儀表電氣控制柜的組裝及抗干擾措施試探究

李鑫 常紅梅

摘 要：作者根據(jù)多年來實踐經(jīng)驗，重點闡述了儀表電氣控制柜的組裝方式。并總結(jié)出降低布線施工過程中電磁干擾的相關(guān)措施，希望為有關(guān)部門提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：儀表電器；控制柜；抗干擾

如何正確、合理組裝儀表電氣的控制柜，生產(chǎn)具備良好抗電磁的干擾能力裝置，已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計人員與制造施工單位重點關(guān)注的問題。文章依據(jù)作者的多年工作經(jīng)驗，對電氣控制柜的組裝，并對布線施工過程中降低電磁干擾的解決措施進(jìn)行了研究。

1 儀表電氣控制柜元件和部件的安裝布局設(shè)計

目前，儀表電氣控制柜的布線基本上都利用塑料走線槽的內(nèi)部線形式。通常是機柜內(nèi)部設(shè)置一張和正視平面一樣大的鋼板設(shè)計成安裝板，并在安裝板的四周設(shè)置一圈走線槽，依據(jù)板上元件的大小和多少不同，利用水平放置的走線槽分為幾個格子，各個格子之間安置元件與部件[1]。這樣儀表電氣控制柜的連線能夠四周在線槽內(nèi)部自由繞行布局。儀表電氣控制柜元件與部件在安裝板上怎樣布置，關(guān)系到許多因素，比如對應(yīng)用人員來講操作是否便捷，散熱效果是否良好，控制柜的中心穩(wěn)定情況如何等。儀表電氣控制元件和部件在柜內(nèi)的布局如下所述。首先，大體積、大質(zhì)量的變壓器和驅(qū)動器類型的部件應(yīng)該優(yōu)先放置，而且位置盡可能降低高度，讓柜子的總體保持較低重心。其要盡可能遠(yuǎn)離容易遭受干擾的可編程邏輯控制器與各項專用的放大器。另外大變壓器通常不要放在安裝板上，可以安置在柜低部的架設(shè)角鋼支架上。其安放位置必須盡可能位于柜內(nèi)的通風(fēng)流動線路上，提升散熱效果。其次，可編程邏輯控制器通常要放置在最上部，這樣可以使其的三面沒有其他元件，在很大程度上減低干擾。開關(guān)類型的低壓電器要從操作與維護(hù)便利方面考慮，通常分類集中安置。比如空氣開關(guān)作為手動操作的元件，安放的位置不可以過高或是過低，操作起來要方便。再次，接線端子和柜外的引出電纜插座應(yīng)該安置在最下部，方便從柜低部的活動蓋位置向外引線。對于專用的放大器與接口模塊應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離相對較強的干擾源。各個種類濾波器應(yīng)該盡可能靠近負(fù)載。最后，所有的元件和部件應(yīng)該盡可能依照接線最短的規(guī)則，從而降低干擾。

2 布線的設(shè)計和抗干擾防護(hù)措施

走線槽的布線形式經(jīng)管走線比較方便，可是應(yīng)用不合理也會造成一些干擾隱患。經(jīng)常應(yīng)用的線槽高度已經(jīng)達(dá)到了100毫米，該高度已經(jīng)接近或是超過了可編程邏輯控制器和很多部件的現(xiàn)實高度。這樣走線槽的布線工藝的平面布線已經(jīng)變得很復(fù)雜，演變成為一定高的立體布線，然而可編程邏輯控制器和所有的弱信號處理元件和部件是要埋藏于由導(dǎo)線組成的滲溝中進(jìn)行工作的，這樣導(dǎo)致抗干擾問題變得更為嚴(yán)重。要想降低布線的干擾，可以從以下幾個方面做起。

2.1 容易遭受干擾的弱電線與發(fā)射干擾的強電線的分開布線

比如可編程邏輯控制器的弱信號線與驅(qū)動器的強電線應(yīng)該盡可能分別安置在板的左右兩側(cè)的豎向走線槽中，將它們遠(yuǎn)離。要想保證該點，一定要先明確各個元件的布局，同時細(xì)化到接線端子與接插件位置，必須實現(xiàn)合理設(shè)計好弱點和強電的左右分區(qū)。

2.2 減小回路的布線網(wǎng)孔

電路中電源與負(fù)載之間要組成回路才可以傳遞電能，該回路是利用導(dǎo)線連接成為一個閉環(huán)網(wǎng)孔[2]。如果導(dǎo)線環(huán)中存在交變電流，那么環(huán)面積就會形成交變磁通。一旦弱電部件位于環(huán)面積網(wǎng)孔的包圍中，這樣干擾磁通必然在弱電部件電路里形成干擾電動勢。比如220V的交流電，峰值是311V，而峰峰值是622V。380V的交流電，峰值是537V，而峰峰值是1074V。通常情況下，交流電源的電流能夠達(dá)到幾安培甚至是上百安培，從而產(chǎn)生相對較強的干擾流過環(huán)路，如果毫伏的放大器或是可編程邏輯控制器剛好位于被包圍的網(wǎng)孔力面，造成的干擾可以說是滅頂之災(zāi)。除此之外，張開的網(wǎng)孔不但可以形成干擾，還可以接受外界的干擾輸入到自身回路。因此，強電回路的布線一定要使布線導(dǎo)致的網(wǎng)孔最小，最有效、簡單的措施就是利用絞合線完成布線。比如在單相220V交流電源中L、N線應(yīng)用雙膠合線完成電源和負(fù)載之間的連接，而三相380V的交流電源也可以應(yīng)用三角線完成布線設(shè)置。根據(jù)作者多年來的實踐經(jīng)驗，許多設(shè)計人員和施工單位都極少注重布線網(wǎng)孔造成的干擾，因此埋下系統(tǒng)抗干擾能力相對較差的隱患[3]。比如，交流220V電源中L、N線，通常為了節(jié)省資源，僅僅在L線上配以一個空開完成控制，然而空開在盤上必須集中安放，這樣從電源的L線開始利用一根線的直上空開，然后由空開出來之后到負(fù)載，此時負(fù)載位置的N線就會從其它相關(guān)途徑返回到電源N。因為L線與N線的途徑不相同，造成兩線之間存在比較大的網(wǎng)孔，進(jìn)而形成干擾。因此利用的措施就是從電源的開始為L和N線利用雙絞形式引出，一直到空開的上方時再將L線接空開，這時N線經(jīng)過緊貼此空開建立的一片接線的端子至格子的下方。此種方式能夠和空開下方的L線接著雙線絞合走線，完成相對嚴(yán)密的雙絞線的布線工藝。

2.3 接線盡量短、直，不可迂回繞彎

迂回繞彎式的布線會形成一匝線圈，比較容易形成與接收電磁干擾。比如原理圖中往往會存在此種電路結(jié)構(gòu)，其中空開在最上面，而下邊為接觸器，再下面就是接線的端子外接電動機。在現(xiàn)實施工過程中，如果把空開與接觸器布局在同一個格子上，而且采用橫向排列，這樣會比較容易形成干擾[4]。因此，元件、部件在布局過程中要將空開安置于上邊格子中，而接觸器要安置于下邊的格子中，此種接線就比較短，而且直，不易產(chǎn)生干擾。

3 結(jié)束語

總而言之，電磁干擾常常具有復(fù)雜性、隱蔽性和隨機性及不可重復(fù)性等多種特點，直接影響著系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，必須引起足夠重視。因此，在系統(tǒng)的設(shè)計時期與施工階段一定要加大人力、物力、財力的投入，嚴(yán)格落實抗干擾要求，只有這樣才可以從根本上解決干擾問題。

參考文獻(xiàn)

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[3]Ralph Morrison[美].接地與屏蔽技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013（29）.

[4]董天光.電磁干擾檢測與控制1000問[M].北京：人民郵電出版社，2011（8）.