I. Uvod
Struktura škafelja tvori temelj nizko napetostne aparature, zato je tehnologija izdelave škafeljev temelj vseh temeljev. Kot strukturna oblika mora škafelj ne le zadostiti funkcionalnim integracijskim zahtevam različnih električnih enot (na primer standardiziranih vrst, modulskih kombinacij in funkcionalnega razporeditve), ampak tudi notranjim zahtevam škafelja (na primer trdnosti, zanesljivosti, urejenega videza in lahke prilagodljivosti). Zaradi razlik v zahtevah po strukturi škafelja in proizvodnih sposobnostih med različnimi proizvajalci se proizvodni postopki ne morejo strogo standardizirati. Vendar obstajajo določene univerzalno uporabne in ključne tehnološke značilnosti v izdelavi škafeljev. Te ključne značilnosti so krajše predstavljene spodaj skupaj s izbiro strukture škafelja.
II. Struktura škafelja in tehnološke značilnosti
Strukture škafeljev in njihovi proizvodni postopki se lahko na splošno razlikujejo glede na strukturno obliko, načine povezovanja in izbiro materialov.
1. Klasifikacija glede na strukturno obliko
(1) Fiksna oblika:
Ta dizajn zagotavlja zanesljivo fiksiranje vsake električne komponente na določeno mesto znotraj škafelja. Oblike škafeljev so tipično kvaderne (na primer panel ali škatla), čeprav se uporabljajo tudi trapezne oblike (na primer konzolna oblika). Takšni škafelji se lahko razporejajo kot posamezne enote ali v vrsto.
Za zagotavljanje točnosti dimenzij in geometrijske točnosti se komponente običajno montirajo stopnjevo – tipično najprej formirata dva bokovna panela ali lev-desni deli, nato se združita v celoten škafelj, ali pa najprej izpolnijo zunanje dimenzionalne zahteve in nato zaporedoma povežejo notranje komponente. Dolžina delov, ki oblikujejo robove škafelja, mora biti točno pravilna (tolerance se upoštevajo kot negativne vrednosti), da se zagotovijo celotne geometrijske dimenzije in zunanji videz. Za dva bokovna panela ne sme nastati izbočenost v sredini, da se omogoči pravilna poravnava med razporejanjem.
S stališča namestitve ne sme nastati nobena padanje osnovne površine. Med poravnavo in namestitvijo je bistvena ravna osnova, vendar imata osnovna ravnost in sam škafelj svoje lastne tolerance. Med poravnavo je treba zmanjšati bočne odstopanja in jih ne smejo nakopičiti, saj lahko nakopičeni napaki povzročijo deformacijo škafelja, vplivajo na povezave busbarjev, povzročijo zamenjano namestitev komponent, ustvarijo koncentracijo napetosti in celo skrajšajo življenjsko dobo električne opreme. Zato pri poravnavi naj bi bil uporabljen najvišji točka osnove in naslednje enote bi morale biti postopoma poravnane in razširjene. Če je osnovna ravnost idealna in predvidljiva, se lahko uporabi tudi razširitev od sredine navzven, da se enakomerno razporedijo nakopičeni napaki.
Za olajšanje prilagajanja in kompenzacijo nakopičenih toleranc, so tolerančne vrednosti širine škafelja običajno določene kot negativne vrednosti. Po montaži vseh delov škafelja je morda potrebno oblikovanje, da se izpolnijo dimenzionalne in geometrijske zahteve. Za standardizirano ali visokovolumensko proizvodnjo škafeljev bi morala biti dobro premišljena ustrezna opravila in orodja, da se zagotovi strukturna konzistentnost. Referenčna površina orodja naj bi bila idealno osnova škafelja, in položaj blokov v orodju bi moral biti razporejen za lahk dostop in delo. Zunanje vrata in podobne dele, ki so podvrženi deformaciji med prevozom in namestitvijo, se običajno enakomerno prilagajajo med končno namestitvijo.
(2) Izvljivi (valjasti):
Izvljive aparature sestavljajo fiksni del škafelja in odstranljiv enot, ki vsebuje glavne električne komponente, kot so preklopniki. Odstranljivi enota mora biti lahko obravnavan pri vstavljanju in odstranjevanju, zanesljivo postavljen pri namestitvi in menjljiv z drugimi enotami iste vrste in specifikacije. Del škafelja izvljive aparature se izdeluje podobno kot fiksni škafelji. Vendar zaradi zahtev po menjljivosti mora biti škafelj višje točnosti in povezana strukturna dela morajo dopuščati dovolj prilagodljivosti.
Proizvodne značilnosti izvljive nizko napetostne aparature so: (1) fiksni in gibljivi deli morata deliti skupno referenčno merilo; (2) povezana komponenta mora biti prilagojena optimalnim položajem z uporabo posebnih standardnih orodij, vključno s standardnimi okvirji škafeljev in standardnimi valjastimi enotami; (3) ključne dimenzije ne smejo presegati dovoljenih toleranc; (4) menjljivost identičnih valjastih vrst in specifikacij mora biti zanesljiva.
2. Klasifikacija glede na način povezovanja
(1) Svarna gradnja:
Prednosti vključujejo lažje obdelavo, visoko trdost in zanesljivost. Slabosti so velike toleranc, občutljivost na deformacije, težave pri prilagajanju, slabe estetske značilnosti in nemogočnost predsvarevanja delov. Poleg tega imajo svarna opravila in orodja specifične zahteve:
Visoka trdost, ne lako vplivana na deformacijo delov;
Lahko malo večja od nominalnih dimenzij delov, da se kompenzira popustljivost po svarjenju;
Ravna, preprosta in laha za uporabo, z minimalnim številom vrtilnih mehanizmov, da se prepreči poškodba;
Podporni elementi morajo biti pazljivo izbrani, da se prepreči korozija svare in omogoči lahek pregled in prilagajanje, pri potrebi dodane protikorozne podlage.
Deformacija svarjenja nastane zaradi termalne ekspanzije molekul v območju svare, kar povzroča mikroskopsko pomikanje med hlajenjem, kar vodi do ostanek napeta. Za zmanjšanje deformacije je treba upoštevati oblikovalne postopke. Običajni metode vključujejo:
Predvidenje obsega deformacije z testiranjem in predsvarenje dela v nasprotni smeri pred svarjenjem;
Popravljanje prekomernega prilagajanja po svarjenju;
Utarjanje ali pritiskanje relativno skrčenih območij, da se uravnotežijo napeti;
Segrevanje relativno izbočenih območij po svarjenju, da se doseže enakomerna skrčenost;
Ob potrebi izvedba celostnega termičnega obdelave.
Dodatno izbira točk svare, usmerjenost svarske črte, vrstni red svarjenja in pozicija točkovnega svarjenja vplivajo na deformacijo po svarjenju. Pravilna obravnava lahko zmanjša deformacijo, vendar je to odvisno od specifičnih pogojev.
(2) Povezava z priklopni elementi:
Prednosti vključujejo primerenost za predsvarene dele, lažje prilagajanje in estetsko zaključevanje, standardiziran dizajn komponent, predizdelovano zalogo, majhne dimenzionalne tolerancije v okvirju. Slabosti so nižja trdost v primerjavi s svarjenjem, višje zahteve po točnosti komponent in relativno višje stroške proizvodnje. Priklopni elementi so običajno standardni deli, vključno z običajnimi vinti, matičnici, riveti, slepi riveti, prilagodljivi grlovnice, pretegnjenimi vlečnimi matičnicami in samosečimi vinti. Tudi posebni priklopni elementi (na primer, ti, ki se uporabljajo v mnogih uvoženih nizko napetostnih škafeljih) so na voljo.
Tehnološke značilnosti: Obravnavna orodja se uporabljajo za oblikovanje, orodja za postavljanje. Po potrebi se lahko uporabijo tlakovače. Rivanje običajno zahteva predvrtanje, in je treba paziti, da se zaščitijo svarene površine predsvarene delov. Za komponente, obdelane z točnimi CNC centri ali posebnim opremo, če premeri povezovalnih luknjic ohranjajo malo luze s premeri priklopnih elementov, se lahko montaža izvede brez obravnavnih orodij v enem koraku. Za priklop in postavljanje komponent, se najprej z posebnimi merili določi položaj, nato pa se preveri z standardnimi orodji.
(3) Mešana povezava (svarjenje in priklopni elementi):
Ta metoda kombinira prednosti zgornjih dveh metod. Svarjenje se običajno uporablja pri povezavi točk škafelja, medtem ko se priklopni elementi uporabljajo za spremenljive ali prilagodljive dele. Veliki škafelji so težko svareti po svarjenju, zato so površine običajno barvane. Za odprta stanovanja, izdelana iz predsvarene materiale, ki zahtevajo svarjenje, se lahko svarene območja obdelajo s termalnim metalnim sprejavanjem.
3. Klasifikacija glede na material komponent
(1) Profilni materiali:
To vključuje kutnu jeklo, profilne jeklene cevi, posebne profile in posebne profilne cevi. Komponente, izdelane iz kutnega ali profilnega jekla, so običajno združene s svarjenjem. Med obdelavo morajo konecni povezni deli prilegati tesno s minimalnimi vrzeli, sicer bo kakovost svare in deformacija vplivala na kakovost svare in deformacijo.
Posebne profilne cevi se lahko povezujejo z svarjenjem ali priklopni elementi. Povezni deli običajno zahtevajo posebna prilagodljiva orodja, ki morajo biti močna in točna, sicer bo videz škafelja ogrozen. Uporaba enotnih posebnih profilnih cevi s enakomerno razporejenimi (modularnimi) luknjicami in standardnimi povezovalnimi elementi omogoča modularno sestavljanje škafelja, kar poenostavi dizajn, pripravo komponent in načrtovanje proizvodnje. Vendar ta metoda vključuje veliko luknjic, večina od njih ostane neporabljena, in omejuje prostorsko prilagodljivost.
Proizvodne značilnosti: Zagotovite univerzalnost in točnost komponent in povezovalnih elementov. Osnovna struktura škafelja se pogosto okrepita z paneli. Poleg posebnih profilnih cevi se uporabljajo tudi C-obrazni kanali ali rebraste pravokotne cevi, izdelane iz plesti. C-obrazni kanali so primernejši za svare, medtem ko rebraste pravokotne cevi lahko po svareju zrezijo zaradi ostanek kisline iz pikliranja, zato je izbira treba biti previdna.
(2) Pleščene komponente (brez C-kanalov in rebrastih pravokotnih cevi)
Te se lahko oblikujejo popolnoma glede na zahteve, brez omejitev preoblikovanih profilov. Ta strukturni dizajn zahteva višje inženirske napore, vendar, ko je standardiziran, so variacije minimalne. Glavni strukturni deli so običajno svarjeni, medtem ko se spremenljivi ali prilagodljivi deli uporabljajo za priklopni elementi (na primer, nizko napetostne nadzorne skrinje in konzole).
Ker so pleščene strukture večinoma svarjene in oblikovane v enem kosu, je treba obravnavati skrčenost ali izbočenost, ki jo povzroči svarjenje. Točke svare bi morale biti enakomerno razporejene, svarske črte gladke, po svarjenju izvedeno oblikovanje, robovi ravni in sredina obeh strani ne sme izstopati preko prednjih in zadnjih robov. Če obstajajo notranji delilci, bi se morali svariti po pravilnem oblikovanju obeh strani.
Konzolne nadzorne skrinje so najprimernejše za pleščene komponente. Ko se več enot razporeja v vrsto, se namizje najprej poravnava in postavlja, ko je cela vrsta na mestu.
III. Zaključek
Kot je analizirano zgoraj, mora izbira struktur škafelja biti določena ne le s funkcionalnimi zahtevami aparature, ampak tudi s omejitvami proizvodnega postopka. Stopnja tehnološkega razvoja neposredno vpliva na strukturni dizajn in izbiro materialov za škafelj.
