一种小型电器柜的设计

2020-06-12张秀丽

汽车世界·车辆工程技术（下） 2020年1期

关键词：设计

张秀丽

摘要：本文主要介绍了一种小型电器柜的设计方法和设计中出现的问题。

关键词：公铁车;电器柜;设计

1 概述

本文介绍的小型电器柜主要用于公鐵两用车，公铁车用于铁路作业，公路转场，是一种新型的产品。电器柜集成了公铁车大部分的小型电器元件，包括继电器、接触器、断路器、电压变送器、电流变送器等。

电器柜结构设计中，首先考虑电气布置，然后依据此电器件布置去设计柜体钢结构。采用高低压电器件分离、交直流分开的设计思路，保证空间布置合理，结构牢固可靠，集成度高，节省电气空间。

2 电器布置

首先制作电器柜的元器件清单：从原理图中挑出电器柜的元器件，标明型号、厂家、技术参数、安装方式、外形尺寸及重量等，然后在CAD中画出各个元器件的外形和安装尺寸图，再按高低压分开、交直流分开的原则布置电器件的安装位置。

电器柜中的元器件多是继电器、接触器、断路器、电压变送器、电流变送器等，通过查样本得知，这些电器件大都有导轨安装和螺钉安装2种方式，我选择了导轨安装方式，现场安装、后期更改都方便。在高压低压、直流交流分开的基础上，尽量把走线较近的电器件布置在一起;同类接触器、断路器、变送器布置在一起。

电器柜外形尺寸600长× 500宽× 750高，是以往的电器柜里尺寸最小的一款产品，公铁车整车结构设计时就限定了电器柜的安装空间，柜门只能采用插卡式安装，要求柜门是可以取下拿走的。所以门内里无法布线，也就不能安装电器件，如何在这么小的柜中布置21个电器件及2组端子排且高低压、交直流都要分开是一个难题，思虑再三，选择了烧焊螺栓、绝缘板安装的方式---柜内三面烧焊螺栓，电器件安装于绝缘板上，绝缘板用螺母固定于烧焊螺栓上。这种安装方式，更改维修都很方便，如此最后电器件就分为3面安装布置，左侧面是低压电器件，中间一面是高压电器件和2组端子排，右侧面是交流电器件。如下图：上图中，A-A为低压电器件，B-B为交流电器件，C-C为高压电器件及端子排布置图。

然后依据此电器件布置去设计柜体钢结构。

3 柜体结构

首先考虑材料选型，柜体结构采用角钢（L30X30X3-Q235-B）组焊骨架，后选用2mm钢板折弯点焊在骨架上组成电器柜整体骨架。由于安装孔位置在车体已固定，故增加底架组成横梁用于安装及加固底架，如下图：

其次，门组成采用2mm厚钢板，底部设计卡座，为节省空间，门组成采用插卡式安装，方便人员开门检查电器件。门四周都安装了橡胶条，防止在运行过程中柜门产生晃动。

4 整改

电器柜在设计出图的时候原理图还在不断更改中，无法明确电器件最终的数量和各电器件及端子排最终的走线，所以预留了很大的安装空间，电器件四周也设计了充足的绑线架。后来根据原理图的改动，电器柜增加了3个继电器，取消了一个电源模块，更改了几个电器件型号。由于电器件我选择的都是导轨安装方式、绝缘板模块固定，所以这些更改非常方便，图纸更新极少。

由于设计经验不足，绑线架过多，各个面的绑线架、电器件布置都空间紧张。后来根据最终版原理图，逐个梳理电器件与端子排的线路走向，取消了6根绑线架。

另外，在柜体钢结构现场服务中发现：2块端子排安装板距离其周围的上、中、下3跟绑线架间距过小，中间的绑线架无法走线，最终取消了中间的绑线架，把端子排安装板宽度缩小，使上、下2根绑线架距端子排安装板有足够的走线空间。

5 结束语

电器柜的设计，主要考虑到以下问题：

（1）同一型号产品应保证组装一致性，如电器柜中的3个电压变送器和3个电流变送器都是采用导轨安装方式。

（2）组装产品应符合以下条件：

a）操作方便。元器件在操作时，不应受到空间的妨碍，不应有触及带电体的可能。

b）维修容易。能够较方便地更换元器件及维修连线。

c）各种电气元件和装置的电气间隙、爬电距离应符合GB4793.1-2007的规定。

d）对于特殊电器件的安装，安装距离应符合元件规定。如变送器在有强磁干扰的环境中使用时，请注意输入线的屏蔽，输出信号应尽可能短。集中安装时，最小安装间隔横向不应小于50mm，竖向不应小于80mm;图中的电流变送器JK1、JK3、JK5和电压变送器JK2、JK4、JK6，电器件之间距离为60mm。

e）所有电器元件及附件，均应固定安装在支架或底板上，不得悬吊在电器及连线上。

f）安装因振动易损坏的元件时，应在元件和安装板之间加装橡胶垫减震。柜体出线部分为防止锋利的边缘割伤绝缘层，必须加塑料护套。