仪表电气控制柜的组装及抗干扰措施

张延杰 李庆亮

摘 要：文章重点就仪表电气控制柜的组装和一些抗干扰进行了阐述和分析，就如何利用常用的检测仪表快捷地查找出故障点，以便尽快地恢复生产进行了探析。

关键词：制造 装配 故障点查找方法

随着计算机技术的发展，越来越要求在电气系统中对电气柜内的各种工作状态、温湿度进行高精度的控制。因为在电气系统中，由于温度过高、过低引起的元件失效或由于温度过高而引起的爬电、闪络事故时有发生。严重影响了系统的安全，造成巨大的损失。在高低压成套开关设备控制柜体内安装控温、除湿设备，可以有效地避免这些故障的发生，保障企业的生产安全，产生良好的经济效益和社会效益。

1控制柜中元件布局设计

机柜中元件、部件在安装板上如何布置，这涉及到众多因素，诸如对使用者来说是否操作及维修方便，散热是否通畅，机柜的重心是否稳定，各部件间的布线是否方便，以及是否电磁干扰较小。各类元件、部件一般在柜内如下安放布局：大体积大质量的变压器、驱动器类部件应优先占位安放，位置应尽量降低高度，使柜子整体保持低重心。它们均应尽量远离易受干扰的PLC和各种专用放大器。大变压器一般不放在安装板上，可安放在柜底部架设的角钢支架上。它们的安放位置还应尽量保持位于柜内通风时空气流动的路线上，以利散热良好。PLC类一般放在最上部，这可使其三面无其他元件，可大大减小受干扰的情况。开关类低压电器从操作和维护方便考虑，一般分类集中安放。其中空气开关是手动操作元件，安放位置不宜过高或过低，以方便操作者。接线端子及对柜外引出电缆插座宜放在最下部，便于从柜底部活动盖板处向外引线。专用放大器和接口模块应尽量远离强干扰源。所有元件、部件的布局应尽量遵循接线最短的原则，这是减小干扰的最基本保证。

2控制柜中布线设计

2.1减小回路的布线网孔

电路中电源和负载间要构成回路才能传递电能，这一回路是用导线连成的一个闭环网孔。当导线环中有交变电流通过时，环面积中会产生交变磁通，如果弱电部件处于环面积网孔包围之中，干扰磁通就会在弱电部件的电路中产生干扰电动势。例如220V交流电，其峰值为311V，峰峰值为622V；380V交流的峰值为537V，峰峰值为1074V，而一般交流电源电流可达几安至几十安甚至上百安，这样强的干扰流过环路，若毫伏放大器或PLC正好被包围在网孔中，带来的干扰简直就是灭顶之灾。另外，张开的网孔不仅会产生干扰，还会接收外界干扰进入自身回路。由此可知，一个强电回路的布线必须使其布线造成的网孔最小，简便有效的方法就是使用绞合线布线，例如单相220V交流电源的L和N线使用双绞线连通电源到负载，同样三相380V交流可使用三绞线连接布线。例如，交流220V电源的L和N线，一般为节省起见只在L线上加一只空开进行控制，而空开在盘上是集中安放的，从电源开始L线使用一根线直上空开，由空开出来再到负载，而负载处的N线则以其他路径回到电源N。由于L线和N线的路径不同，会使两线间存在相当大的网孔，从而造成干扰。

2.2避免接线的迂回绕弯

迂回绕弯的布线实际上是构成了一匝线圈，也易于产生和接收电磁干扰。例如原理图中常有这样的电路结构，空开在最上面，下边是接触器，再下面是接线端子外接电动机。实际施工时若将空开和接触器在同一“格子”呈横向排列安放，按一般布线习惯这时布线走向为：格子上方线槽进线→空开上端子→空开下端子→格子下方线槽→竖向线槽→格子上方线槽→接触器上端子，这种布线在上下线槽间形成了闭环，易产生干扰。较好的方法应是，元件布局时就把空开放在上边格子中，接触器放在下边格子中，这样接线就短而直，无绕环存在。另外，一般习惯使用空开时为上端进线下端出线，有时为保持这种习惯会造成布线迂回绕弯。从抗干扰的角度出发，也可采用下端进线上端出线，可消除布线闭环。需要注意的是，一般空开都是允许反向使用的，而且不会降低空开的使用容量，但也有些空开不允许反向使用，应注意区分。

2.3安装板背面的布线

常用的仿威图式机柜，其安装板嵌入机柜时是位于较深处，距机柜后背门板约有100mm。安装板一般为3mm厚钢板镀白锌制成，是很好的电磁屏蔽材料，它将机柜在深度方向隔成了两个屏蔽室，所以把某些强干扰的动力线在安装板背面走线，也是一种减轻干扰的方法。实施时可在安装板上适当的地方开圆孔，需要转入反面布线的电缆由此口进入，在反面走线到达目的地后再开一孔钻出，返回安装板正面接线。这种方法常用于进入机柜的较粗的动力电缆，在机柜正面无法正常布线。

3抗干扰的其他措施

3.1线性电源和开关电源

线性电源是由变压器降压，整流滤波后由线性元件稳压而成，体积大，质量重，价高，效率低，稳压性能好，纹波小，寿命长。开关电源是将交流电源直接整流滤波，然后产生出频率较高的振荡（几十KHz～100KHz左右），再经高频变压器降压，整流滤波后输出直流。其特点为体积小，质量轻，价格低，效率高，纹波较大，稳压性能较差，故障率相对较高。对于要求稳压精度高、干扰小的模拟量模块以及直流给定电压宜采用线性电源；功率驱动类及感性负载（如电磁阀、接触器、继电器等）相对对干扰不太敏感的部件，可使用开关电源。常见到设计中全部使用开关电源的情况，值得权衡一下利弊。

3.2滤波、续流和吸收

为直流电源的各负载处并上滤波电容，可选用CBB或独石类电容，其高频特性好，寿命长，不宜使用铝电解电容器。为感性元件（继电器、电磁阀等）加装续流二极管（二极管反向并联在线圈上，即二极管的负极接线圈电源的正端），对于继电器，有的产品已内附续流二极管（例如HH52P—FL型），使用方便，可优先选用；对于电磁阀，应在阀座处（可在阀插头内部）加装续流二极管，使续流冲击就近完成，干扰较小。续流二极管不要加在机柜对外出线的端子处，因为此处离现场的阀很远。使用交流接触器时，可优选厂家提供的线圈电流抑制器模块，例如施耐德公司给出了RC模块（阻容吸收）、变阻器模块、二极管模块、双向峰值限制二极管模块等四种类型，可根据需要查阅相关手册选用。

4结束语

电磁干扰往往具备复杂性、隐蔽性、随机性、不可重复性等特点，对系统能否稳定运行会造成很大威胁，应引起足够重视。在系统设计阶段和施工阶段都应投入足够的人力物力，始终如一贯彻执行抗干扰的要求，否则等到在调试阶段出现干扰再去返工，将会很难收拾。

参考答案：

[1]王海亮.精通Oracle10g系统管理[J]，中国科技.2012

[2]冯雪平.电动机软启动器控制柜故障处理[J]，现代电子工程.2012