การออกแบบสิ่งที่แนบมาด้วยไฟฟ้า: 9 ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ

ในระบบอุตสาหกรรมและไฟฟ้าที่ทันสมัยสิ่งที่แนบมานั้นไม่เพียง แต่เป็นเปลือกเพื่อปกป้องส่วนประกอบภายใน แต่ยังเป็นอุปสรรคสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์และความปลอดภัยของบุคลากรอย่างมั่นคง การออกแบบอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมถึงปัจจัยหลายอย่างตั้งแต่การปรับตัวทางสิ่งแวดล้อมไปจนถึงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนตั้งแต่การเลือกวัสดุไปจนถึงการป้องกันสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ทุกรายละเอียดอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของระบบทั้งหมด บทความนี้จะสำรวจข้อควรพิจารณาที่สำคัญเก้าข้อในการออกแบบสิ่งที่แนบมาด้วยไฟฟ้าเพื่อช่วยวิศวกรและผู้มีอำนาจตัดสินใจเลือกอย่างชาญฉลาดในระหว่างกระบวนการออกแบบและคัดเลือก

 

 

เนื้อหา

1. โครงสร้างและการวางแผนอวกาศ

2. การปรับตัวของวัสดุและสิ่งแวดล้อม

3. การจัดการความร้อนและการออกแบบการกระจายความร้อน

4. ความปลอดภัยทางไฟฟ้าและความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)

5. การจัดการสายเคเบิลและการออกแบบส่วนต่อประสาน

6. การบำรุงรักษาและปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์

7. การออกแบบสถานการณ์ที่ป้องกันการระเบิดและพิเศษ

8. การเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนและซัพพลายเชน

9. การปฏิบัติตามกฎระเบียบและการรับรอง

 

 

1. โครงสร้างและการวางแผนอวกาศ

การออกแบบโครงสร้างเป็นพื้นฐานของแชสซีไฟฟ้าซึ่งกำหนดความเข้ากันได้ความสามารถในการปรับขนาดและความมีเหตุผลในการเดินสาย

• ขนาดมาตรฐาน: จัดลำดับความสำคัญการออกแบบขนาดที่สอดคล้องกับมาตรฐาน IEC เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับส่วนประกอบมาตรฐานอุตสาหกรรมเช่นราง DIN และเบรกเกอร์วงจรซึ่งสะดวกสำหรับการบำรุงรักษาและการเปลี่ยนในภายหลัง
• เค้าโครงแบบแยกส่วน: โดยการตั้งค่าพาร์ติชันที่เคลื่อนย้ายได้และเฟรมการติดตั้งแบบแยกส่วนโครงสร้างภายในของแชสซีสามารถปรับได้อย่างยืดหยุ่นซึ่งสะดวกสำหรับการเพิ่มอุปกรณ์และการลดและการขยายฟังก์ชั่น
• การใช้พื้นที่: ขอแนะนำให้จองพื้นที่ซ้ำซ้อนประมาณ 20% หลังจากการเดินสายเริ่มต้นเสร็จสมบูรณ์เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปหรือความไม่สะดวกในการบำรุงรักษาเนื่องจากความเข้มข้นของสายเคเบิลมากเกินไป

 

2. การปรับตัวของวัสดุและสิ่งแวดล้อม

การเลือกวัสดุจะต้องคำนึงถึงสภาพแวดล้อมของสถานการณ์แอปพลิเคชันเพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพระยะยาวของแชสซี

• การเลือกวัสดุ: แนะนำให้ใช้แผ่นเหล็ก FRP หรือชุบสังกะสีสำหรับสถานการณ์กลางแจ้งซึ่งมีความต้านทานและความแข็งแรงของสภาพอากาศที่ดี วัสดุ ABS สามารถใช้สำหรับโอกาสในร่มซึ่งมีฉนวนกันความร้อนที่ดีและคุ้มค่า
• ระดับการป้องกัน: ระดับ IP ถูกกำหนดตามสภาพแวดล้อมการติดตั้ง ระดับทั่วไปเช่น IP54 เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมทั่วไปในบ้านและ IP65 เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยฝุ่นหรือชื้นเพื่อให้แน่ใจว่าฝุ่นและน้ำต้านทานได้เป็นไปตามมาตรฐาน
• การออกแบบที่ทนต่อการกัดกร่อน: สำหรับพื้นที่ชายฝั่งหรือเกลือสูงแชสซีจะต้องผ่านการทดสอบสเปรย์เกลือซึ่งมักจะต้องใช้เวลา 96 ชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่าอายุการใช้งาน

 

3. การจัดการความร้อนและการออกแบบการกระจายความร้อน

การจัดการความร้อนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่มั่นคงของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ภายในแชสซีและทั้งโซลูชั่นการระบายความร้อนแบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุม

• การระบายความร้อนแบบพาสซีฟ: ช่องระบายอากาศจะต้องได้รับการออกแบบตามหลักการทางอากาศพลศาสตร์โดยปกติจะมีทางเข้าอากาศที่ด้านล่างและเต้าเสียบอากาศที่ด้านบนเพื่อกำจัดความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• การระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่: สำหรับอุปกรณ์ที่มีความร้อนสูงพัดลมหรือเครื่องปรับอากาศเฉพาะควรได้รับการกำหนดค่า การเลือกจะต้องขึ้นอยู่กับการคำนวณการสร้างความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำความเย็นตรงกับโหลด
• วัสดุนำไฟฟ้าด้วยความร้อน: แชสซีโลหะมีค่าการนำความร้อนที่ดีขึ้นและส่วนสำคัญสามารถมีครีบระบายความร้อนในตัวเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนโดยรวม

 

4. ความปลอดภัยทางไฟฟ้าและความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)

ความปลอดภัยทางไฟฟ้าและการออกแบบความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการป้องกันอุบัติเหตุและการรบกวนของอุปกรณ์

• การออกแบบสายดิน: จะต้องตั้งค่าเทอร์มินัลดินแดนอิสระเพื่อป้องกันการรบกวนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือความเสี่ยงต่อแรงกระแทกไฟฟ้าส่วนบุคคลที่เกิดจากพื้นดินทั่วไป
• การออกแบบการแยก: เมื่อการเดินสายภายในช่องสัญญาณปัจจุบันที่แข็งแกร่งและอ่อนแอควรมีความแตกต่างและควรติดตั้งเลเยอร์การป้องกันโลหะบนเส้นสำคัญเพื่อยับยั้งการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
• การป้องกันโอเวอร์โหลด: กำหนดค่าฟิวส์และเบรกเกอร์อย่างสมเหตุสมผลและตั้งค่าตรรกะการป้องกันแบบแบ่งส่วนเพื่อปรับปรุงความทนทานต่อความผิดพลาดโดยรวมและความสามารถในการตอบสนองของระบบ

5. การจัดการสายเคเบิลและการออกแบบส่วนต่อประสาน

เค้าโครงสายเคเบิลทางวิทยาศาสตร์และการออกแบบส่วนต่อประสานไม่เพียง แต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้าง แต่ยังช่วยในการบำรุงรักษาและการแก้ไขปัญหาในภายหลัง

• การวางแผนท่อลวด: การออกแบบการแยกสายไฟในแนวตั้งและแนวนอนถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนสัญญาณที่เกิดจากการข้ามสายเคเบิลและปรับปรุงความเรียบร้อยของสายไฟ
• อินเทอร์เฟซด่วน: สำหรับฉากกลางแจ้งหรือบนมือถือปลั๊กการบินสำเร็จรูปหรือขั้วต่อกันน้ำระดับ IP สามารถกำหนดค่าเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้และการเปลี่ยนง่าย
• ระบบการติดฉลาก: พอร์ตและสายเคเบิลทั้งหมดจะต้องติดป้ายอย่างถาวรตามมาตรฐาน ISO 2063 สำหรับการระบุและการจัดการระยะยาว

 

6. การบำรุงรักษาและปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์

การออกแบบการบำรุงรักษาที่ดีไม่เพียง แต่ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มประสบการณ์ผู้ใช้

• หน้าต่างการบำรุงรักษา: เลือกโครงสร้างประตูเปิดด้านหน้าหรือเปิดด้านข้างตามพื้นที่การติดตั้งเพื่ออำนวยความสะดวกในการเข้าถึงอุปกรณ์และเครื่องมือในทิศทางที่แตกต่างกัน
• พื้นที่การทำงาน: ควรสงวนพื้นที่การทำงานของเครื่องมือที่เพียงพอ (อย่างน้อย 50 มม.) ไว้ภายในเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องมือเช่นไขควงและประแจสามารถหมุนได้อย่างอิสระ
• การสร้างภาพสถานะ: หน้าต่างการสังเกตถูกตั้งค่าบนตัวประตูและวัสดุสามารถเลือกได้จากกระจกป้องกันการระเบิดหรือโพลีคาร์บอเนตซึ่งสะดวกสำหรับการตรวจสอบสถานะการทำงานภายในโดยไม่ต้องเปิดประตูบ่อยครั้ง

 

7. การออกแบบสถานการณ์ที่ป้องกันการระเบิดและพิเศษ

สำหรับสภาพแวดล้อมการใช้งานพิเศษเช่นสารเคมีการขุดหรืออุปกรณ์ทางทะเลจะต้องตรงตามข้อกำหนดการป้องกันที่สอดคล้องกัน

• การรับรองการระเบิด: ในพื้นที่ที่ติดไฟได้และระเบิดโครงสร้างแชสซีจะต้องสอดคล้องกับมาตรฐาน ATEX หรือ IECEX การระเบิดที่ป้องกันได้รวมถึงโครงสร้างการปิดผนึกและการออกแบบพอร์ตการบรรเทาแรงดัน
• การออกแบบที่กันแผ่นดินไหว: อุปกรณ์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งทางรถไฟหรือการสั่นสะเทือนควรติดตั้งวงเล็บดูดซับแรงกระแทกและตัวเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบคลายหรือความเสียหาย

 

8. การเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนและซัพพลายเชน

การออกแบบเหตุผลควรคำนึงถึงทั้งการควบคุมต้นทุนและประสิทธิภาพของห่วงโซ่อุปทาน

• การออกแบบแบบแยกส่วน: ลดชิ้นส่วนที่กำหนดเองให้ความสำคัญกับโมดูลและอุปกรณ์เสริมที่ได้มาตรฐานและลดต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษา
• การจัดซื้อในท้องถิ่น: ขอแนะนำให้ร่วมมือกับซัพพลายเออร์ท้องถิ่นสำหรับส่วนประกอบสำคัญเช่นเปลือกโลหะแผ่นและชิ้นส่วนมาตรฐานเพื่อลดรอบการส่งมอบและเพิ่มความเร็วในการตอบสนอง

 

9. การปฏิบัติตามกฎระเบียบและการรับรอง

การสร้างความมั่นใจว่าการออกแบบผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐานทั้งในและต่างประเทศที่เกี่ยวข้องเป็นพื้นฐานสำหรับการเข้าถึงตลาด

• มาตรฐานบังคับ: ตัวอย่างเช่นตลาดอเมริกาเหนือจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐาน UL 508A และ NEMA 250 และตลาดจีนจะต้องอ้างถึงมาตรฐานแห่งชาติเช่น GB\/T 4208
• การตรวจสอบการทดสอบ: หลังจากการออกแบบเสร็จสิ้นการทดสอบประเภทจะต้องดำเนินการครอบคลุมรายการต่างๆเช่นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิความต้านทานความดันและความแข็งแรงเชิงกลเพื่อให้แน่ใจว่าการปฏิบัติต่าง ๆ ตรงตามความปลอดภัยและข้อกำหนดด้านความมั่นคง

 

 

การออกแบบแชสซีไฟฟ้าเป็นงานด้านวิศวกรรมสหสาขาวิชาชีพที่ต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับกลไกโครงสร้างทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าอุณหพลศาสตร์การยศาสตร์และด้านอื่น ๆ ผ่านกลยุทธ์การออกแบบที่เป็นระบบและการใช้งานด้านวิศวกรรมที่ได้มาตรฐานไม่เพียง แต่ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของระบบไฟฟ้าจะได้รับการปรับปรุง แต่ยังสามารถลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่ตามมาและความเสี่ยงในการดำเนินงานได้อย่างมีนัยสำคัญ สำหรับนักออกแบบด้านวิศวกรรมโดยการรวมปัจจัยสำคัญเก้าประการข้างต้นเท่านั้นที่สามารถแก้ปัญหาระบบที่ดีที่สุดได้ในสถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน