Strávil jsem několik let v dílně na zpracování plechu ve firmě ShincoFab, navrhování, řezání laserem a řešení problémů s průmyslovými elektrickými rozvaděči. Na vlastní oči jsem viděl, co se stane, když nám zákazník pošle návrh rozvaděče, který je prostě příliš malý. Výsledkem jsou roztavené vodiče, zničená zařízení a tisíce dolarů promarněných na přepracování návrhu. Chci vám pomoci se těmto potížím vyhnout.
V tomto návodu vám ukážu, jak vybrat správnou velikost elektrické skříně, aniž byste zbytečně utráceli peníze nebo plýtvali prostorem.
Dozvíte se, jak rozpoznat zavádějící rozměry uvedené v katalozích, jaké skryté vlastnosti ubírají vašemu prostoru na velikosti a jakých pět jednoduchých kroků vám pomůže vypočítat ideální rozměry na základě skutečných výrobních tolerancí. Na konci tohoto článku budete vědět, jak správně dimenzovat skříňku, aby vaše zařízení zůstalo v chladu, v bezpečí a bylo snadno opravitelné.
Jak vypočítat rozměry elektrické skříně
Chcete-li vypočítat správnou velikost elektrické skříně, zakreslete si vnitřní komponenty do schématu rozvodné desky. Připočtěte 6 až 8 palců na poloměr ohybu vodičů, ponechte volný prostor o rozměrech 20% až 30% pro odvod tepla a zohledněte vnitřní kování, jako jsou panty, které zmenšují využitelný prostor.
Proč je důležité vybrat si správnou velikost
Správné dimenzování skříně šetří čas a zabraňuje nákladným úpravám návrhu. V naší továrně jsou ocel i volný prostor levné. Přehřívání elektroniky, stísněné podmínky při údržbě a žádosti o výrobu náhradního panelu kvůli nesprávnému dimenzování jsou naopak velmi nákladné.
Proto se doporučuje navrhovat elektrickou skříň zevnitř ven.
Co se vlastně stane, když se spletete a krabici nacpete příliš těsně? Rychle to dopadne špatně. Tohle obvykle vidíme, když nám zákazníci posílají zpět do dílny poškozené obaly:
- Frekvenční měniče se vypínají v důsledku přehřátí: Elektronika vydává teplo. Pokud není dostatek volného prostoru pro proudění vzduchu, teplo se hromadí. Vaše disky se přehřejí a vypnou se.
- Poškozené těsnění dveří: Silné kabely zabírají hodně místa. Pokud vyčnívající kabely silně tlačí na zavřené dveře, zdeformují polyuretanové těsnění, které vstřikujeme do rámu dveří. Do vnitřního prostoru se pak může snadno dostat voda a prach.
- Požární rizika: Pokud do stísněného prostoru nacpete příliš mnoho kabelů, budou se tlačit proti horkým součástkám nebo ostrým vnitřním držákům. Pokyny OSHA týkající se elektrických rizik varuje, že vadná pevná elektroinstalace, stará elektroinstalace a problémy s kabely, zástrčkami, zásuvkami a vypínači mohou způsobit elektrické požáry. Jedná se o vážné bezpečnostní riziko.`
Nákup krytu o jednu velikost většího je nejlevnější pojistkou, jakou si můžete pořídit.
Jak číst rozměry elektrických skříní
Když si prohlížíte katalog skříní, mohou vás zmást ta velká tučná čísla. Výrobci uvádějí vnější rozměry. Ale vás vnější rozměry nezajímají. Zajímá vás pouze využitelný prostor uvnitř.
Rozměry vnitřního a vnějšího krytu
Když je v katalogu uvedeno, že krabice má rozměry 12×12 palců, jedná se pouze o vnější rozměry. Ve skutečnosti však nemáte k dispozici 12×12 palců užitného prostoru.
Jako výrobci víme, proč tomu tak je: vnitřní prostor je kvůli procesům ohýbání a svařování ze své podstaty menší.
Vezměme si například standardní skříňku NEMA 4X o rozměrech 24 x 20 x 10. Zvenku vypadá prostorně. Uvnitř však ztratíte asi 2 palce na výšce a šířce a navíc 1,5 palce na hloubce.
Proč? Protože když na našich CNC ohraňovacích lisech ohýbáme vratné profily dveří, přidáváme odolné svařované panty a montujeme vodotěsná těsnění, tyto prvky ten prostor zabírají. Vaše skříň s hloubkou 10 palců má najednou hloubku pouze 8,5 palce. Pokud vaše zařízení vyžaduje přesně 10 palců volného prostoru, ty dveře se nezavřou.
Nezapomeňte na zadní panel
Jedná se o jeden z nejdůležitějších rozměrů, na jehož ověření upozorňujeme naše zákazníky ještě před zadáním objednávky.
Jističe a PLC se nepřipevňují přímo na vnější stěnu skříně. Montují se na pozinkovaný kovový zadní panel (nebo pomocný panel) uvnitř skříně.
Tento zadní panel, který jsme pro vás vyřezali, je obvykle menší než samotná skříň.
- Krabice o rozměrech 24×20 palců nemá zadní stěnu o rozměrech 24×20 palců.
- Aby se zajistil dostatek prostoru pro upevňovací šrouby a okrajovou vůli, má panel obvykle rozměry blíže k 22×18 palců.
Pokud rozložení vašich dílů vyžaduje montážní prostor o rozměrech 24×20 palců, budou vaše díly přesahovat okraj panelu. Ujistěte se, že vycházíte z rozměrů zadního panelu, nikoli z vnějších rozměrů krabice.
Jaké faktory snižují vnitřní prostor skříně?
Ještě než vůbec namontujete jediný díl, několik konstrukčních prvků vám zabere místo.
Odolnost proti povětrnostním vlivům (stupně ochrany NEMA a IP)
Pokud bude skříň umístěna venku, musí mít vysoký stupeň krytí podle normy NEMA nebo IP, aby do ní nepronikla voda, jak je uvedeno v Definice typů krytů podle normy NEMA.
U vysoce kvalitních skříní se používají silná a těžká gumová těsnění. Tato vodotěsná těsnění zapadají hluboko do rámu dveří. Když dveře zavřete, toto silné těsnění se stlačí přesně do prostoru, o kterém jste si mysleli, že je volný.
Materiál krabice: plech vs. plast
Výběr materiálu ovlivňuje vnitřní objem. Jelikož se specializujeme na zpracování plechu, s tímto rozdílem se setkáváme často. Kov je neuvěřitelně pevný. Skříň z uhlíkové nebo nerezové oceli může mít velmi tenké stěny (například tloušťky 14 gauge) a přesto vydrží i silné nárazy, čímž maximalizuje váš vnitřní prostor.
U plastu je to jiné. Aby byla skříň z polykarbonátu nebo sklolaminátu dostatečně pevná pro průmyslové použití, musí výrobce stěny výrazně zesílit, čímž se uvnitř zmenší prostor ve srovnání s kovovou skříní se stejnými vnějšími rozměry.
Zde je stručné srovnání toho, jak volba materiálu ovlivňuje vaši skříň:
| Funkce | Plechové skříně | Plastové skříně |
|---|---|---|
| Tloušťka stěny | Velmi tenký (např. 14-gauge) | Silný (pro zachování pevnosti konstrukce) |
| Vnitřní užitná plocha | Maximalizováno | Zřetelně sníženo |
| Odolnost | Vysoká odolnost proti nárazům | Pevné, ale vyžaduje silnější stěny |
Panty, zámky a šrouby
Hardware zabírá nejvíce místa. Možná si myslíte, že máte k dispozici prostornou skříň, ale podívejte se pozorně na technické parametry.
Brzy narazíte na překážky:
- Ohýbané kovové hrany (okraje dveří) vyčnívají dovnitř.
- Silné svařované panty, které zabírají rohy.
- Vnitřní uzamykací mechanismy, které zasahují do tras kabelů.
- Kovové upevňovací šrouby přivařené k zadní stěně.
Všechny tyto součásti mohou bránit průchodu vysokého relé nebo sevřít silný vodič. Důrazně doporučujeme zkontrolovat technický výkres (nebo se zeptat výrobce), abyste zjistili, kde se tento hardware nachází.
5 kroků k výpočtu ideální velikosti krabice
Postupujte podle těchto pěti kroků, abyste přesně vypočítali velikost elektrické skříně:
Krok 1: Rozvrhněte si součástky
Začněte s prázdným nákresem. Vezměte si list papíru nebo použijte digitální CAD program.
Nakreslete hlavní součásti. Zahrňte jističe, PLC, relé a napájecí zdroje. Změřte šířku, výšku a hloubku každé součásti. Umístěte je na výkres co nejblíže k místu, kde budou nainstalovány.
Krok 2: Vytvořte prostor pro kabely a dodržujte pravidlo o poloměru ohybu kabelů
Kabeláž zabírá více místa, než by mnozí čekali. Silné napájecí kabely obvykle nelze vést v přímých liniích.
Silné vodiče mají potíže s ostrými ohyby o 90 stupňů. Pokud je k tomu donutíte, může dojít k prasknutí izolace nebo k selhání spoje. Potřebují širokou, plynulou křivku. Toto se často označuje jako poloměr ohybu a prostor pro ohyb. Jak uznává NFPA 70 (Národní elektrotechnický předpis), vedení kabelů a ohýbání vodičů musí být prováděno tak, aby nedošlo k jejich poškození a aby byly dodrženy instalační vzdálenosti v souladu s předpisy.
Z tohoto důvodu závisí hloubka a výška skříně na tloušťce přívodních kabelů.
- Například pokud provádíte těžké napájecí kabely o průřezu 4/0 AWG skrz standardní výřezy ve spodní části skříňky, obvykle potřebujete alespoň 6 až 8 palců volného, prázdného prostoru jen kvůli té zatáčce.
- Pokud namontujete součástky příliš blízko ke dnu, ty kabely se tam nevejdou.
Krok 3: Nechte své vybavení dýchat
Elektronika vydává teplo. Teplo způsobuje opotřebení elektroniky. Je třeba nechat v krabici volný prostor o rozměrech 20% až 30%, aby mohl cirkulovat vzduch.
Uvedu vám příklad z praxe z jednoho projektu pro klienta. Frekvenční měnič (VFD) o výkonu 5 HP v jedné továrně se neustále přehříval a vypínal v těsné skříni o rozměrech 16×16 palců. Vyrobili jsme pro ně novou skříň o rozměrech 20×16 palců, přičemž jsme zachovali naprosto stejné uspořádání komponentů.
Díky tomuto malému prostoru navíc se vnitřní teplota snížila o 15 °F. Spouštění se okamžitě zastavilo.
Krok 4: Zohledněte typ upevnění a prostor pro otevření dveří
Kam se ta skříňka dá? Pro malou nástěnnou skříňku platí jiná pravidla než pro těžkou podlahovou skříň.
Jednou z hlavních pastí je však to, že se zapomíná na prostor potřebný pro otevření dveří. Lidé často přizpůsobí rozměry skříně přesně na stěnu, ale zapomenou na průchod před ní.
Pokud si pořídíte skříň s těžkými kovovými dveřmi o šířce 36 palců, potřebujete k jejich pohodlnému otevření 36 palců volného prostoru v uličce. Pokud je vaše ulička úzká, dveře narazí do zdi nebo do stroje. Jaké je jednoduché konstrukční řešení? Často doporučujeme postavit skříň s dvojitými dveřmi, aby se každá strana otevírala pouze o 18 palců.
Krok 5: Zohledněte přístup pro údržbu a budoucí rozšíření
Výpočty máte téměř hotové. Nyní musíte zohlednit praktický přístup pro údržbu. Představte si, že se za dva roky nějaká součástka pokazí. Vejdou se technikovi dovnitř ruce a šroubovák, aby mohl tuto součástku vyměnit? Pokud si o ocelové stěny nebo dráty odře klouby, je vaše skříňka příliš malá.
Na závěr nezapomeňte počítat s budoucími rozšířeními. Doporučujeme ponechat na zadní stěně rozvaděče volné místo o rozměrech alespoň 20%. Je pravděpodobné, že v budoucnu budete muset přidat další relé, svorkovnici nebo jistič. Pořídit si dnes větší rozvaděč je neuvěřitelně levné. Naproti tomu vybourat a vyměnit přeplněný rozvaděč příští rok je velmi nákladné.
Běžné standardní velikosti, se kterými se setkáte
Zde je stručný přehled běžných standardních rozměrů skříní NEMA (výška × šířka × hloubka v palcích) a jejich typických použití:
| Standardní rozměry (V × Š × H) | Typické aplikace |
|---|---|
| 16 × 16 × 8 | Ideální pro malé rozvodné skříně nebo instalace s jedním frekvenčním měničem. |
| 20 × 16 × 8 | Vhodné pro kompaktní ovládací panely s minimálním vedením kabelů. |
| 24 × 20 × 10 | Pracovní kůň v oboru pro standardní PLC a středně velké řídicí panely. |
| 30 × 24 × 12 | Pevná skříň střední velikosti, která nabízí větší hloubku pro vyšší komponenty. |
| 36 × 30 × 12 | Běžné u větších průmyslových automatizačních systémů a při vedení těžkých kabelů. |
Pohyb mezi standardními velikostmi
Tady je jeden velmi častý problém. Podle vašich výpočtů potřebujete zhruba 22 palců místa. V katalogu se ale prodávají pouze skříňky o rozměrech 20 palců nebo 24 palců. Co uděláte?
Použití menšího rozměru je zpravidla bezpečné pouze v případě, že v systému chybí součásti, které výrazně generují teplo, jsou použity vysoce ohebné vodiče a neplánujete v budoucnu žádné rozšíření. V opačném případě zvolte rozměr až 24 palců. Riskovat nebezpečí požáru se prostě nevyplatí kvůli nepatrné úspoře nákladů.
Kdy byste měli připlatit za nestandardní rozměry?
Někdy standardní rozměry prostě nestačí. Možná máte k dispozici neobvyklý, úzký prostor na zdi, nebo jsou vaše mohutné svazky kabelů prostě příliš tlusté na to, aby se vešly do standardní krabice.
Přestaňte se snažit to násilím vměstnat. Možná je na čase objednat si skříňku na míru.
Pokud nakupujete u tradičního distributora, objednávka skříně na míru může být dražší o 30% až 50% a prodloužit dodací lhůtu o 3 až 4 týdny.
Pokud však spolupracujete přímo s výrobcem plechových dílů, jako je ShincoFab, pravidla se mění. Protože laserové řezačky a ohýbačky provozujeme přímo na místě, úprava rozměru o 2 palce nevyžaduje rozsáhlou změnu v dodavatelském řetězci. Pokud máte konkrétní prostorové omezení, je nechat si vyrobit krabici na míru přímo u výrobce často rychlejší a nákladově efektivnější, než si myslíte.
Závěr
Výběr správné velikosti skříně nemusí být hádankou. Pokud budete při návrhu postupovat od zadního panelu směrem ven a ponecháte si dostatek prostoru pro kabely, odvod tepla a budoucí rozšíření, ušetříte si spoustu starostí.
Pokud vám výpočty naznačují, že standardní rozměry nebudou vyhovovat, nebo pokud prostě potřebujete poradit s řešením na míru, rádi vám pomůžeme. V naší továrně ShincoFab, specializující se na zpracování plechu, každý den vyrábíme elektrické skříně na míru – od surové oceli až po hotový výrobek.
Víme, jak efektivně proměnit váš návrh v krabici, která bude ve výrobě skutečně fungovat. Zašlete nám své rozměry a postaráme se o to, aby vaše zařízení bylo správně chráněno hned na první pokus.
