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    工程师在设计完电气原理图后,需要对原理图中的电气元器件列出材料清单,同时需要将电气元器件按设备的布局要求一个一个的安装到设备上去,电气元器件的安装可分为两类:柜内安装和柜外安装。在柜外安装的元器件常常是感应开关、限位开关、电磁阀、电机等,而柜内安装的元器件则包含PLC、驱动器、断路器、接触器等。
    本文将讲述对于柜内电气元器件安装布局的总体把控、规范。
    控制柜是设备的控制中枢,落地的一般叫控制柜,而不落地的、较小的一般叫控制箱或者电控箱。大多数控制元器件都会在柜内安装。
    1.柜内安装的好处有以下几点:
    1.1对元器件能更好的保护
    在生产现场,设备的工作环境往往比较恶劣,有颗粒粉尘、导电粉末,也有环境温度高、湿度大等因素影响元器件的正常使用,情况恶劣的甚至损坏元器件、缩短使用寿命。
    因而,对元器件进行专门防护是有必要的,许多控制元器件对环境的IP等级都有严格要求。
    又如,动物跑进柜内裸露带电元器件上是非常危险的。
    1.2柜内统一安装便于布线
    对于元器件的连接来说,统一在一块地方进行连接有利于减少布线的复杂度,走线简洁。同时在元器件与元器件之间,连接的导线也会变短。
    1.3体现设备的规范化与美观性
    设备不仅限于实用性,随着工业化不断深入,对设备的外观提出了更高要求。将元器件合理的在柜内统一布局是一个必然的选择。
    柜内布局是一门艺术,是美学与设备功能的集合。
    2.做好电气元器件的柜内布局有以下几大要点:
    2.1元器件的散热问题
    许多电气元气件往往都是高功率的,发热比较大,因此在封闭的空间内需要做好散热工作。根据热力学知识,热气是上升而冷气下沉,故在布局电气元器件时需要充分考虑将发热量大的元器件布局在控制柜上方,将发热量小的元器件布局在控制柜下方。
    元器件的工作温度等于环境温度加上实际温升,在炎热的夏天有些工厂的室温可能是三十多度、四十多度,再加上元器件本身的发热,如果在密闭空间中发热量无法有效排出将增加设备烧毁的危险,因此在控制柜内增加通风措施是一个好的选择。
    良好的通风效果需要充分考虑柜内的发热源、空气流动路径等因素,应做到进风口与出风口之间的空气在柜内充分流动,以确保充分带出柜内的热空气。
    通常的做法是将出风口做在控制柜上方,进风口做在控制柜对侧的下方。


    柜内布局
    2.2柜内布局要有利于接线
    电气元器件的多少是根据材料清单来定的,而电气元器件的布局位置则要充分参考电气原理图的接线关系。良好的布局应遵循就近原则,能够减少导线连接的数量与长度,减少发生故障的概率。


    柜内布局参考
    例如,在断路器下方可以放置接触器,断路器的出线端往往就直接连接到接触器的进线端。
    2.3电源回路与控制回路分开
    在一个控制柜内往往同时存在强电与弱电,当强电与弱电混合走线时,往往容易导致弱电的信号容易受到干扰,严重时可能导致设备误动作或者故障。
    电气工程师在设计电气布局时应充分考虑这一点,以减少电工在接线时出现主回路与控制回路混合的几率。
    在主回路与控制回路混合不可避免时,给控制回路加屏蔽是有必要的。
    2.4有利于人员操作
    设备的设计应充分考虑以人为本,在元器件的布局上也是如此。对于有需要时常操作的电气元器件应布局在有利于操作的地方。具体可以考虑以下几个因素。
    1.人员操作方便
    2.位于显眼的地方
    3.不会有触点风险
    2.4柜内照明与限位开关
    设备的安放有可能是位于照明比较差的地方,此时对于柜内照明就变得相对重要。此外,如果设备内部有需要细致观察的地方,在设计上也需要充分考虑增加照明的必要性。
    在设计上,应充分考虑对柜内电控件加以保护同时也确保操作人员的人身安全。为防止设备在正常运行时,控制柜没有关闭到位或者工作人员打开控制柜的触电风险,在设计时考虑增加安全限位开关是必要的。
    可以在控制柜门上安装门限位开关,当门打开时,设备停止工作甚至切断工作电源等。
    2.5调试用插座
    插座在设备的功能上是可有可无的元器件,但对工程师来说却是非常重要的。如果在设计上没有安装插座,对于调试工程师来说将是非常痛苦的。


    3孔插座
    此外,插座也可以用作临时、备用电源来用,以备不时之需。
    2.6进出线孔预留
    给控制柜的进出线设计进出线孔是工程师需要考虑的。合理的开孔位置需要结合现场电源的进线情况以及与现场负载的出线情况。
    给进出线孔配上合适的锁紧头是保证柜内密闭性的首选。
    有些控制柜底部是没有封住的,此时就需要充分考虑小动物(老鼠)跑进去所带来的风险。
    在控制柜底部加装网格挡板是一个不错的选择。
    3.文章总结:
    1.电气元气的布局分柜内布局与柜外布局。
    2.柜内散热的关键是使柜内空气流动符合热力学规律。
    3.柜内布局既需要考虑美观性,又需要考虑接线的合理性。
    4.操作便利和人身安全是根本。
    5.在主回路与控制回路混合时,给控制回路的信号线加屏蔽是有必要的。
    电气元器件的柜内布局好坏是考验电气工程师的最基础功底,本文或许有些地方讲的有误,欢迎大家指正。仅以此勉行,同学共进。

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