控制柜电气装配工艺流程.docx

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控制柜电气装配工艺流程

控制柜电气装配工艺流程

前言

电气装配和电气布线是控制柜设计的重要内容，为了提高控制柜的可靠性，安全性和可维护性，并能有效地降低制造成本，应从模块化思想，电磁兼容和安全性等多个角度去设计。

一、电气布线的模块思想

模块化思想是将复杂庞大的系统分解成多个规模较小的、相互间耦合性很小的模块来实现。

模块化思想贯穿了产品的整个生命周期，从设计到工艺制造，甚至延伸到市场开拓和售后服务阶段。

其每一个环节都可以通过模块化思想来避免重复劳动，同时便于每个功能的标准化，最终达到降低成本、提高效率、便于维护和升级的目的。

对于电气布线，模块化思想主要体现在功能区域划分和线束化两大工作内容。

功能区域的独立性越强，区域间的装配、测试、维护等工作的相互影响程度就越小。

线束化避免了布线前期工作与柜体制造、初期装配等工作之间的影响，同时也避免了不同功能区域之间布线的相互影响。

电气布线功能区域划分要结合电气机械设计开展，通常除了独立的大型电器设备（变频器），还划分断路器开关电源模块，滤波模块，隔离模块，接触器继电器模块，伺服模块，PLC模块，对外端子排模块。

功能区域之间通过柜体布线线槽中分等级的线束进行连接。

这一工艺在电气原理设计阶段就要充分考虑。

元器件空间位置定义的合理性直接影响到各个功能区域的独立程度，进而影响到电气布线的模块化效果。

线束设计需要两项重要输入：

一是各元器件的连接器和接线端子的空间位置，二是连接清单（包含电缆线号、电缆线两端的器件和针脚号、线缆长度，压接工具等信息）。

工艺人员根据这两项信息，并考虑避开走线路径上的干涉，同时要考虑走线的美观和节约用料，这样就可以设计出三维对的电气线束；再根据现场制作的需要，将三维的电气线束展平成平面图形，绘制成线束模板图。

线束制作工人只需根据线束模板图就可以加工出合格的线束，不用依赖于现柜，所加工出线束的一致性也较好。

二、电气布线的电磁兼容性

随着控制柜电气功能的增加，柜内电磁环境也变得愈为复杂。

这就要求在做布线工艺设计时，需充分考虑电磁兼容性问题。

电磁干扰的三要素为干扰源、传输途径和干扰对象。

对布线工艺设计来说，主要是通过掐断或削弱电磁干扰的传输途径来解决电磁兼容性问题，因为另外两个要素在大多数情况下是由设备而不是由布线决定的。

掐断或削弱电磁干扰传输途径的方法主要有电缆分级和屏蔽。

电缆分级是指将电缆根据干扰强度和敏感程度分为若干等级。

不同等级的电缆线之间必须保持一定的距离或敷设于不同的线槽之中，以避免相互之

间的干扰耦合。

例如，可将电缆分为５个等级，级号越低就表示其干扰强度越低，一般其敏感程度也就越高。

不同等级的电缆线间最小距离可根据类似于

表１的矩阵表来确定。

屏蔽可分为两种情况：

一种是避免外界对自身电缆的干扰，如低压信号线；另一种是避免自身对外界的干扰，如电机电源线。

屏蔽的方式可采用金属线槽、金属软护套管或电缆本身自带屏蔽层来实现。

屏蔽体接地设计的质量直接影响到屏蔽的效果，也是工艺设计中的一大难点。

一般来说，对共模干扰敏感的电缆宜采用单点接地，因为多个接地点间的电位差会在屏蔽体中形成电流。

该电流会在电缆两端产生感生电动势，从而使电缆中的信号失真（如图２所示）。

对于波长很短而电缆很长的高频信号（一般在电缆长度大于倍波长时考虑），则宜采用多点接地，以减少屏蔽体的天线效应。

对于高频电子设备的屏蔽体（箱体），宜采用金属编织带进行接地。

因为频率越高，趋肤效应越明显。

金属编织带表面积大，故对于高频信号的阻抗较小。

三、电气布线的安全性

控制柜除了要考虑设备的安全，还要充分考虑操作、维护人员的人身安全。

从操机人员的安全问题的角度思考电气布线，主要应考虑火灾和触电这两个方面的问题。

引起火灾的原因包括电缆过载发热和电气短路。

电缆过载发热时如果温升太高，则会引起火灾，即使不立即引发火灾，也会加速电缆绝缘层的老化。

要解决电缆过载发热的问题，首先要弄清电缆中流过的工作电流Ｉ的大小、预期的环境温度、敷设类型、预计寿命、持续工作时间等因素，并根据这些因素确定出等效的电缆电流Ｉｃ的大小。

Ｉｃ＝Ｉ／（ｋ１·ｋ２·ｋ３·ｋ４）

式中：

ｋ１———预期环境温度的修正系数；

ｋ２———敷设类型的修正系数；

ｋ３———预计电缆寿命的修正系数；

ｋ４———当不持续工作时，短时电流的修正系数

（当持续工作时ｋ４＝１．０）。

ｋ１、ｋ２、ｋ３和ｋ４的值都可以根据实际情况对照相关标准中的公式和表格，用计算和查表的方法得到。

Ｉｃ的值确定后，再对照相关标准进行查表、圆整，就可以确定电缆的截面积。

只要电缆的截面积足够，就可以避免电缆过载发热的问题。

电气短路多由连接松动或电缆绝缘层破损造成。

连接松动在这里不多赘述。

电缆绝缘层破损的原因有割伤、应力和老化等三种。

金属锐边、锐角与电缆绝缘层直接接触，或线束固定不牢导致小车在运行时电缆绝缘层与硬物摩擦，就会导致电缆绝缘层割伤。

这就要求在设计线束时要合理选择路径以避开与金属边、角的直接接触，实在避不开的要考虑在金属边、角上增加橡胶垫等缓冲物；另外还要充分考虑线束的固定问题，确保线束稳固，不与硬物产生摩擦。

电缆绝缘层的应力主要是由电缆的弯曲或拉伸造成的。

各型电缆都有各自的最小弯曲半径。

在线束拐弯的设计中，一定要兼顾到线束所包含的每一根电缆的最小弯曲半径。

线束的长度要留有一定的余量，以考虑安装和热胀冷缩等不定因素造成的影响。

电缆绝缘层从制造之日起，就处于不断老化的过程之中。

正常情况下绝缘层的老化速度非常缓慢，在电缆的寿命期限内绝缘层各项性能指标均能达到使用要求。

如果遇到一些非正常的情况，如电缆与油脂或其它化学物质接触、长时间过载发热等，绝缘层老化的速度就会大大加快。

绝缘层老化到一定程度，其柔韧性就会降低，变得易碎易开裂。

所以，线束路径应尽量避开油脂和其它化学物质，实在避不开的要做好防护设计。

避免和工作人员触电的措施主要有警示标志、保护接地和漏电保护。

对于布线设计，重点要考虑的是保护接地。

对控制柜而言，保护接地实际上就是等电位连接，即把外露导电部分（如电器的金属箱体）用导线连接到柜体，以保持外露导电部分与柜体的等电位。

大多数情况下，保护接地会和ＥＭＣ（电磁兼容性）的屏蔽接地一并综合考虑，也有少数单独考虑保护接地情况，如考虑避免高压设备感应或放电致使外壳带电会对人员造成伤害等。

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装配过程

1、钣金件检查

1）在设备钣金件初到车间时，电气装配人员应带着图纸去检查所有电气柜、电气底板、电气面板、按钮盒及电气小配件的尺寸是否正确设备床身上的电气走线孔是否缺少所有安装孔大小是否正确

2、找齐设备安装所需的电气材料

1）电气装配人员要先找齐设备上需使用的已经喷过漆的电气柜、电气底板、电气面板、按钮盒及电气小配件。

2）电气装配人员准备好自己的工具包（含大号、中号十字起，小一字起、剥线钳、斜口钳、电工防水胶带、万用表、内六角扳手、呆扳手、Φ钻头、Φ钻头、Φ钻头、M3丝锥、M4丝锥、丝锥绞手、粗齿挫一套）、M3螺丝、M4螺丝、M4螺母、手电钻，将所有工具整齐的放在一个手臂的范围内。

3、安装电气底板

1）根据电气原理图中的底板布置图量好线槽与导轨的长度，用切割机截断。

（注：

线槽要放在平坦的地方锯，导轨要夹在台虎钳锯，锯缝要平直。

）

2）锯完后可以在砂轮机上磨直。

两根线槽如果搭在一起，其中一根线槽的一端应磨成45度斜角。

3）用手电钻在线槽、导轨的两端打固定孔（用Φ钻头）。

4）将线槽、导轨按照电气底板布置图放置在电气底板上，用黑色记号笔将定位孔的位置画在电气底板上。

5）先在电气底板上用样冲敲样冲眼，然后用手电钻在样冲眼上打孔（用Φ钻头）。

6）用M4螺钉、螺母将线槽、导轨固定在电气底板上。

7）开关电源、印制线路板等不易拆卸的电气元器件都要进行打孔、功丝（用Φ钻头打孔，然后用M3的丝锥功丝），印制线路板的下面要垫铜柱子（M3×20）。

8）伺服控制驱动器、变频器要用Φ钻头打孔，然后用M4的丝锥功丝。

9）一般电气元器件底下都有一道槽，是专门用来卡在C型导轨上的，接线端子一般也是卡在C型导轨上的，其他接线端子一般使用高低导轨。

导线加工过程

冷压连接不同于绕接,与锡焊连接更有本质的区别,冷压连接是用机械的方法,应用冷压专用工具或设备对导线和接线片施加一定的压力,使导线和接线片两金属表层晶格产生塑性变形。

在塑性变形过程中,局部区域的温度显著升高,引起两金属接触部分的塑流,消除了两金属表面的氧化膜,使两金属的接触电阻近似为零。

在塑流的过程中,温度升高的区域扩散进行得更加激烈,经过扩散加强了两金属接合面的牢固性，从而实现可靠的电气连接。

冷压连接使用范围很广,截面积0.35~70mm“范围的铜、铝、银、镍和镍合金等金属的单股或多股导线均可进行压接连接,它具有许多优点:

1.操作工艺简便,容易掌握;

2.在任何场所都能使用,手动冷压钳不需要能源;

3.不用焊料,熔剂和清洗剂等材料,节省了搪锡和清洗工序。

生产效率高,成本低;

4.无热影响,无腐蚀隐患,不污染环境,由于专用工具的压力固定,连接点寿命高,电气性能和机械性能稳定,

5.能自测检查质量;

6.容易实现自动化,

7.适用于单股和多股等各种导线,

8.安装密度高,

9.接触电阻极小,近似为零,

10.避免了锡焊中的虚焊问题,提高了连接质量。

冷压连接也还存在一些缺点:

1.不同型式和不同规格的接线片需要换用冷压钳的不同钳口形式,

2.手动式冷压钳在批量生产中劳动强度大,

3.抗振能力低于绕接连接。

鉴于冷压连接的优缺点,在电气连接中冷压连接宜和绕接连接相互辅助使用,用于直径㎜以上导线的电气连线。

冷压连接工艺要素

1.冷压连接工具和设备。

冷压连接工具有手动冷压钳、液压钳和气压钳。

手动冷压钳又可分为冷压钳（见图5）、微型冷压钳（见图6）。

为了保证冷压连接的质量,对于各种冷压连接的工具及冷压设备的模具的选用应根据导线截面积及接线片的尺寸进行选择。

否则会造成压接不良的状况。

2.连接片

冷压用的接线片有管材和板材制造的两种。

板材制造的接线片,其合缝处必须用银钎焊封缝见图8所示,不能使用开口接线片。

接线片的材料应具有较大的塑性变形值,即在低温下具有很大塑性的金属,如铜、银、铝等。

接线片常用型式见图9所示。

3．压接导线

压接导线多半选用柔软的铜线,为了获得最佳的抗拉强度,较细的导线有时用铜合金制成。

由于多股导线具有柔软性和最大的抗振能力,因而压接连接多半采用多股导线。

4．冷压工艺过程

冷压工艺过程见图10所示。

质量检验

（1）目测,不合格的冷压连接点见图11所示。

A压力不足:

原因是小规格连接片用大规格钳口冷压所致，应选用合适的连接片和钳口。

B压力过大:

原因是大规格连接片用小规格钳口冷压造成，改正方法同a。

C部分导线未插入:

由于多股线穿入前未拧头,应拧头处理。

D导线穿入不足:

导线应全部穿入后才能冷压。

E导线露出太多：

剥除绝缘层部分太长，应控制剥除的尺寸。

F压痕偏心：

由于接线片放在钳口的位置不正造成，应控制接线片放置位置。

（2）实验检测:

实验检测主要做为冷压工具进厂的检测和工艺抽查,一般进行拉拔力（见表2）和接触电阻的检测,接触电阻不应高于同长度导线的电破值

4、接线

1）三相电路按照功率和线径载流量的规则进行布线。

2）传感器、仪表通讯、计算机通讯、模拟量板卡输入、示波器输入等信号线都要用屏蔽线连接。

3）剥线钳一般剥线长度为6~9mm，不应剥太长，更不可以用斜口钳剥线，容易损伤电线。

4）继电器、空气开关等普通元器件要使用冷压接头连接，叉形接线柄，线环，接线端子、西门子PLC接线端子等小口径接线端子要使用针型接线柄（管状端头），两段导线的中间连接要使用中间过渡接线管。

5）凡是拖在地上的电线要穿包塑软管，露在外面的线要穿黑色波纹管，电气线路沿线要贴吸盘（用AB胶固定），然后用尼龙扎带捆扎在吸盘上。

总结

工业的思想是将需求产品化，每个小模块都可以当成小产品来生产。

怎么提高控制柜接线的效率，是熟练的工人加上先进的工艺。

提前准备好每台柜子的所有导线，这批线必须是已经加工好的，可以直接使用的，将这批导线在柜子进场前就准备好。

提前准备好装配图、原理图、接线图、BOM表，在柜子到场后马上根据BOM表领料。

在装配和接线过程中，工具台上准备好所需要的工具、材料，照着装配图装配；照着接线图接线。

完成之后，贴上标识，整理导线，万用表把所有线检查一次，查看有无接错的，一定要在通电之前保证柜内接线和接线图一致。