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電氣控制柜的設(shè)計(jì)工藝
電氣控制柜的設(shè)計(jì)工藝
1、基本思路
電氣控制柜設(shè)計(jì)的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規(guī)律、能保證電氣安全及滿足生產(chǎn)工藝的要求，就可以說(shuō)是一種好的的設(shè)計(jì)。但為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求，必須進(jìn)行合理的電氣控制工藝設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)包括電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設(shè)計(jì)及各部分的電器裝配圖與接線圖設(shè)計(jì)，同時(shí)還要有部分的元件目錄、進(jìn)出線號(hào)及主要材料清單等技術(shù)資料。
2、電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)
電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統(tǒng)劃分為幾個(gè)組成部分(這些組成部分均稱(chēng)作部件)，再根據(jù)電氣控制柜的復(fù)雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據(jù)電氣原理圖的接線關(guān)系整理出各部分的進(jìn)出線號(hào)，并調(diào)整它們之間的連接方式。總體配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來(lái)表達(dá)的，圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用的行線槽、管線等。
電氣控制柜總裝配圖、接線圖(根據(jù)需要可以分開(kāi)，也可并在一起)是進(jìn)行分部設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)各部分組成為一個(gè)完整系統(tǒng)的依據(jù)。總體設(shè)計(jì)要使整個(gè)電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時(shí)在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動(dòng)大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠(yuǎn)的地方或隔離起來(lái)；對(duì)于多工位的大型設(shè)備，還應(yīng)考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開(kāi)關(guān)、緊急停止控制開(kāi)關(guān)應(yīng)安放在方便而明顯的位置。總體配置設(shè)計(jì)得合理與否關(guān)系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)及其工作的可靠性、操作、調(diào)試、維護(hù)等工作的方便及質(zhì)量。
2.1 電氣控制柜組件的劃分
由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的電氣控制系統(tǒng)時(shí)，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：
(1)把功能類(lèi)似的元件組合在一起；
(2)盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時(shí)把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；
(3)讓強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；
(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；
(5)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起。
2.2 在劃分電氣控制柜組件的同時(shí)要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式：電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應(yīng)遵循以下原則：
(1)開(kāi)關(guān)電器、控制板的進(jìn)出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子；
(2)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))之間以及它們與被控制設(shè)備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接；
(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應(yīng)采用各種類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接；
(4)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))內(nèi)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過(guò)渡連接線應(yīng)采用端子排過(guò)渡連接，端頭應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接線端子處理。
3、電器元件布置圖的設(shè)計(jì)與繪制
電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖、組件的劃分情況等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
(1)同一組件中電器元件的布置應(yīng)注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電氣控制柜的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因?yàn)闊崂^電器的出線端直接與電動(dòng)機(jī)相連便于出線，而其進(jìn)線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱；
(2)強(qiáng)電弱電分開(kāi)并注意屏蔽，防止外界干擾；
(3)需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過(guò)高或過(guò)低，人力操作開(kāi)關(guān)及需經(jīng)常監(jiān)視的儀表的安裝位置應(yīng)符合人體工程學(xué)原理；
(4)電器元件的布置應(yīng)考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對(duì)稱(chēng)，外形尺寸與結(jié)構(gòu)類(lèi)似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應(yīng)適當(dāng)加大各排電器間距，以利布線和維護(hù)；
(5)各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據(jù)電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準(zhǔn)，標(biāo)出各元件的間距尺寸。每個(gè)電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，以保證安裝板的加工質(zhì)量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個(gè)安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節(jié)約材料，另外便于安裝，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算縱向安裝尺寸；
(6)在電器布置圖設(shè)計(jì)中，還要根據(jù)本部件進(jìn)出線的數(shù)量、采用導(dǎo)線規(guī)格及出線位置等，選擇進(jìn)出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標(biāo)上進(jìn)出線的接線號(hào)。
4、電器部件接線圖的繪制
電氣部件接線圖是根據(jù)部件電氣原理及電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連接關(guān)系，是電氣安裝、維修、查線的依據(jù)。接線圖應(yīng)按以下原則繪制：
(1)接線圖相接線表的繪制應(yīng)符合GB6988.6—1993中《控制系統(tǒng)功能表圖的繪制》的規(guī)定；
(2)所有電氣元件及其引線應(yīng)標(biāo)注與電氣原理圖中相一致的文字符號(hào)及接線號(hào)。原理圖中的項(xiàng)目代號(hào)、端子號(hào)及導(dǎo)線號(hào)的編制分別應(yīng)符合GB5094-1985《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào)》、GB4026-1992《電器設(shè)備接線端子和特定導(dǎo)線線端的識(shí)別及應(yīng)用字母數(shù)字系統(tǒng)的通則》及GB4884-1985《絕緣導(dǎo)線標(biāo)記》等規(guī)定；
(3)與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個(gè)部分(觸頭、線圈等)必須畫(huà)在一起；
(4)電氣接線圖一律采用細(xì)線條繪制。走線方式分板前走線及板后走線兩種，一般采用板前走線，對(duì)于簡(jiǎn)單電氣控制部件，電器元件數(shù)量較少，接線關(guān)系又不復(fù)雜的，可直接畫(huà)出元件間的連線；對(duì)于復(fù)雜部件，電器元件數(shù)量多，接線較復(fù)雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標(biāo)出接線號(hào)，不必畫(huà)出各元件間連線；
(5)接線圖中應(yīng)標(biāo)出配線用的各種導(dǎo)線的型號(hào)、規(guī)格、截面積及顏色要求等；
(6)部件與外電路連接時(shí)，大截面導(dǎo)線進(jìn)出線宜采用連接器連接，其它應(yīng)經(jīng)接線端于排連接。
5、電氣控制柜及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的設(shè)計(jì)
電氣控制裝置通常都需要制作單獨(dú)的電氣控制柜、箱，其設(shè)計(jì)需要考慮以下幾方面：
(1)根據(jù)操作需要及控制面板、箱、柜內(nèi)各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式，非特殊情況下，應(yīng)使電氣控制柜總體尺寸符合結(jié)構(gòu)基本尺寸與系列；
(2)根據(jù)電氣控制柜總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式、安裝尺寸，設(shè)計(jì)箱內(nèi)安裝支架，并標(biāo)出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時(shí)注明配作方式。柜、箱的材料一般應(yīng)選用柜、箱用專(zhuān)用型材；
(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝位置、操作、維修方便等要求，設(shè)計(jì)電氣控制柜的開(kāi)門(mén)方式及型式；
(4)為利于控制柜箱內(nèi)電器的通風(fēng)散熱，在箱體適當(dāng)部位設(shè)計(jì)通風(fēng)孔或通風(fēng)槽，必要時(shí)應(yīng)在柜體上部設(shè)計(jì)強(qiáng)迫通風(fēng)裝置與通風(fēng)孔；
(5)為便于電氣控制柜的運(yùn)輸，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的起吊勾或在箱體底部設(shè)計(jì)活動(dòng)輪。
總之，根據(jù)以上要求，應(yīng)先勾畫(huà)出電氣控制柜箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫(huà)出外形圖，再?gòu)膶?duì)稱(chēng)、美觀、使用方便等方面進(jìn)一步考慮調(diào)整各尺寸比例。電氣控制柜外表確定以后，再按上述要求進(jìn)行控制柜各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制箱體總裝圖及各面門(mén)、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要為電氣控制柜選用適當(dāng)?shù)拈T(mén)鎖。當(dāng)然，電氣柜的造形結(jié)構(gòu)各異，在柜體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意吸取各種型式的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件，應(yīng)根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應(yīng)注明公差要求，并說(shuō)明加工要求。
最后，還要根據(jù)各種圖紙，對(duì)電氣控制柜需要的各種零件及材料進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，按類(lèi)別列出外購(gòu)成品件的匯總清單表、標(biāo)準(zhǔn)件清單表、主要材料消耗定額表及輔助材料定額表等，以便采購(gòu)人員、生產(chǎn)管理部門(mén)按設(shè)備制造需要備料，做好生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，也便于成本核算。
1、基本思路
電氣控制柜設(shè)計(jì)的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規(guī)律、能保證電氣安全及滿足生產(chǎn)工藝的要求，就可以說(shuō)是一種好的的設(shè)計(jì)。但為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求，必須進(jìn)行合理的電氣控制工藝設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)包括電氣控制柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制柜總體配置圖、總接線圖設(shè)計(jì)及各部分的電器裝配圖與接線圖設(shè)計(jì)，同時(shí)還要有部分的元件目錄、進(jìn)出線號(hào)及主要材料清單等技術(shù)資料。
2、電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)
電氣控制柜總體配置設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)電氣原理圖的工作原理與控制要求，先將控制系統(tǒng)劃分為幾個(gè)組成部分(這些組成部分均稱(chēng)作部件)，再根據(jù)電氣控制柜的復(fù)雜程度，把每一部件劃成若干組件，然后再根據(jù)電氣原理圖的接線關(guān)系整理出各部分的進(jìn)出線號(hào)，并調(diào)整它們之間的連接方式。總體配置設(shè)計(jì)是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來(lái)表達(dá)的，圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用的行線槽、管線等。
電氣控制柜總裝配圖、接線圖(根據(jù)需要可以分開(kāi)，也可并在一起)是進(jìn)行分部設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)各部分組成為一個(gè)完整系統(tǒng)的依據(jù)。總體設(shè)計(jì)要使整個(gè)電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時(shí)在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動(dòng)大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠(yuǎn)的地方或隔離起來(lái)；對(duì)于多工位的大型設(shè)備，還應(yīng)考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開(kāi)關(guān)、緊急停止控制開(kāi)關(guān)應(yīng)安放在方便而明顯的位置。總體配置設(shè)計(jì)得合理與否關(guān)系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實(shí)現(xiàn)及其工作的可靠性、操作、調(diào)試、維護(hù)等工作的方便及質(zhì)量。
2.1 電氣控制柜組件的劃分
由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個(gè)完整的電氣控制系統(tǒng)時(shí)，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：
(1)把功能類(lèi)似的元件組合在一起；
(2)盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時(shí)把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中；
(3)讓強(qiáng)弱電控制器分離，以減少干擾；
(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起；
(5)為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護(hù)和易損元件組合在一起。
2.2 在劃分電氣控制柜組件的同時(shí)要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式：電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應(yīng)遵循以下原則：
(1)開(kāi)關(guān)電器、控制板的進(jìn)出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進(jìn)出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子；
(2)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))之間以及它們與被控制設(shè)備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接；
(3)弱電控制組件、印制電路板組件之間應(yīng)采用各種類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接；
(4)電氣柜、控制柜、柜(臺(tái))內(nèi)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過(guò)渡連接線應(yīng)采用端子排過(guò)渡連接，端頭應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接線端子處理。
3、電器元件布置圖的設(shè)計(jì)與繪制
電氣元件布置圖是某些電器元件按一定原則的組合。電器元件布置圖的設(shè)計(jì)依據(jù)是部件原理圖、組件的劃分情況等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
(1)同一組件中電器元件的布置應(yīng)注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電氣控制柜的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因?yàn)闊崂^電器的出線端直接與電動(dòng)機(jī)相連便于出線，而其進(jìn)線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱；
(2)強(qiáng)電弱電分開(kāi)并注意屏蔽，防止外界干擾；
(3)需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過(guò)高或過(guò)低，人力操作開(kāi)關(guān)及需經(jīng)常監(jiān)視的儀表的安裝位置應(yīng)符合人體工程學(xué)原理；
(4)電器元件的布置應(yīng)考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對(duì)稱(chēng)，外形尺寸與結(jié)構(gòu)類(lèi)似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應(yīng)適當(dāng)加大各排電器間距，以利布線和維護(hù)；
(5)各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據(jù)電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準(zhǔn)，標(biāo)出各元件的間距尺寸。每個(gè)電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，以保證安裝板的加工質(zhì)量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個(gè)安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節(jié)約材料，另外便于安裝，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)算縱向安裝尺寸；
(6)在電器布置圖設(shè)計(jì)中，還要根據(jù)本部件進(jìn)出線的數(shù)量、采用導(dǎo)線規(guī)格及出線位置等，選擇進(jìn)出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標(biāo)上進(jìn)出線的接線號(hào)。
4、電器部件接線圖的繪制
電氣部件接線圖是根據(jù)部件電氣原理及電器元件布置圖繪制的，它表示成套裝置的連接關(guān)系，是電氣安裝、維修、查線的依據(jù)。接線圖應(yīng)按以下原則繪制：
(1)接線圖相接線表的繪制應(yīng)符合GB6988.6—1993中《控制系統(tǒng)功能表圖的繪制》的規(guī)定；
(2)所有電氣元件及其引線應(yīng)標(biāo)注與電氣原理圖中相一致的文字符號(hào)及接線號(hào)。原理圖中的項(xiàng)目代號(hào)、端子號(hào)及導(dǎo)線號(hào)的編制分別應(yīng)符合GB5094-1985《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào)》、GB4026-1992《電器設(shè)備接線端子和特定導(dǎo)線線端的識(shí)別及應(yīng)用字母數(shù)字系統(tǒng)的通則》及GB4884-1985《絕緣導(dǎo)線標(biāo)記》等規(guī)定；
(3)與電氣原理圖不同，在接線圖中同一電器元件的各個(gè)部分(觸頭、線圈等)必須畫(huà)在一起；
(4)電氣接線圖一律采用細(xì)線條繪制。走線方式分板前走線及板后走線兩種，一般采用板前走線，對(duì)于簡(jiǎn)單電氣控制部件，電器元件數(shù)量較少，接線關(guān)系又不復(fù)雜的，可直接畫(huà)出元件間的連線；對(duì)于復(fù)雜部件，電器元件數(shù)量多，接線較復(fù)雜的情況，一般是采用走線槽，只要在各電器元件上標(biāo)出接線號(hào)，不必畫(huà)出各元件間連線；
(5)接線圖中應(yīng)標(biāo)出配線用的各種導(dǎo)線的型號(hào)、規(guī)格、截面積及顏色要求等；
(6)部件與外電路連接時(shí)，大截面導(dǎo)線進(jìn)出線宜采用連接器連接，其它應(yīng)經(jīng)接線端于排連接。
5、電氣控制柜及非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的設(shè)計(jì)
電氣控制裝置通常都需要制作單獨(dú)的電氣控制柜、箱，其設(shè)計(jì)需要考慮以下幾方面：
(1)根據(jù)操作需要及控制面板、箱、柜內(nèi)各種電氣部件的尺寸確定電氣箱、柜的總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式，非特殊情況下，應(yīng)使電氣控制柜總體尺寸符合結(jié)構(gòu)基本尺寸與系列；
(2)根據(jù)電氣控制柜總體尺寸及結(jié)構(gòu)型式、安裝尺寸，設(shè)計(jì)箱內(nèi)安裝支架，并標(biāo)出安裝孔、安裝螺栓及接地螺栓尺寸，同時(shí)注明配作方式。柜、箱的材料一般應(yīng)選用柜、箱用專(zhuān)用型材；
(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝位置、操作、維修方便等要求，設(shè)計(jì)電氣控制柜的開(kāi)門(mén)方式及型式；
(4)為利于控制柜箱內(nèi)電器的通風(fēng)散熱，在箱體適當(dāng)部位設(shè)計(jì)通風(fēng)孔或通風(fēng)槽，必要時(shí)應(yīng)在柜體上部設(shè)計(jì)強(qiáng)迫通風(fēng)裝置與通風(fēng)孔；
(5)為便于電氣控制柜的運(yùn)輸，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的起吊勾或在箱體底部設(shè)計(jì)活動(dòng)輪。
總之，根據(jù)以上要求，應(yīng)先勾畫(huà)出電氣控制柜箱體的外形草圖，估算出各部分尺寸，然后按比例畫(huà)出外形圖，再?gòu)膶?duì)稱(chēng)、美觀、使用方便等方面進(jìn)一步考慮調(diào)整各尺寸比例。電氣控制柜外表確定以后，再按上述要求進(jìn)行控制柜各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制箱體總裝圖及各面門(mén)、控制面板、底板、安裝支架、裝飾條等零件圖，并注明加工要求，再視需要為電氣控制柜選用適當(dāng)?shù)拈T(mén)鎖。當(dāng)然，電氣柜的造形結(jié)構(gòu)各異，在柜體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意吸取各種型式的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的電器安裝零件，應(yīng)根據(jù)機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求，繪制其零件圖，凡配合尺寸應(yīng)注明公差要求，并說(shuō)明加工要求。
最后，還要根據(jù)各種圖紙，對(duì)電氣控制柜需要的各種零件及材料進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，按類(lèi)別列出外購(gòu)成品件的匯總清單表、標(biāo)準(zhǔn)件清單表、主要材料消耗定額表及輔助材料定額表等，以便采購(gòu)人員、生產(chǎn)管理部門(mén)按設(shè)備制造需要備料，做好生產(chǎn)準(zhǔn)備工作，也便于成本核算。