Struktura szafy i cechy procesowe niskonapięciowych urządzeń rozdzielczych

I. Wstęp

Konstrukcja szafy stanowi podstawę niskonapiętego sprzętu przełącznikowego, co czyni technologię produkcji szaf fundamentem wszystkich fundamentów. Jako obudowa strukturalna, szafa musi nie tylko spełniać wymagania funkcjonalnej integracji różnych jednostek elektrycznych (takich jak standardowe typy, modułowe kombinacje i dystrybucja funkcji), ale także zaspokajać wewnętrzne wymagania dotyczące szaf (takie jak solidność, niezawodność, schludny wygląd i łatwa regulacja). Ze względu na różnice w wymaganiach konstrukcyjnych szaf i możliwości produkcyjnych różnych producentów, procesy produkcyjne nie mogą być sztywno standaryzowane. Istnieją jednak pewne powszechnie stosowane i kluczowe cechy technologiczne w produkcji szaf. Poniżej krótko przedstawiono te kluczowe cechy w połączeniu z wyborem konstrukcji szafy.

II. Konstrukcja Szafy i Cechy Technologiczne

Konstrukcje szaf i ich procesy produkcji można ogólnie odróżnić według formy konstrukcyjnej, metod połączeń i wyboru materiałów.

1. Klasyfikacja według Formy Konstrukcyjnej

(1) Stałe:

Ta konstrukcja zapewnia niezawodne zamocowanie każdego elementu elektrycznego w jego wyznaczonym miejscu w szafie. Szafy mają zwykle kształt prostopadłościanu (np. panele lub skrzynki), choć są również używane formy trapezoidalne (np. konsolowe). Takie szafy mogą być ustawiane pojedynczo lub w rzędach.

Aby zapewnić dokładność wymiarową i geometryczną, komponenty są zwykle montowane etapami - najpierw tworzone są dwie ścianki boczne lub części lewe-prawe, które następnie są montowane do pełnej szafy, lub najpierw spełnione są wymagania wymiarowe zewnętrzne, a następnie sekwencyjnie połączane są komponenty wewnętrzne. Długość części tworzących krawędzie szafy musi być dokładnie poprawna (z tolerancjami ujemnymi), aby zapewnić ogólne wymiary geometryczne i wygląd zewnętrzny. Środek dwóch ścianek bocznych nie powinien wystawać, aby umożliwić właściwe ustawienie podczas układania.

Z perspektywy montażu, powierzchnia podstawy nie może się zapadać. Podczas ustawiania i montażu niezbędna jest pozioma podstawa, ale zarówno płaskość podstawy, jak i sama szafa mają własne tolerancje. Podczas ustawiania odchylenia boczne powinny być minimalizowane i nie powinny się gromadzić, ponieważ nagromadzone błędy mogą spowodować deformację szafy, wpływać na połączenia szyn, prowadzić do nieprawidłowego montażu komponentów, powodować skupienia naprężeń i nawet skracać żywotność sprzętu elektrycznego. Dlatego podczas ustawiania należy użyć najwyższego punktu podstawy jako odniesienia, a kolejne jednostki powinny być stopniowo wyrownane i rozszerzane. Gdy płaskość podstawy jest idealna i przewidywalna, może być również użyta ekspansja od środka na zewnątrz, aby równomiernie rozłożyć nagromadzone błędy.

Aby ułatwić regulację i kompensować nagromadzenie tolerancji, tolerancje szerokości szafy są zwykle określone jako wartości ujemne. Po zmontowaniu wszystkich komponentów szafy może być wymagana formowanie, aby spełnić wymagania wymiarowe i geometryczne. Dla standardowych lub dużej serii szaf należy w pełni uwzględnić odpowiednie narzędzia i przyrządy, aby zapewnić spójność struktury. Powierzchnia odniesienia przyrządu powinna być preferowany podstawą szafy, a bloki pozycyjne w przyrządzie powinny być rozmieszczone tak, aby były łatwo dostępne i łatwe do obsługi. Zewnętrzne drzwi i podobne części, które są podatne na deformację podczas transportu i montażu, są zwykle jednolitą sposób dostosowywane podczas końcowego montażu.

(2) Wyciągane (typ szufladowy):

Sprzęt przełącznikowy wyciągany składa się z stałej części szafy i wymiennego modułu zawierającego główne elementy elektryczne, takie jak automaty. Moduł wymienny musi być łatwy do obsługi podczas wstawiania i wyciągania, niezawodnie umieszczony po montażu i wymienny z innymi modułami tego samego typu i specyfikacji. Część szafy w przypadku sprzętu przełącznikowego wyciąganego jest produkowana podobnie do szaf stałych. Jednak ze względu na wymagania wymienności, szafa musi mieć wyższą precyzję, a związane z nią części strukturalne muszą umożliwiać odpowiednią regulację.

Cechy technologiczne niskonapiętego sprzętu przełącznikowego wyciąganego to: (1) stałe i ruchome części muszą dzielić wspólną bazę odniesienia; (2) związane komponenty muszą być dostosowane do optymalnych pozycji za pomocą dedykowanych standardowych narzędzi, w tym standardowych ram szaf i standardowych szuflad; (3) kluczowe wymiary nie mogą przekraczać dopuszczalnych tolerancji; (4) wymienność identycznych typów i specyfikacji szuflad musi być niezawodna.

2. Klasyfikacja według Metody Połączeń

(1) Spawana Konstrukcja:

Zalety obejmują łatwość obróbki, wysoką wytrzymałość i niezawodność. Wady to duże tolerancje, podatność na deformację, trudność w regulacji, słaby wygląd estetyczny i brak możliwości preplatowania elementów. Dodatkowo, stelaże spawalnicze mają określone wymagania:

• Wysoka sztywność, niełatwo podlegająca deformacjom elementów;

• Nieco większe niż nominalne wymiary elementów, aby kompensować kurczenie po spawaniu;

• Płaskie, proste i łatwe w obsłudze, z minimalizacją mechanizmów obrotowych, aby zapobiec uszkodzeniom;

• Podpory muszą być starannie dobrane, aby zapobiec korozji spoin i umożliwić łatwą inspekcję i regulację, z dodaniem podkładów antykorozyjnych tam, gdzie jest to konieczne.

Deformacja spawalnicza występuje z powodu termicznej ekspansji cząsteczek w strefie spawania, co powoduje mikroskopijne przemieszczenia podczas chłodzenia, prowadzące do resztek naprężeń. Aby zmniejszyć deformację, należy uwzględnić procesy formowania. Wspólne metody to:

• Przewidzenie zakresu deformacji przez testowanie i wstępne deformowanie elementu w przeciwnym kierunku przed spawaniem;

• Korekta nadmiernego dostosowania po spawaniu;

• Uderzanie lub uciskanie względnie skurczonych obszarów, aby zrównoważyć naprężenia;

• Ogrzewanie względnie wybrzuszonych obszarów po spawaniu, aby osiągnąć równomierne kurczenie;

• Wykonanie całościowej obróbki cieplnej, gdy jest to konieczne.

Dodatkowo, wybór punktów spawalniczych, orientacja spoin, sekwencja spawania i pozycjonowanie spoin punktowych wpływają na deformację po spawaniu. Poprawna obsługa może zmniejszyć deformację, choć zależy to od konkretnych warunków.

(2) Połączenie Za pomocą Elementów Montażowych:

Zalety obejmują odpowiedniość dla preplatowanych części, łatwość regulacji i ukończenia estetycznego, standardową projektowanie komponentów, magazynowanie przed produkcją i małe tolerancje wymiarowe ramy. Wady to niższa wytrzymałość w porównaniu do spawania, wyższe wymagania precyzji dla komponentów i relatywnie wyższe koszty produkcji. Elementy montażowe są zazwyczaj standardowymi częściami, w tym zwykłymi śrubami, matami, rivetami, ślepymi rivetami, matami regulacyjnymi, matami podciążonymi i śrubami samonacierającymi. Dostępne są również specjalistyczne elementy montażowe (takie jak te używane we wielu importowanych niskonapiętych szafach).

Cechy technologiczne: Używane są przyrządy do formowania, a narzędzia do pozycjonowania. Może być używana prasowanie. Riveting zwykle wymaga wierceń, a należy zachować ostrożność, aby chronić platerowane części. Dla komponentów obrabianych na precyzyjnych centrach CNC lub specjalistycznym sprzęcie, jeśli średnice otworów połączeniowych utrzymują małą luz z średnicami elementów montażowych, montaż może zostać wykonany bez przyrządów w jednym kroku. Dla elementów montażowych i pozycjonujących, specjalistyczne narzędzia pomiarowe powinny najpierw ustalić pozycję, a następnie sprawdzić za pomocą standardowych narzędzi.

(3) Hybrydowe Połączenie (Spawanie i Montaż):

Ta metoda łączy zalety obu powyższych metod. Spawanie jest zwykle stosowane w punktach połączeń szaf, podczas gdy elementy montażowe są stosowane w zmiennych lub regulowalnych sekcjach. Duże szafy są trudne do platowania po spawaniu, więc powierzchnie są często malowane. Dla zewnętrznych szaf wykonanych z preplatowanych materiałów, które wymagają spawania, spawane obszary mogą być traktowane termicznym spryskiwaniem metalicznym.

3. Klasyfikacja według Materiału Komponentów

(1) Materiały Przekrojowe:

Obejmują one kątowniki, profilowy stalowy, specjalne rury stalowe i specjalne profilowy stalowy. Komponenty wykonane z kątownika lub profilowego stali są zwykle łączone przez spawanie. Podczas obróbki końce połączeń muszą pasować ciasno z minimalnymi przerwami, w przeciwnym razie jakość spoiny i deformacja zostaną naruszone. 

Specjalne rury stalowe mogą być łączone zarówno przez spawanie, jak i elementy montażowe. Części połączeniowe zazwyczaj wymagają dedykowanych elementów montażowych, które muszą być mocne i precyzyjne, w przeciwnym razie wygląd szafy zostanie naruszony. Używanie jednolitych specjalnych rur stalowych z równomiernie rozmieszczonymi (modularnymi) otworami i standardowymi elementami montażowymi pozwala na modułowe montowanie szaf, upraszczając projektowanie, przygotowanie komponentów i planowanie produkcji. Jednak ta metoda obejmuje wiele otworów, z których większość pozostaje nieużywana, i ogranicza elastyczność przestrzenną.

Cechy technologiczne: Zapewnienie uniwersalności i precyzji komponentów i elementów montażowych. Podstawowa struktura szafy jest często wzmocniona panelami. Oprócz specjalnych rur stalowych, używane są również profilowe C lub żebrowane prostokątne rury wykonane z blachy. Profilowe C są odpowiednie do platowania, podczas gdy żebrowane prostokątne rury mogą zardzewieć po platowaniu z powodu pozostałości kwasu z kwasowania, dlatego wybór powinien być ostrożny.

(2) Komponenty Blachowe (bez profili C i żebrowanych prostokątnych rur)

Mogą być całkowicie sformowane według potrzeb, bez ograniczeń wynikających z prefabrykowanych profili. Ten projekt strukturalny wymaga wyższego wysiłku inżynieryjnego, ale po standaryzacji wariacje są minimalne. Główne części strukturalne są zwykle spawane, podczas gdy zmienne lub regulowalne obszary używają elementów montażowych (np. niskonapięte skrzynki kontrolne i konsolowe).

Ponieważ struktury blachowe są głównie spawane i formowane w jednym kawałku, należy zająć się kurczeniem lub wybrzuszaniem spowodowanym spawaniem. Punkty spawalnicze powinny być równomiernie rozmieszczone, spoiny gładkie, formowanie po spawaniu wykonane, krawędzie proste, a środek obu stron nie może wystawać ponad przednie i tylne krawędzie. Jeśli istnieją wewnętrzne przegrody, powinny być spawane po prawidłowym formowaniu dwóch stron.

Szafy kontrolne typu konsolowego są najlepiej nadające się do komponentów blachowych. Gdy wiele jednostek jest ustawianych w rzędzie, blat powinien być wyrównany i ustawiony dopiero po ułożeniu całego rzędu.

III. Podsumowanie

Jak pokazano powyżej, wybór konstrukcji szaf musi być określony nie tylko przez wymagania funkcjonalne sprzętu przełącznikowego, ale także przez ograniczenia procesów produkcyjnych. Poziom technologii produkcyjnej bezpośrednio wpływa na projekt strukturalny szafy i wybór materiałów.