Kaststructuur en proceskenmerken van laagspanningsschakelapparatuur

I. Inleiding

De kaststructuur vormt de fundamentele basis van laagspanningsschakelkasten, waardoor de productietechnologie voor kasten de basis van alle basissen is. Als een structuurafsluiting moet de kast niet alleen voldoen aan de functionele integratie-eisen van verschillende elektrische eenheden (zoals gestandaardiseerde types, modulaire combinaties en functionele distributie), maar ook aan inhere kasteisen (zoals robuustheid, betrouwbaarheid, net uiterlijk en gemakkelijke aanpassing). Vanwege variaties in de vereisten voor de kaststructuur en de productiemogelijkheden bij verschillende producenten, kunnen productieprocessen niet star gestandaardiseerd worden. Er bestaan echter bepaalde universeel toepasbare en cruciale technologische kenmerken in de productie van kasten. Deze belangrijke kenmerken worden hieronder kort besproken in combinatie met de selectie van de kaststructuur.

II. Kaststructuur en Technologische Kenmerken

Kaststructuren en hun productieprocessen kunnen in het algemeen onderscheiden worden op basis van de structuurvorm, verbindingstechnieken en materiaalkeuze.

1. Indeling op Basis van Structuurvorm

(1) Vast Type:

Dit ontwerp zorgt ervoor dat elk elektrisch onderdeel betrouwbaar wordt vastgezet op zijn aangewezen plaats in de kast. Kastvormen zijn meestal rechthoekig (bijvoorbeeld paneel- of doostype), hoewel trapeziumvormen (bijvoorbeeld consoletype) ook worden gebruikt. Dergelijke kasten kunnen als individuele eenheden of in rijen worden gerangschikt.

Om dimensionele en geometrische nauwkeurigheid te waarborgen, worden componenten meestal in fasen samengesteld - meestal door eerst twee zijpanelen of linker-rechter secties te vormen, die vervolgens in de volledige kast worden samengevoegd, of door eerst externe afmetingsvereisten te voldoen en dan interne componenten sequentieel te verbinden. De lengte van de delen die de randen van de kast vormen, moet precies correct zijn (met tolerances genomen als negatieve waarden) om de algehele geometrische afmetingen en externe uiterlijk te waarborgen. Voor de twee zijpanelen mag er geen uitbolling in het midden optreden om juiste uitlijning tijdens de rangschikking mogelijk te maken.

Vanuit installatieperspectief mag het basisvlak geen doorsagging vertonen. Tijdens de uitlijning en installatie is een horizontale fundering essentieel, maar zowel de vlakheid van de fundering als de kast zelf hebben inherente toleranties. Tijdens de uitlijning moeten laterale afwijkingen tot een minimum worden beperkt en mogen ze zich niet ophopen, omdat opeenvolgende fouten kastvervorming kunnen veroorzaken, busverbindingen kunnen beïnvloeden, leiden tot misaligned componentinstallatie, stressconcentratie creëren en zelfs de levensduur van elektrische apparatuur kunnen verkorten. Daarom moet tijdens de uitlijning het hoogste funderingspunt als referentie worden gebruikt en moeten de volgende eenheden geleidelijk worden geëgaliseerd en uitgebreid. Wanneer de basisvlakheid ideaal en voorspelbaar is, kan ook een uitbreiding vanuit het midden naar buiten worden gebruikt om opgehoopte fouten gelijkmatig te verdelen.

Om aanpassing te vergemakkelijken en tolerantieaccumulatie te compenseren, worden de breedte-toleranties van kasten meestal gespecificeerd als negatieve waarden. Na het assembleren van alle kastcomponenten kan vormgeving nodig zijn om aan dimensionele en geometrische eisen te voldoen. Voor gestandaardiseerde of grootschalige kastproductie moeten passende jigs en fixaties volledig worden overwogen om structurele consistentie te waarborgen. Het referentievak van de fixatie zou ideaal gezien de kastbasis moeten zijn, en positioneringsblokken binnen de fixatie moeten zo gerangschikt zijn dat ze gemakkelijk toegankelijk en bedienbaar zijn. Externe deuren en dergelijke delen, die geneigd zijn te vervormen tijdens transport en installatie, worden meestal uniform aangepast tijdens de finale installatie.

(2) Uittrekbare (Lade-Type):

Uittrekbare schakelkasten bestaan uit een vaste kastlichaam en een verwijderbaar eenheid met hoofdelektrische componenten zoals schakelaars. Het verwijderbare eenheid moet gemakkelijk te hanteren zijn tijdens invoegen en uittrekken, betrouwbaar gepositioneerd wanneer geïnstalleerd, en wisselbaar met andere eenheden van hetzelfde type en specificatie. Het kastgedeelte van uittrekbare schakelkasten wordt op vergelijkbare wijze vervaardigd als vaste kasten. Echter, vanwege de wisselbaarheidseisen, moet de kast hogere precisie hebben, en de gerelateerde structuuronderdelen moeten voldoende aanpassing toestaan.

De productiekenmerken van uittrekbare laagspanningschakelkasten zijn: (1) de vaste en beweeglijke delen moeten een gemeenschappelijke referentie-datum delen; (2) gerelateerde componenten moeten met behulp van specifieke standaardgereedschap naar optimale posities worden aangepast, inclusief standaard kastframes en standaard laden; (3) cruciale afmetingen mogen de toegestane toleranties niet overschrijden; (4) wisselbaarheid van identieke lades van hetzelfde type en specificatie moet betrouwbaar zijn.

2. Indeling op Basis van Verbindingsmethode

(1) Gelasde Constructie:

Voordelen zijn gemakkelijk te verwerken, hoge sterkte en betrouwbaarheid. Nadelen zijn grote toleranties, vatbaar voor vervorming, moeilijk aan te passen, slechte esthetiek en onmogelijkheid om werkstukken voor te galvaniseren. Bovendien hebben lasfixaties specifieke eisen:

• Hoog rigide, niet gemakkelijk beïnvloed door werkstukvervorming;

• Slight groter dan nominale werkstukafmetingen om post-weld samentrekking te compenseren;

• Vlak, eenvoudig en gemakkelijk te bedienen, draai-mechanismes minimaliseren om beschadiging te voorkomen;

• Ondersteuning moet zorgvuldig gekozen worden om corrosie van lasnaad te voorkomen en toegang en aanpassing mogelijk te maken, met anti-corrosie pads indien nodig.

Lasvervorming vindt plaats door thermische expansie van moleculen in de laszone, wat microscopische verplaatsing tijdens afkoeling veroorzaakt, wat resulteert in residuenstress. Om vervorming te verminderen, moeten vormgevingsprocessen worden overwogen. Algemene methoden omvatten:

• Vervormingsbereik voorspellen via testen en het werkstuk vooraf in de tegengestelde richting vervormen voordat het gelast wordt;

• Overcorrectie na laswerk corrigeren;

• Relatief ingetrokken gebieden hameren of drukken om spanningen te balanceren;

• Relatief uitgebulte gebieden na laswerk verhitten om uniforme samentrekking te bereiken;

• Indien nodig, geheel warmtebehandeling uitvoeren.

Daarnaast beïnvloeden laspuntselectie, lasnaadoriëntatie, lasvolgorde en spotlaspositie allemaal post-lasvervorming. Juiste behandeling kan vervorming verminderen, hoewel dit afhangt van specifieke omstandigheden.

(2) Verbinding door Vastleggen:

Voordelen omvatten geschikt voor vooraf geplaatste delen, gemakkelijk aan te passen en esthetisch af te werken, gestandaardiseerd ontwerp van componenten, voorraad voor productie, en kleine dimensionele toleranties in het frame. Nadelen zijn lagere sterkte vergeleken met lassen, hogere precisie-eisen voor componenten en relatief hogere productiekosten. Vastleggers zijn meestal standaardonderdelen, inclusief gewone schroeven, moeren, bouten, blindbouten, verstelbare klampmoeren, voorbelaste trekmoeren en zelftappers. Speciaal doeleinde vastleggers (zoals die in veel geïmporteerde laagspanningskasten worden gebruikt) zijn ook beschikbaar.

Technologische kenmerken: Fixaties worden gebruikt voor vormgeving, en gereedschap voor positietering. Drukwas kan indien nodig worden gebruikt. Riveting vereist meestal voorboor, en er moet zorgvuldig mee worden omgegaan om plating op vooraf geplaatste delen te beschermen. Voor componenten die met precisie CNC-centers of specifiek gereedschap worden bewerkt, kan assemblage in één stap zonder fixaties worden voltooid als de diameter van de verbindinggaten een lichte speling heeft met de diameter van de vastleggers. Voor richting en positietering van componenten moeten eerst specifieke meetgereedschappen de positie bepalen, gevolgd door inspectie met standaard gereedschap.

(3) Hybride Verbinding (Lassen en Vastleggen):

Deze methode combineert de voordelen van beide bovenstaande methoden. Lassen wordt meestal gebruikt op kastverbindingpunten, terwijl vastleggers worden gebruikt voor variabele of aanpasbare secties. Grote kasten zijn moeilijk te plateren na lassen, dus oppervlakken worden vaak geverfd. Voor buitenkasten gemaakt van vooraf geplaatste materialen die laswerk vereisen, kunnen de gelaste gebieden worden behandeld met thermisch metaalspraying.

3. Indeling op Basis van Componentmateriaal

(1) Profielmaterialen:

Hieronder vallen hoekstaal, U-profiel, speciaal gevormde buizen en speciaal U-profiel. Componenten gemaakt van hoek- of U-profiel worden meestal gelast. Tijdens de verwerking moeten de verbindingseinden nauwkeurig passen met minimale openingen; anders zal de laskwaliteit en vervorming worden beïnvloed.

Speciaal gevormde buizen kunnen worden verbonden door lassen of vastleggen. Verbindingsonderdelen vereisen meestal specifieke fittingen die sterk en nauwkeurig moeten zijn; anders zal het uiterlijk van de kast worden aangetast. Het gebruik van uniforme speciaal gevormde buizen met uniform verdeelde (modulaire) gaten en standaard connectors maakt modulaire kastassemblage mogelijk, waardoor ontwerp, componentvoorbereiding en productieplanning worden vereenvoudigd. Deze methode omvat echter veel gaten, waarvan de meeste ongebruikt blijven, en beperkt de ruimtelijke flexibiliteit.

Productiekenmerken: Zorg voor universaliteit en nauwkeurigheid van componenten en connectors. De basisstructuur van de kast wordt vaak versterkt met panelen. Naast speciaal gevormde buizen worden ook C-profielen of ribbede rechthoekige buizen gemaakt van plaatstaal gebruikt. C-profielen zijn geschikt voor plating, terwijl ribbede rechthoekige buizen na plating kunnen roesten vanwege restzuur van pickling, dus de keuze moet voorzichtig zijn.

(2) Plaatmetaalcomponenten (exclusief C-profielen en ribbede rechthoekige buizen)

Deze kunnen volledig volgens eisen worden gevormd, zonder beperkingen van vooraf gevormde profielen. Dit structuurontwerp vereist meer ingenieurswerk, maar nadat het gestandaardiseerd is, zijn variaties minimaal. Hoofdstructuuronderdelen worden meestal gelast, terwijl variabele of aanpasbare gebieden vastleggers gebruiken (bijvoorbeeld laagspanningscontroleboxen en consoles).

Aangezien plaatmetaalstructuren meestal in één stuk worden gelast en gevormd, moet lasinkrimping of uitbolling worden aangepakt. Laspunten moeten gelijkmatig verdeeld zijn, lasnaad glad, post-las vormgeving uitgevoerd, randen recht, en het midden van beide zijden mag niet uitsteken voorbij de voor- en achterranden. Als er interne scheidingswanden zijn, moeten deze worden gelast nadat de twee zijden goed zijn gevormd.

Console-type controlekasten zijn het meest geschikt voor plaatmetaalcomponenten. Wanneer meerdere eenheden in een rij worden gerangschikt, moet de tafel pas worden uitgelijnd en gepositioneerd nadat de hele rij op zijn plaats is.

III. Conclusie

Zoals hierboven is geanalyseerd, moet de keuze van kaststructuren niet alleen worden bepaald door de functionele eisen van de schakelkast, maar ook door de beperkingen van het productieproces. Het niveau van productietechnologie beïnvloedt direct de kaststructuurontwerp en materiaalkeuze.