Estrutura do Gabinete e Características do Processo de Equipamentos de Baixa Tensão

I. Introdução

A estrutura do gabinete forma a base fundamental dos equipamentos de baixa tensão, tornando a tecnologia de fabricação de gabinetes a fundação de todas as fundações. Como uma carcaça estrutural, o gabinete deve não apenas atender aos requisitos de integração funcional de várias unidades elétricas (como tipos padronizados, combinações modulares e distribuição funcional), mas também satisfazer os requisitos inerentes ao gabinete (como robustez, confiabilidade, aparência limpa e facilidade de ajuste). Devido às variações nos requisitos estruturais do gabinete e nas capacidades de fabricação entre diferentes produtores, os processos de fabricação não podem ser rigidamente padronizados. No entanto, existem certas características tecnológicas universalmente aplicáveis e críticas na produção de gabinetes. Essas características-chave são brevemente introduzidas abaixo em conjunto com a seleção da estrutura do gabinete.

II. Estrutura do Gabinete e Características Tecnológicas

As estruturas dos gabinetes e seus processos de fabricação geralmente podem ser diferenciados por forma estrutural, métodos de conexão e seleção de materiais.

1. Classificação por Forma Estrutural

(1) Tipo Fixo:

Este design garante a fixação confiável de cada componente elétrico em sua posição designada dentro do gabinete. As formas dos gabinetes são tipicamente paralelepípedos (por exemplo, painel ou caixa), embora formas trapezoidais (por exemplo, tipo console) também sejam usadas. Tais gabinetes podem ser organizados como unidades individuais ou em fileiras.

Para garantir a precisão dimensional e geométrica, os componentes geralmente são montados em etapas—geralmente formando primeiro dois painéis laterais ou seções esquerda-direita, depois montando-os no gabinete completo, ou atendendo primeiramente aos requisitos dimensionais externos e depois conectando sequencialmente os componentes internos. O comprimento das peças que formam as bordas do gabinete deve ser exatamente correto (com tolerâncias consideradas como valores negativos) para garantir as dimensões geométricas totais e a aparência externa. Para os dois painéis laterais, não deve haver protuberância no meio para permitir a alinhamento adequado durante a disposição.

Do ponto de vista da instalação, a superfície de base não deve apresentar afundamentos. Durante o alinhamento e a instalação, uma base nivelada é essencial, mas tanto a planicidade da base quanto o próprio gabinete têm tolerâncias inerentes. Durante o alinhamento, as desvios laterais devem ser minimizados e não devem acumular, pois erros acumulados podem causar deformação do gabinete, afetar as conexões de barras coletoras, levar à instalação mal alinhada de componentes, criar concentração de tensão e até mesmo encurtar a vida útil do equipamento elétrico. Portanto, durante o alinhamento, o ponto mais alto da base deve ser usado como referência, e as unidades subsequentes devem ser gradualmente niveladas e estendidas. Quando a planicidade da base é ideal e previsível, a expansão do centro para fora também pode ser usada para distribuir uniformemente os erros acumulados.

Para facilitar o ajuste e compensar a acumulação de tolerâncias, as tolerâncias de largura do gabinete geralmente são especificadas como valores negativos. Após o montagem de todos os componentes do gabinete, pode ser necessário dar forma para atender aos requisitos dimensionais e geométricos. Para a produção de gabinetes padronizados ou em grande volume, devem ser plenamente considerados os dispositivos de montagem e fixação apropriados para garantir a consistência estrutural. A superfície de referência do dispositivo de fixação deve ser idealmente a base do gabinete, e os blocos de posicionamento dentro do dispositivo de fixação devem ser dispostos para fácil acesso e operação. Portas externas e partes semelhantes, que são propensas à deformação durante o transporte e a instalação, geralmente são ajustadas uniformemente durante a instalação final.

(2) Retrátil (Tipo Gaveta):

O quadro retrátil consiste em um corpo de gabinete fixo e uma unidade removível contendo os principais componentes elétricos, como disjuntores. A unidade removível deve ser fácil de manusear durante a inserção e extração, estar posicionada de forma confiável quando instalada e ser intercambiável com outras unidades do mesmo tipo e especificação. A parte do gabinete do quadro retrátil é fabricada de maneira similar aos gabinetes fixos. No entanto, devido aos requisitos de intercambialidade, o gabinete deve ter maior precisão, e as partes estruturais relacionadas devem permitir ajustes suficientes.

As características de fabricação do quadro retrátil de baixa tensão são: (1) as partes fixas e móveis devem compartilhar um datum de referência comum; (2) os componentes relacionados devem ser ajustados para posições ótimas usando ferramentas padrão dedicadas, incluindo quadros de gabinetes padrão e gavetas padrão; (3) as dimensões críticas não devem exceder as tolerâncias permitidas; (4) a intercambialidade de tipos e especificações de gavetas idênticas deve ser confiável.

2. Classificação por Método de Conexão

(1) Construção Soldada:

As vantagens incluem facilidade de processamento, alta resistência e confiabilidade. As desvantagens são grandes tolerâncias, suscetibilidade à deformação, dificuldade de ajuste, má estética e a impossibilidade de pré-revestir as peças. Além disso, os dispositivos de soldagem têm requisitos específicos:

• Alta rigidez, não facilmente afetada pela deformação das peças;

• Ligeiramente maiores que as dimensões nominais das peças de trabalho para compensar a contração pós-soldagem;

• Planos, simples e fáceis de operar, minimizando mecanismos rotativos para evitar danos;

• Os suportes devem ser cuidadosamente selecionados para prevenir a corrosão da solda e permitir inspeção e ajuste fáceis, com acréscimo de almofadas anticorrosivas onde necessário.

A deformação por soldagem ocorre devido à expansão térmica das moléculas na zona de solda, causando um deslocamento microscópico durante o resfriamento, resultando em tensão residual. Para mitigar a deformação, devem ser considerados processos de conformação. Métodos comuns incluem:

• Prever o intervalo de deformação através de testes e pré-deformar a peça no sentido oposto antes da soldagem;

• Corrigir o ajuste excessivo após a soldagem;

• Martelar ou pressionar as áreas relativamente contraídas para equilibrar as tensões;

• Aquecer as áreas relativamente salientes após a soldagem para obter uma contração uniforme;

• Realizar tratamento térmico geral quando necessário.

Além disso, a seleção dos pontos de solda, a orientação da junta de solda, a sequência de soldagem e a localização de pontos de soldagem influenciam a deformação pós-soldagem. Um manuseio adequado pode reduzir a deformação, embora isso dependa de condições específicas.

(2) Conexão por Fixadores:

As vantagens incluem a adequação para peças pré-revestidas, facilidade de ajuste e acabamento estético, design de componentes padronizados, estoque pré-produção e pequenas tolerâncias dimensionais no quadro. As desvantagens incluem menor resistência em comparação com a soldagem, requisitos de precisão mais altos para os componentes e custos de fabricação relativamente mais altos. Os fixadores são geralmente peças padrão, incluindo parafusos comuns, porcas, rebites, rebites cegos, porcas de aperto ajustáveis, porcas de pré-tensão e parafusos autoperfurantes. Também estão disponíveis fixadores de uso especial (como aqueles usados em muitos gabinetes de baixa tensão importados).

Características tecnológicas: Dispositivos de fixação são usados para conformação, e ferramentas de posicionamento. Lavadoras de pressão podem ser usadas conforme necessário. A rebitagem geralmente requer pré-furação, e deve-se ter cuidado para proteger o revestimento de peças pré-revestidas. Para componentes usinados com centros CNC de precisão ou equipamentos dedicados, se os diâmetros dos orifícios de conexão mantiverem um ligeiro folga com os diâmetros dos fixadores, a montagem pode ser concluída sem dispositivos de fixação em uma única etapa. Para fixação de componentes de guia e posicionamento, devem-se usar ferramentas de medição dedicadas para estabelecer a posição, seguidas de inspeção com ferramentas padrão.

(3) Conexão Híbrida (Soldagem e Fixação):

Este método combina as vantagens de ambos os métodos acima. A soldagem é geralmente usada nos pontos de conexão do gabinete, enquanto os fixadores são usados para seções variáveis ou ajustáveis. Gabinetes grandes são difíceis de revestir após a soldagem, então as superfícies são frequentemente pintadas. Para gabinetes externos feitos de materiais pré-revestidos que exigem soldagem, as áreas soldadas podem ser tratadas com pulverização térmica de metal.

3. Classificação por Material do Componente

(1) Materiais em Seção:

Estes incluem aço em ângulo, aço em U, tubos de aço em seção especial e aço em U especial. Componentes feitos de aço em ângulo ou aço em U são geralmente unidos por soldagem. Durante o processamento, as extremidades de conexão devem se encaixar firmemente com mínimas lacunas; caso contrário, a qualidade da solda e a deformação serão afetadas.

Tubos de aço em seção especial podem ser conectados por soldagem ou fixadores. As partes de conexão geralmente requerem encaixes dedicados que devem ser fortes e precisos; caso contrário, a aparência do gabinete será comprometida. Usar tubos de aço em seção especial uniformes com furos espaçados uniformemente (modulares) e conectores padrão permite a montagem modular de gabinetes, simplificando o design, a preparação de componentes e o planejamento de produção. No entanto, este método envolve muitos furos, a maioria dos quais permanece inutilizada, e limita a flexibilidade espacial.

Características de fabricação: Garantir a universalidade e precisão dos componentes e conectores. A estrutura básica do gabinete é frequentemente reforçada com painéis. Além dos tubos de aço em seção especial, canais em C ou tubos retangulares nervurados feitos de chapas de aço também são usados. Canais em C são adequados para revestimento, enquanto tubos retangulares nervurados podem enferrujar após o revestimento devido ao ácido residual da decapagem, portanto, a seleção deve ser cautelosa.

(2) Componentes de Chapa Metálica (excluindo canais em C e tubos retangulares nervurados)

Estes podem ser formados inteiramente conforme os requisitos, sem limitações de perfis pré-formados. Este design estrutural envolve maior esforço de engenharia, mas, uma vez padronizado, as variações são mínimas. As partes estruturais principais geralmente são soldadas, enquanto as áreas variáveis ou ajustáveis usam fixadores (por exemplo, caixas de controle de baixa tensão e consoles).

Como as estruturas de chapa metálica são principalmente soldadas e formadas em uma peça, a contração ou saliência causada pela soldagem deve ser abordada. Os pontos de solda devem ser igualmente espaçados, as juntas de solda lisas, a conformação pós-soldagem realizada, as bordas retas, e o meio de ambos os lados não deve protruir além das bordas frontal e traseira. Se existirem divisórias internas, estas devem ser soldadas após a conformação adequada dos dois lados.

Gabinetes de controle do tipo console são os mais adequados para componentes de chapa metálica. Quando múltiplas unidades são dispostas em fileira, a mesa superior deve ser alinhada e posicionada apenas após toda a fileira estar no lugar.

III. Conclusão

Como analisado acima, a seleção das estruturas de gabinetes deve ser determinada não apenas pelos requisitos funcionais do equipamento, mas também pelas restrições do processo de fabricação. O nível de tecnologia de fabricação influencia diretamente o design estrutural e a seleção de materiais do gabinete.