Структура шафи та процесні характеристики низьковольтного комутаційного обладнання

I. Вступ

Структура шафи є основою низьковольтового комутаційного обладнання, тому технологія виготовлення шаф є фундаментом всіх фундаментів. Як конструктивна оболонка, шафа має задовольняти не лише функціональним інтеграційним вимогам різних електричних модулів (таких як стандартизовані типи, модульне поєднання та функціональне розподілення), але й внутрішнім вимогам до шафи (таким як міцність, надійність, опрятний зовнішній вигляд та простота налаштування). Залежно від варіацій у вимогах до структури шафи та виробничих можливостей різних виробників, процеси виробництва не можуть бути жорстко стандартизовані. Проте існують деякі загальноприйняті та ключові технологічні характеристики виробництва шаф. Ці ключові ознаки коротко представлені нижче разом з вибором структури шафи.

II. Структура шафи та технологічні характеристики

Структуру шаф та їх виробничі процеси можна, як правило, розрізняти за формою структури, методами з'єднання та вибором матеріалів.

1. Класифікація за формою структури

(1) Нерухомий тип:

Цей дизайн забезпечує надійне закріплення кожного електричного компонента у його призначенному місці всередині шафи. Форма шаф, як правило, прямокутна (наприклад, панельна або коробчаста), хоча також використовуються трапецевидні форми (наприклад, консольний тип). Такі шафи можна розташовувати окремо або в ряд.

Для забезпечення точності розмірів та геометричної точності, компоненти, як правило, збираються послідовно — зазвичай спочатку формуються дві бічні панелі або ліві-праві секції, потім вони збираються в повну шафу, або спочатку задовольняються зовнішні розмірні вимоги, а потім послідовно з'єднуються внутрішні компоненти. Довжина деталей, які формують краї шафи, повинна бути точно правильною (з допусками, взятими як від'ємні значення), щоб забезпечити загальні геометричні розміри та зовнішній вигляд. Для двох бічних панелей не повинно бути випуклості посередині, щоб забезпечити правильне вирівнювання при розташуванні.

З точки зору монтажу, базова поверхня не повинна провисати. Під час вирівнювання та монтажу важливо, щоб основа була рівною, але як сама основа, так і шафа мають власні допуски. Під час вирівнювання бокові відхилення слід мінімізувати та не дозволяти їм накопичуватися, оскільки накопичені помилки можуть призвести до деформації шафи, вплинути на з'єднання шин, призвести до невірного монтажу компонентів, створити концентрацію напружень та навіть скоротити термін служби електричного обладнання. Тому під час вирівнювання слід використовувати найвищу точку основи як відлік, а наступні одиниці повинні бути поступово вирівнювані та розширюватися. Коли рівність основи ідеальна та передбачувана, можна також використовувати розширення від центру на зовні, щоб рівномірно розподілити накопичені помилки.

Для сприяння налаштуванню та компенсації накопичення допусків, допуски ширини шафи зазвичай вказані як від'ємні значення. Після зборки всіх компонентів шафи може бути необхідне формування, щоб задовольнити розмірні та геометричні вимоги. Для стандартизованого або масового виробництва шаф слід повністю врахувати відповідні пристрої та фіксатори, щоб забезпечити структурну послідовність. Посилання поверхня фіксатора повинна бути, якомога, базою шафи, а позиційні блоки в середині фіксатора повинні бути розташовані для легкого доступу та операцій. Зовнішні двері та подібні частини, які склонні до деформації під час транспортування та монтажу, зазвичай однаково налаштовуються під час фінального монтажу.

(2) Витягнений (Шухлядний тип):

Витягнене комутаційне обладнання складається з нерухомої шафи та витягнутого модуля, що містить основні електричні компоненти, такі як автомати. Витягнутий модуль повинен бути легко оброблюваним під час вставляння та виводу, надійно розташованим при монтажі та взаємозамінним з іншими модулями такого ж типу та специфікації. Шафа витягнутого комутаційного обладнання виготовляється подібно до нерухомих шаф. Однак, через вимоги взаємозамінності, шафа повинна мати вищу точність, а пов'язані конструктивні частини повинні дозволяти достатньо налаштувань.

Технологічні характеристики виготовлення витягнутого низьковольтового комутаційного обладнання: (1) нерухомі та рухомі частини повинні мати спільну базову систему координат; (2) пов'язані компоненти повинні бути налаштовані до оптимальних позицій за допомогою спеціального стандартного інструментарію, включаючи стандартні рами шаф та стандартні шухляди; (3) ключові розміри не повинні перевищувати допустимі допуски; (4) взаємозамінність однакових типів та специфікацій шухляд повинна бути надійною.

2. Класифікація за методом з'єднання

(1) Зварювальна конструкція:

Переваги включають простоту обробки, високу міцність та надійність. Недоліки — великі допуски, схильність до деформації, складність налаштування, погану естетичність та неможливість передварительного гальванізації деталей. Додатково, зварювальні пристрої мають певні вимоги:

• Висока жорсткість, не вразлива до деформації деталей;

• Незначно більша, ніж номінальні розміри деталей, для компенсації зменшення після зварювання;

• Плоска, проста та легка у використанні, з мінімізацією обертальних механізмів, щоб запобігти пошкодженню;

• Підтримки повинні бути обрані таким чином, щоб запобігти корозії зварювання та дозволити легкий контроль та налаштування, з додаванням антикорозійних підстилак там, де це необхідно.

Деформація зварювання відбувається через теплове розширення молекул в зоні зварювання, що призводить до мікроскопічного переміщення під час охолодження, що в свою чергу призводить до залишкових напружень. Для зменшення деформації необхідно врахувати процеси формування. Звичайні методи включають:

• Прогнозування діапазону деформації через тестування та попереднє деформування деталі в протилежному напрямку перед зварюванням;

• Корекцію перевищеної регулювання після зварювання;

• Удар або тиск на відносно скорочені області для балансування напружень;

• Підігрів відносно випуклих областей після зварювання для досягнення рівномірного скорочення;

• Загальне термічне оброблення, коли це необхідно.

Додатково, вибір зварювальних точок, орієнтація зварювальних швів, порядок зварювання та позиціонування точкового зварювання впливають на деформацію після зварювання. Правильне виконання може знизити деформацію, хоча це залежить від конкретних умов.

(2) З'єднання за допомогою кріплячих елементів:

Переваги включають придатність для передварительно гальванізованих деталей, легкість налаштування та естетичного завершення, стандартизацію проектування компонентів, попереднє виробництво на склад, та малі розмірні допуски рами. Недоліки включають меншу міцність порівняно зі зварюванням, вищі вимоги до точності компонентів, та відносно високі виробничі витрати. Кріплячі елементи, як правило, є стандартними деталями, включаючи звичайні болти, гайки, заклепки, сліпо-заклепки, регульовані зажимні гайки, попередньо натягнуті тягні гайки та самонарезні болти. Спеціалізовані кріплячі елементи (наприклад, ті, які використовуються у багатьох імпортованих низьковольтових шафах) також доступні.

Технологічні характеристики: використовуються пристрої для формування, а інструменти для позиціонування. При потребі можуть бути використані прокладки під тиск. Заклепування, як правило, вимагає попереднього свердління, і треба бути обережним, щоб захистити гальванізацію на попередньо гальванізованих деталях. Для компонентів, оброблених на точних CNC-центрах або спеціальному обладнанні, якщо діаметри отворів для з'єднання тримають невеликий зазор з діаметрами кріплячих елементів, збірка може бути завершена без пристроїв за один крок. Для кріплення керуючих та позиціонуючих компонентів, спочатку слід встановити позицію за допомогою спеціальних вимірювальних інструментів, а потім провести перевірку за допомогою стандартних інструментів.

(3) Гібридне з'єднання (зварювання та кріплення):

Цей метод поєднує переваги обох вищезазначених методів. Зварювання зазвичай використовується на з'єднаннях шаф, а кріплячі елементи — для змінних або регульованих секцій. Великі шафи важко гальванізувати після зварювання, тому поверхні часто фарбуються. Для зовнішніх шаф, виготовлених з попередньо гальванізованих матеріалів, які вимагають зварювання, зварені ділянки можна обробляти термічним металевим наплавленням.

3. Класифікація за матеріалом компонентів

(1) Профільні матеріали:

Це включає кутову сталь, каналову сталь, спеціальні профільні труби та спеціальні каналові сталі. Компоненти, виготовлені з кутової або каналової сталі, зазвичай з'єднуються зварюванням. Під час обробки кінці з'єднання повинні бути тісно прилягаючими з мінімальними прогалинами; в іншому випадку, якість зварювання та деформація будуть впливати.

Спеціальні профільні труби можна з'єднувати зварюванням або кріплячими елементами. Частини з'єднання, як правило, вимагають спеціальних фітингів, які повинні бути міцними та точними; в іншому випадку, зовнішній вигляд шафи буде пошкоджений. Використання однорідних спеціальних профільних труб з рівномірно розташованими (модульними) отворами та стандартними з'єднаннями дозволяє модульне збирання шаф, спрощуючи проектування, підготовку компонентів та планування виробництва. Проте, цей метод включає багато отворів, більшість з яких залишаються невикористаними, та обмежує просторову гнучкість.

Технологічні характеристики: забезпечте універсальність та точність компонентів та з'єднань. Базова структура шафи часто підсилюється панелями. Окрім спеціальних профільних труб, використовуються C-канали або ребристі прямокутні труби, виготовлені з листової сталі. C-канали придатні для гальванізації, а ребристі прямокутні труби можуть заржавіти після гальванізації через залишки кислоти від травлення, тому вибір повинен бути обережним.

(2) Листові металеві компоненти (за винятком C-каналів та ребристих прямокутних труб)

Ці компоненти можна повністю формувати відповідно до вимог, без обмежень від готових профілів. Цей конструктивний дизайн включає більше інженерних зусиль, але після стандартизації варіації мінімальні. Основні конструктивні частини, як правило, зварюються, а змінні або регульовані ділянки використовують кріплячі елементи (наприклад, низьковольтові керуючі коробки та консолі).

Оскільки листові металеві структури, як правило, зварюються та формуються в одному куску, необхідно врахувати зменшення або випуклість, викликані зварюванням. Зварювальні точки повинні бути рівномірно розташовані, шви зварювання гладкі, після зварювання повинно бути проведено формування, краї рівні, а посередині обох сторін не повинно бути випуклостей за передніми та задніми краями. Якщо існують внутрішні перегородки, вони повинні бути зварені після правильного формування двох сторін.

Консольні керуючі шафи найкраще підходять для листових металевих компонентів. Коли декілька одиниць розташовано в ряд, столешниця повинна бути вирівняна та встановлена ​​лише після того, як весь ряд буде на місці.

III. Висновок

Як аналізується вище, вибір структури шаф повинен визначатися не лише функціональними вимогами до комутаційного обладнання, але й обмеженнями виробничих процесів. Рівень технології виробництва безпосередньо впливає на конструктивний дизайн та вибір матеріалів шаф.