机床电气柜设计原则、温升、灭弧的研究

韩 笑，张悦华

（沈阳机床股份有限公司电装分公司 辽宁 沈阳 110142）

1 电气柜设计原则

在机床电器柜的设计上需要考虑的方面很多，需要综合分析运输和使用的环境，同时还要考虑附近有没有电磁干扰，预防噪声和针对后期的维修，设计时候需要考虑的因素见表1。

表1 设计电柜需考虑的运输及环境条件

在电气柜设计的时候，还需要对密封进行设计，要防止机床在金属切削时候，冷却液或者其他液体进入到电气柜中，对电气元件进行损伤，同时电气柜长时间使用的时候，放置的位置会有灰尘，电气柜的空气入口需要增加空气过滤器，将外部的灰尘过滤掉，柜上方的换气扇也需要增加，换气扇的外边还要有保护罩。

电气柜到机床之间的线路，一种是电线外部有管体，管体与电气柜相连接，这样可以保证柜体的密封，另一种是在电线出柜口位置增加橡胶密封件，还有的接口采用电缆锁紧装置，这种装置不仅可以密封还能对电缆进行固定。

电气柜门的密封采用密封条或者其他密封件进行密封，最常见的是密封条，经济实惠，电气柜如果长时间进入灰尘，灰尘附着在元件上边，会出现偶尔绝缘的情况，影响机床的使用。

电气柜的设计上还需要考虑设备柜使用空间，避免柜体过大，还要考虑每部的布线，强弱电的分离，柜内温度控制等。

电气柜在制造的时候，需要设计一个可靠的保护箱体，而且还需要有良好的接地性，有些电气柜内的螺栓采用镀锌，长时间使用会出现生锈，所以需要采用镀铜螺丝，增加导电和防锈。

2 电气柜温升设计

机床电气柜在使用或者工作状态下，需要控制柜内的温度，不要将柜内的温度超过柜外的10℃，主要就需要将电气柜上方安装一个风扇，或者换气扇，有的设备电气柜内部元件比较多，温度难以通过风扇进行降低，这种情况下的电气柜需要配备一个空调，在设备使用的时候开启它，保持柜内的温度不变。

在电气柜温升控制设计中，可以通过计算的方式，大概算出电气柜内部的发热量，这样就可以选取相应的降温装置，电气柜内部的发热量等于电柜散热能力、电柜表面积、温升三者的乘积，将这个计算出来之后，通过换算成散热装置的效率，选取最终的设备进行降温。

在安装风扇或者换气扇的电气柜使用的时候，不能长期直吹，需要保持空气以0.5m/sec的速度流过电气柜内部的元件，因为如果直吹会将灰尘带到元件上，最终出现故障。

在安装空调的电气柜，在柜上边安装时候，需要将柜子的底部开一个通风口，这个通风口需要有风堵，原因是热空气会往上升，这样就会形成一个空气流动，不会将电气元件表面形成热点或者局部热导效应。

有些高精密机床的电气柜是有模块放大器（如图2），这种装置外部带有散热片，这就要求它不要安装在电气柜内部，将它安装在柜子的外部，紧贴柜子，这种散热器发散出的热量很大，对柜内温度影响也很大。

图2 模块放大器

3 灭弧装置

在电气柜的强电路中，线圈的自感会产生很高的脉冲电压，这个脉冲电压产生之后可以对电路进行干扰，为了降低这个脉冲干扰，我们在电柜中增加灭弧装置，对线路中的脉冲电压进行抑制，如图3。

图3 灭弧器

灭弧装置在使用时候需要选取电阻和电容组成的灭弧器，这种灭弧器也被称为CR灭弧装置，这个装置的优点是，在交流电路中，电阻可以将脉冲电压的峰值抑制住，在选取这种灭弧器的时候通过静态线圈的直流阻值和电流来决定。

在电气柜的设计中还需要添加浪涌吸收器，电气柜在使用的时候，打弧会产生浪涌电压，需要在输入电源的线间和各线与地之间安装浪涌吸收器。

4 结语

数控机床的数量和使用量在不断的提升，不仅是因为机床本身的原因，还有就是对机床的控制，再好的零件，装配不好也不行，同样再好的机床，没有动力和控制系统它也不能工作，电气柜不仅能够对机床提供动力，还能控制机床的运作，电气柜的设计要节省空间，避免组装完成之后出现先天设计缺陷，增加工作量和设计成本。