【摘 要】本文以一款配置西門子系統(tǒng)的加工中心的電氣柜為平臺，詳細(xì)介紹了該款加工中心電氣柜布局情況，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)最后給出布局電氣柜應(yīng)該注意的地方，為其他電氣設(shè)計(jì)的同仁提供參考。

【關(guān)鍵詞】電氣柜 合理布局

合理的電氣柜布局能夠保證伺服模塊的壽命，降低電柜內(nèi)電磁場的互相干擾，使伺服傳輸信號穩(wěn)定，能高提高整個(gè)機(jī)床的電氣性能，進(jìn)而提高數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性，尤其是高速、高精機(jī)床更加需要一個(gè)布局合理的電氣柜。

本案例為市場調(diào)研期間發(fā)現(xiàn)的一款由某機(jī)床廠設(shè)計(jì)的一款加工中心，在此指出其不合理之處，同時(shí)給出電柜布局相應(yīng)的應(yīng)該預(yù)留的安全距離給前期設(shè)計(jì)的同仁提供參考。

一、電氣柜情況介紹

這款加工中心所配置的電柜大小為1800*1400*600。圖1電氣柜內(nèi)部布局圖。電氣柜內(nèi)包含的元器件有ABB的馬達(dá)啟動器、ABB微型斷路器、變壓器、菲尼克斯端子、西門子S7300模塊、西門子的濾波器、電抗器、電源及驅(qū)動模塊。

二、電氣柜布局不合理之處有如下幾點(diǎn)

（一）主進(jìn)線端子位置

上圖中主進(jìn)線端子位置不合理，由于電氣柜是下端開口，主進(jìn)線是從電氣柜的左下方進(jìn)線，主端子放在這個(gè)位置會使主進(jìn)線穿過伺服模塊的上方行線槽，此行線槽有伺服電機(jī)的編碼器線及其他連接在端子排1的信號線。主進(jìn)線的強(qiáng)電會對伺服模塊和相應(yīng)信號線產(chǎn)生電磁干擾，會導(dǎo)致一些潛在的不安全不穩(wěn)定性發(fā)生，另外將動力電纜放在此位置，在工人連接端子排1的信號電纜時(shí)有潛在的安全隱患，容易觸及到該端子。

正確的做法是將主進(jìn)線端子放置在離主進(jìn)線口較近的位置，可避免其對伺服模塊及信號電纜的干擾，又可消除工人在連接時(shí)的安全隱患。

（二）伺服模塊上布線

本例中的電柜伺服模塊上方連線時(shí)直接從模塊上方平鋪過去，然后向上進(jìn)入行線槽，阻擋了伺服模塊的散熱。一旦封閉大約一行散熱孔，模塊共4行散熱孔，即封閉了大約25%的散熱孔。根據(jù)西門子試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，溫度升高約10K，故障率提高一倍，模塊使用壽命減半。所以直接在模塊上方布線會直接影響到模塊的壽命。

正確的做法是在伺服模塊距離100毫米遠(yuǎn)處安裝一支架，支架的高度為伺服模塊的高度，然后將行線槽直接安裝在支架上，這樣一來伺服模塊的連線包括編碼器電纜即可直接垂直向上進(jìn)入行線槽，避免在伺服模塊上方布線。

（三）行線槽與模塊距離

上圖中行線槽與伺服模塊的距離很近，且低于100毫米。根據(jù)阿列紐斯公式，以及西門子的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：行線槽與伺服模塊間的距離大于100毫米以上時(shí)，伺服模塊不會產(chǎn)生明顯的升溫；行線槽與伺服模塊間的距離縮短為40毫米時(shí)，伺服模塊的溫度則升高了大約10K，即伺服模塊的故障率提高一倍，同時(shí)伺服模塊的壽命減少一半；行線槽與伺服模塊的間距縮短為15毫米時(shí)，伺服模塊的溫度升高大約16K，即故障率提高了三倍，模塊的壽命降低到30%。

因此為了保證驅(qū)動模塊的壽命，提高整個(gè)機(jī)床的電氣性能，必須保證驅(qū)動模塊與上方行線槽間距在100mm以上。

（四）編碼器布線

圖中的伺服編碼器布線不應(yīng)直接垂直向下與伺服動力電纜一同布線，這樣有可能會使得動力電纜的強(qiáng)電流干擾到編碼器電纜的微弱信號。

正確的布線方式應(yīng)該將編碼器從伺服模塊上方的行線槽走線，將編碼器傳輸?shù)男盘柵c動力線傳輸?shù)膹?qiáng)電信號分離。

（五）行線槽間距

上圖的行線槽間距十分合理，本文提供以下元件的行線槽間距供電氣設(shè)計(jì)的同仁參考： ABB空開需要的行線槽間距為160mm、ABB接觸器需要的行線槽間距為150mm、Phoenix端子排需要的行線槽間距為110mm、Omron繼電器需要的行線槽間距為110mm、九川1kv變壓器需要的行線槽間距為195mm。上述間距均為最小間距。

合理的行線槽間距可以提高低壓元件的壽命，可以方便工人的連線，減少失誤，提高調(diào)試效率。

（六）柜門接地線布線

圖中的柜門接地只是用一根約2平方毫米的接地線，而且只有柜門的下方連接了接地電纜，不能夠達(dá)到很好的接地效果。

只有好的接地才能夠保護(hù)操作者的安全，才能夠保證機(jī)床正常運(yùn)行，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB5226.1規(guī)定接地導(dǎo)線要大于6平方毫米。而且對柜門要用盡可能短的金屬編織線在電氣柜的高，中和低三個(gè)位置與電氣柜相連，保證可靠的接地。

（七）其他注意事項(xiàng)

1.電氣柜的空調(diào)要帶導(dǎo)風(fēng)板，調(diào)節(jié)使得空調(diào)吹出的空氣方向，使其達(dá)到最佳的空氣導(dǎo)流效果，使空調(diào)發(fā)揮最佳效力。

2.電氣柜內(nèi)元件布置完成后，要根據(jù)走線情況合理安排行線槽寬度。防止行線槽過滿導(dǎo)致強(qiáng)電電纜從其他行線槽走，影響預(yù)先考慮到的強(qiáng)弱電分離。

3.布線要強(qiáng)弱分離，減小強(qiáng)電對弱電的干擾。

4.增加電抗器和濾波器，保護(hù)自身不被干擾的同時(shí)也保護(hù)電網(wǎng)不受本電柜的干擾。這樣才能保證同一廠房的其他設(shè)備不被干擾。

三、總結(jié)

在結(jié)構(gòu)允許的條件下，盡量保證選擇合適的電氣柜，這是合理布局的前提。在布局電柜的同時(shí)要兼顧強(qiáng)弱電分離，合理布線。本文以該款加工中心的電柜為例，詳細(xì)闡述了如何才能正確布局電氣柜，希望對大家有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

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