Я проработал несколько лет в цехе по изготовлению листового металла на ShincoFab, проектирование, лазерная резка и устранение неисправностей в промышленных электрических щитах. Я на собственном опыте видел, к чему приводит ситуация, когда заказчик присылает нам чертеж коробки, которая просто слишком мала. Это приводит к перегоранию проводов, выходу оборудования из строя и потере тысяч долларов на перепроектирование. Я хочу помочь вам избежать этих неприятностей.
В этом руководстве я расскажу вам, как правильно выбрать размер электрического шкафа, не тратя лишних денег и не занимая лишнее место.
Вы узнаете, как разобраться в запутанных размерах из каталогов, о скрытых особенностях, которые «украдут» пространство в вашей комнате, а также о пяти простых шагах для расчета идеального размера с учетом реальных производственных допусков. К концу этой статьи вы узнаете, как правильно подобрать размер корпуса, чтобы ваше оборудование оставалось охлажденным, находилось в безопасности и его было легко отремонтировать.
Как рассчитать размер электрического шкафа
Чтобы правильно рассчитать размер электрического шкафа, нанесите расположение внутренних компонентов на схему распределительной панели. Добавьте от 6 до 8 дюймов на радиус изгиба проводов, оставьте от 20% до 30% свободного пространства для отвода тепла и учтите внутренние элементы, такие как петли, которые уменьшают полезное пространство.
Почему так важно правильно подобрать размер
Правильный подбор размеров корпуса позволяет сэкономить время и избежать дорогостоящих перепроектирований. На нашем заводе сталь и незаполненное пространство обходятся недорого. Перегрев электроники, затруднения при техническом обслуживании и необходимость изготовления нами замены панели, размер которой был выбран слишком мал, обходятся очень дорого.
Именно поэтому рекомендуется проектировать электрический шкаф, начиная с внутренней части.
Что на самом деле происходит, если вы ошиблись и слишком плотно упаковали коробку? Дело быстро принимает неприятный оборот. Вот что мы обычно видим, когда клиенты отправляют нам обратно поврежденные упаковки:
- Частотно-регулируемые приводы отключаются из-за перегрева: Электронные устройства выделяют тепло. Если нет свободного пространства для циркуляции воздуха, это тепло не может отводиться. Ваши диски перегреются и отключатся.
- Поврежденные уплотнители дверей: Толстые провода занимают много места. Если выпирающие провода сильно прижимаются к закрытой двери, они деформируют полиуретановый уплотнитель, который мы впрыскиваем в дверную раму. В результате вода и пыль могут легко проникнуть внутрь.
- Опасности, связанные с пожаром: Если в тесном пространстве разместить слишком много кабелей, они будут прижиматься к нагревающимся деталям или острым внутренним кронштейнам. Руководство OSHA по электробезопасности предупреждает, что неисправная стационарная электропроводка, старая электропроводка, а также проблемы с шнурами, вилками, розетками и выключателями могут привести к возникновению пожаров из-за короткого замыкания. Это представляет серьезную угрозу безопасности.`
Покупка корпуса на один размер больше — это самая недорогая страховка, которую только можно приобрести.
Как читать размеры электрических шкафов
Когда вы просматриваете каталог корпусов, крупные выделенные цифры могут ввести вас в заблуждение. Производители указывают внешние размеры. Но вас не интересуют внешние размеры. Вас интересует только полезное пространство внутри.
Внутренние и внешние размеры корпуса
Когда в каталоге указано, что размер коробки составляет 12×12 дюймов, имеется в виду только внешний размер. На самом деле полезное пространство не составляет 12×12 дюймов.
Как производители, мы знаем, почему: внутреннее пространство по своей сути оказывается меньше из-за процессов гибки и сварки.
Рассмотрим стандартный короб размером 24x20x10, соответствующий стандарту NEMA 4X. Снаружи он выглядит вместительным. Однако внутри высота и ширина уменьшаются примерно на 2 дюйма, а глубина — на 1,5 дюйма.
Почему? Потому что когда мы изготавливаем дверные створки на наших гибочных прессах с ЧПУ, устанавливаем сверхпрочные сварные петли и монтируем водонепроницаемые уплотнители, все эти элементы занимают это пространство. Глубина вашего корпуса, которая составляла 10 дюймов, внезапно уменьшается до 8,5 дюймов. Если вашему оборудованию требуется именно 10 дюймов свободного пространства, эта дверь не закроется.
Не забудьте про заднюю панель
Это один из самых важных параметров, о необходимости проверки которого мы предупреждаем наших клиентов перед оформлением заказа.
Автоматические выключатели и ПЛК не следует крепить непосредственно к наружной стенке корпуса. Их следует устанавливать на оцинкованную металлическую заднюю панель (или вспомогательную панель) внутри корпуса.
Эта задняя панель, которую мы вырезали для вас, как правило, меньше самого корпуса.
- Коробка размером 24×20 дюймов не имеет задней панели размером 24×20 дюймов.
- С учётом крепежных шпилек и зазора по краям размеры панели обычно ближе к 22×18 дюймов.
Если для размещения ваших деталей требуется монтажное пространство размером 24×20 дюймов, ваши детали будут выступать за край панели. Убедитесь, что вы рассчитываете исходя из размера задней панели, а не из размера внешней коробки.
Какие факторы приводят к уменьшению внутреннего объёма корпуса?
Есть несколько конструктивных особенностей, которые занимают место ещё до того, как вы успеете установить хотя бы одну деталь.
Защита от воздействия погодных условий (классы защиты NEMA и IP)
Если ваш блок будет установлен на улице, он должен иметь высокий класс защиты по стандарту NEMA или IP, чтобы предотвратить попадание воды внутрь, как указано в Определения типов корпусов по стандарту NEMA.
В корпусах с высоким рейтингом используются толстые и массивные резиновые прокладки. Эти водонепроницаемые уплотнители глубоко вдавливаются в дверную раму. Когда вы закрываете дверь, эта толстая прокладка сжимается именно в том месте, где, как вам казалось, оставалось свободное пространство.
Материал корпуса: листовой металл или пластик
Выбранный вами материал влияет на внутренний объём. Поскольку мы специализируемся на изготовлении изделий из листового металла, мы часто сталкиваемся с этим контрастом. Металл обладает невероятной прочностью. Корпус из углеродистой или нержавеющей стали может иметь очень тонкие стенки (например, 14-го калибра) и при этом выдерживать значительные нагрузки, что позволяет максимально увеличить внутреннее пространство.
С пластиком дело обстоит иначе. Чтобы изготовить коробку из поликарбоната или стекловолокна, достаточно прочную для промышленного использования, производителю приходится делать стенки значительно толще, в результате чего внутреннее пространство оказывается заметно меньше по сравнению с металлической коробкой тех же внешних размеров.
Ниже приводится краткое сравнение того, как выбор материала влияет на ваш корпус:
| Характеристика | Корпуса из листового металла | Пластиковые корпуса |
|---|---|---|
| Толщина стенок | Очень тонкий (например, 14-го калибра) | Толстый (для обеспечения прочности конструкции) |
| Внутренняя полезная площадь | Максимальный | Заметно уменьшилось |
| Долговечность | Высокая ударопрочность | Прочный, но требует более массивных стен |
Петли, замки и винты
Оборудование — главный «похититель» места. Вам может показаться, что у вас есть просторный корпус, но внимательно изучите технические характеристики.
Вы быстро столкнётесь с препятствиями:
- Загнутые края металлической конструкции (отводы дверей) выступают внутрь.
- Массивные сварные петли, занимающие углы.
- Внутренние запорные механизмы, мешающие прокладке кабелей.
- Металлические монтажные шпильки, приваренные к задней стенке.
Все эти детали могут заблокировать высокую шпильку или зажать толстую проволоку. Настоятельно рекомендуется ознакомиться с техническим чертежом (или уточнить у изготовителя), чтобы выяснить, где именно располагаются эти детали.
5 шагов для расчета идеального размера коробки
Выполните следующие пять шагов, чтобы точно рассчитать размер вашего электрического шкафа:
Шаг 1: Составьте схему расположения деталей
Начните с пустого макета. Возьмите лист бумаги или воспользуйтесь цифровым инструментом для САПР.
Нарисуйте основные компоненты. Укажите автоматические выключатели, ПЛК, реле и источники питания. Определите ширину, высоту и глубину каждого элемента. Расположите их на чертеже так, чтобы их расположение максимально соответствовало фактическому месту установки.
Шаг 2: Обеспечьте пространство для проводов и соблюдайте правило радиуса изгиба проводов
Провода занимают больше места, чем многие предполагают. Как правило, толстые силовые кабели невозможно проложить по прямой.
Толстые провода с трудом входят в крутые повороты под углом 90 градусов. Если их принудительно согнуть, изоляция может треснуть или соединение может выйти из строя. Им требуется широкая, плавная кривая. Это часто называют радиусом изгиба и пространством для изгиба. Как отмечается в NFPA 70 (Национальный электротехнический кодекс), прокладка кабелей и изгиб проводников должны осуществляться таким образом, чтобы избежать повреждений и обеспечить соблюдение установленных нормами монтажных зазоров.
В связи с этим толщина входящих кабелей определяет, какой глубины и высоты должен быть ваш корпус.
- Например, если вы прокладываете толстые силовые кабели сечением 4/0 AWG через стандартные выбивные отверстия в нижней части коробки, обычно требуется как минимум от 6 до 8 дюймов свободного пространства просто ради поворота.
- Если вы установите детали слишком близко к дну, эти кабели не поместятся.
Шаг 3: Обеспечьте своему снаряжению пространство для «дыхания»
Электронные устройства выделяют тепло. Тепло приводит к износу электронных устройств. Необходимо оставить пустым пространство от 20% до 30% внутри коробки, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха.
Приведу реальный пример из одного из проектов для клиента. Частотно-регулируемый привод (ЧРП) мощностью 5HP на одном из заводов постоянно перегревался и отключался из-за тесноты в корпусе размером 16×16 дюймов. Мы изготовили для них новый корпус размером 20×16 дюймов, сохранив при этом точно такую же компоновку компонентов.
Этот небольшой запас пространства позволил снизить внутреннюю температуру на 15 °F. Срабатывание защиты прекратилось сразу же.
Шаг 4: Учтите тип крепления и зазор для открывания двери
Куда пойдет эта коробка? К небольшой настенной коробке применяются другие правила, чем к тяжелому напольному шкафу.
Однако здесь существует одна серьезная ловушка, связанная с тем, что люди не учитывают пространство, необходимое для открывания двери. Часто люди идеально подбирают размер коробки под стену, но забывают о проходе перед ней.
Если вы приобретаете шкаф с массивной металлической дверью шириной 36 дюймов, для удобного открывания двери потребуется 36 дюймов свободного пространства в проходе. Если проход узкий, дверь будет упираться в стену или оборудование. Как легко решить эту проблему при изготовлении? Мы часто рекомендуем изготавливать корпус с двойными дверями, чтобы каждая из них открывалась наружу всего на 18 дюймов.
Шаг 5: Учет потребностей в доступе для технического обслуживания и будущего расширения
Расчеты почти завершены. Теперь необходимо учесть практические аспекты доступа для технического обслуживания. Представьте, что через два года какая-то деталь выйдет из строя. Сможет ли техник без затруднений просунуть руки и отвертку внутрь, чтобы заменить эту деталь? Если он поцарапает костяшки пальцев о стальные стенки или провода, значит, ваш корпус слишком мал.
И, наконец, предусмотрите возможность будущих модернизаций. Мы рекомендуем оставить на задней панели свободное место размером не менее 20%. Скорее всего, со временем вам понадобится установить дополнительное реле, клеммную колодку или автоматический выключатель. Купить коробку большего размера сегодня обойдется невероятно дешево. А вот демонтировать и заменить переполненную панель в следующем году — дело очень дорогое.
Распространенные стандартные размеры, с которыми вы столкнетесь
Ниже приведена краткая таблица с распространёнными стандартными размерами корпусов NEMA (высота × ширина × глубина в дюймах) и их типичными областями применения:
| Стандартные размеры (В × Ш × Г) | Типовые применения |
|---|---|
| 16 × 16 × 8 | Идеально подходит для небольших распределительных коробок или установок с одним частотно-регулируемым приводом. |
| 20 × 16 × 8 | Подходит для компактных панелей управления с небольшим объемом прокладки проводов. |
| 24 × 20 × 10 | Надежный рабочий «лошадка» для стандартных ПЛК и панелей управления средней сложности. |
| 30 × 24 × 12 | Надежный вариант средних размеров, обеспечивающий больше места для высоких компонентов. |
| 36 × 30 × 12 | Часто используется в крупных системах промышленной автоматизации и при прокладке кабелей большого сечения. |
Выбор между стандартными размерами
Вот очень распространённая проблема. По вашим расчётам вам нужно примерно 22 дюйма свободного места. Но в каталоге продаются только коробки размером 20 или 24 дюйма. Что делать?
Использование кабеля меньшего сечения, как правило, безопасно только в том случае, если в системе отсутствуют компоненты, выделяющие значительное количество тепла, используются провода с высокой гибкостью и не планируется дальнейшее расширение системы. В противном случае следует выбирать кабель сечением до 24 дюймов. Не стоит рисковать возникновением пожара ради незначительной экономии.
В каких случаях следует доплачивать за нестандартный размер?
Иногда стандартные размеры просто не подходят. Возможно, у вас есть необычное, узкое место на стене, или ваши огромные пучки кабелей просто слишком толстые для стандартной коробки.
Хватит пытаться втиснуть его силой. Возможно, пора заказать корпус, изготовленный на заказ.
Если вы покупаете у традиционного дистрибьютора, заказ корпуса нестандартного размера может обойтись на 30%–50% дороже и увеличить срок поставки на 3–4 недели.
Однако при прямом сотрудничестве с заводом по производству листового металла, таким как ShincoFab, правила меняются. Поскольку мы эксплуатируем лазерные резаки и гибочные прессы на собственном производстве, корректировка размера на 2 дюйма не требует масштабной перестройки цепочки поставок. Если у вас есть конкретные ограничения по пространству, изготовление коробки на заказ непосредственно у производителя зачастую оказывается быстрее и экономичнее, чем вы думаете.
Заключение
Выбор подходящего размера корпуса не должен превращаться в игру в угадывание. Если вы будете проектировать корпус, начиная с задней панели, и оставите место для проводов, отвода тепла и будущих модернизаций, то избавите себя от множества проблем.
Если ваши расчёты показывают, что стандартный размер не подойдёт, или если вам просто нужен совет по изготовлению корпуса на заказ, мы готовы помочь. На нашем заводе по обработке листового металла ShincoFab мы ежедневно изготавливаем электрические корпуса на заказ — от заготовки из стального листа до готового изделия.
Мы знаем, как эффективно превратить ваш чертеж в готовую коробку, которая действительно подойдет для использования на производстве. Пришлите нам свои размеры, и мы с первого раза обеспечим надлежащую защиту вашего оборудования.
