로 볼록한 부분을 가열하여 균일한 수축을 달성;

• 필요할 때 전체 열처리 수행.

또한, 용접 포인트 선택, 용접봉 방향, 용접 순서, 스폿 용접 위치 모두 용접 후 변형에 영향을 미칩니다. 적절한 처리로 변형을 줄일 수 있지만, 이는 특정 조건에 따라 다릅니다.

(2) 고정구 연결:

장점은 사전 도금된 부품에 적합하며, 조정이 쉽고 미관이 좋으며, 구성 요소 설계가 표준화되고, 사전 생산 재고가 가능하며, 프레임의 치수 허용 오차가 작다는 것입니다. 단점은 용접보다 강도가 낮고, 구성 요소의 정밀도 요구 사항이 높으며, 제조 비용이 상대적으로 높다는 것입니다. 고정구는 일반적으로 표준 부품으로, 일반 나사, 너트, 리벳, 블라인드 리벳, 조정 가능한 클램프 너트, 프리텐션 풀 너트, 자공 나사 등이 포함됩니다. 특수 목적의 고정구(예: 많은 수입 저압 캐비닛에서 사용됨)도 있습니다.

기술적 특성: 성형을 위한 거치대와 위치 결정을 위한 도구가 사용됩니다. 필요에 따라 압력 워셔를 사용할 수 있습니다. 리벳팅은 일반적으로 사전 드릴링이 필요하며, 사전 도금된 부품의 도금을 보호해야 합니다. 정밀 CNC 센터 또는 전용 장비로 가공된 구성 요소의 경우, 연결 구멍 직경이 고정구 직경과 약간의 여유를 유지하면, 거치대 없이 한 번에 조립할 수 있습니다. 고정 및 위치 결정 구성 요소의 경우, 전용 측정 도구를 사용하여 먼저 위치를 설정한 다음, 표준 도구로 검사를 수행해야 합니다.

(3) 혼합 연결 (용접 및 고정구):

이 방법은 위의 두 방법의 장점을 결합합니다. 용접은 일반적으로 캐비닛 연결 지점에서 사용되며, 고정구는 변수 또는 조정 가능한 섹션에 사용됩니다. 큰 캐비닛은 용접 후 도금하기 어려워 표면은 일반적으로 도색됩니다. 사전 도금된 재료로 제작된 실외 캐비닛의 경우, 용접이 필요한 경우 용접 부위는 열금속 스프레이로 처리할 수 있습니다.

3. 구성 재료별 분류

(1) 단면 재료:

이에는 각철, 채널 철, 특수형 강관, 특수 채널 철이 포함됩니다. 각철이나 채널 철로 만든 구성 요소는 일반적으로 용접으로 결합됩니다. 가공 중에는 연결 끝이 최소한의 간격으로 밀착해야 하며, 그렇지 않으면 용접 품질과 변형이 영향을 받습니다. 

특수형 강관은 용접 또는 고정구로 연결할 수 있습니다. 연결 부분은 일반적으로 강력하고 정밀한 전용 피팅이 필요하며, 그렇지 않으면 캐비닛의 외관이 손상됩니다. 균일한 특수형 강관과 균일한 간격(모듈식)의 구멍 및 표준 연결기를 사용하면 모듈식 캐비닛 조립이 가능해지고, 설계, 구성 요소 준비, 생산 계획이 단순화됩니다. 그러나 이 방법은 많은 구멍이 필요하며 대부분의 구멍은 사용되지 않으며, 공간 유연성을 제한합니다.

제조 특성: 구성 요소와 연결기의 보편성과 정밀도를 보장해야 합니다. 기본 캐비닛 구조는 종종 패널로 강화됩니다. 특수형 강관 외에도 시트 강판으로 제작된 C형 채널이나 리브형 직사각관도 사용됩니다. C형 채널은 도금에 적합하지만, 리브형 직사각관은 피클링 후 잔류 산으로 인해 도금 후 녹슬 수 있으므로 선택 시 주의해야 합니다.

(2) 시트 금속 구성 요소 (C형 채널 및 리브형 직사각관 제외)

이들은 사전 형성된 프로파일에 제약받지 않고 완전히 요구 사항에 따라 형성될 수 있습니다. 이 구조 설계는 더 높은 엔지니어링 노력이 필요하지만, 일단 표준화되면 변형이 최소화됩니다. 주요 구조 부품은 일반적으로 용접되며, 변수 또는 조정 가능한 부분은 고정구(예: 저압 제어 상자 및 콘솔)를 사용합니다.

시트 금속 구조는 대부분 용접 및 일체형으로 형성되기 때문에, 용접으로 인한 수축이나 볼록 현상을 해결해야 합니다. 용접 포인트는 균일하게 배치되어야 하며, 용접봉은 매끄럽고, 용접 후 성형 작업을 수행하고, 가장자리는 직선적이어야 하며, 양쪽 중앙은 앞뒤 가장자리를 넘어서는 안 됩니다. 내부 파티션이 있는 경우, 두 측면이 적절히 성형된 후에 용접해야 합니다.

콘솔형 제어 캐비닛은 시트 금속 구성 요소에 가장 적합합니다. 여러 단위가 행으로 배열되는 경우, 전체 행이 위치한 후에 테이블탑을 정렬하고 위치시켜야 합니다.

III. 결론

위에서 분석한 바와 같이, 캐비닛 구조의 선택은 스위치 기어의 기능 요구 사항뿐만 아니라 제조 공정의 제약 조건에 의해 결정되어야 합니다. 제조 기술 수준은 캐비닛 구조 설계와 재료 선택에 직접적인 영향을 미칩니다.