1 電柜的電源部分設(shè)計

　　在設(shè)計電柜前，先要了解客戶的供電形式，一般的供電形式按照中線連接方式分3種：即TN系統(tǒng)，TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)，而我國較常采用的是TN—C系統(tǒng)。這3種系統(tǒng)的定義如下，TN—C系統(tǒng)：系統(tǒng)的地線和中線共用1根線，在電源側(cè)這根線與大地相連，俗稱三相四線制；TT系統(tǒng)：中線在電源側(cè)直接接地，地線單獨直接接地；IT系統(tǒng)：中線懸空，地線單獨接地。對于這樣的供電系統(tǒng)，由于沒有中線，需要有附加的隔離變壓器來提供1個中線。

　　西門子系統(tǒng)可以適合多種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但最好是采用TT結(jié)構(gòu)的三相五線制，這樣地線和零線分開，避免了因為三相電壓的不均衡而造成中線帶電，從而影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。電柜設(shè)計時也最好采用三相五線制結(jié)構(gòu)，它的輸入電壓有3種，400 V+-10％、415 V和480 V，通過電源模塊上面的撥碼來進行設(shè)定。輸入電源頻率為50～60 Hz。在中國的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中采用是380 V的TN結(jié)構(gòu)的三相四線制，這樣地線和零線共用1根線，這時地線的接地電阻至關(guān)重要，一般對數(shù)控機床而言，接地電阻要求在10 Ω以內(nèi)。同時對電柜中需要220 V的場合(比如空調(diào)等)，需要用附加的380 V轉(zhuǎn)220 V的變壓器降壓來得到220 V，原則上不允許用1根火線和1根零線來得到，因為這樣會在地線上形成大的電流，容易損害數(shù)控系統(tǒng)，對用戶電網(wǎng)上其他設(shè)備也是一種危險。對一些接地不能符合要求的地方，

建議采用隔離變廠獲器，避免接地不好對系統(tǒng)造成損害

　　根據(jù)電拒電源容量來選擇相應(yīng)截而積的進線電纜和地線，特別是地線截而積的選擇不要過細(xì)，否則會影響接地的效果。電源在進入驅(qū)動單元前要加合適的熔斷器來保護電源模塊，建議采川西門子推薦的快速熔斷器，也可以用相近參數(shù)的空氣開關(guān)來代替，但描注意選扦空氣開關(guān)的額定電流和反應(yīng)時間這組熔斷器是單獨保護驅(qū)動部分，不能和電柜里面其他電源部分共用表1是根據(jù)電網(wǎng)容斌推薦的接地線的截面積。

　　在電柜爪面除了強電以外.還需要用到24 V等弱電。電磁閥的控制信號和其他開關(guān)信號都使用的是24V電源。數(shù)控系統(tǒng)的部件也大部份使用24V電源，在設(shè)計時盡量使用2個分開的獨立電源，因為為愉入輸出信號在實際使用中有雙路的危險。如果使用同一個電源，短路時強大的短路電流會通過公用的電源影響到系統(tǒng)部件，從而換壞這些部件

2 電柜內(nèi)的空間布局

　　在電柜中為了防止電氣元件相互之問的電磁干擾，在設(shè)計時:要盡示把強電部件和弱電部件在空間上分開，西門子的驅(qū)動部分和其他的一終變頻器是電柜內(nèi)主要的干擾魏在空問上要與其他敏感的電氣部件保持大于200mm的安裝距離。PLC的輸人輸出模塊是電柜容易受千擾的部分，安裝時要把驅(qū)動的金屬外殼接到電柜的接地排卜，有條件的話可以把這些驅(qū)動部分安裝在電拒里的無漆鍍鋅板上，再用大面積的接地線把這收鍍鋅板連接在一起.然后接到電柜的接地排上。

　　驅(qū)動器的動力電纜在工作時會產(chǎn)生強大的電滋+擾，因而電源線要盡覺和其他線分開布線在接線時動力電纜從驅(qū)動模塊的下方走、而信號電纜從驅(qū)動卜方走，要盡址避免和動力電纜走同一線柄一其他的共控制電纜〔比如63.64等)用線扎綁扎到一起后從驅(qū)動的上方走，理想情況下，這些控制信號和編碼器反饋電纜之問要保持一定距離，如果在同一線槽走線時要保持一定距離。最好采用保持架，從驅(qū)動上方走的線不要搭驅(qū)動的金屬表面上。因為這樣會擋住驅(qū)動上方的通風(fēng)口。同時驅(qū)動在工作時金城表面溫度很高會損害電纜電，電柜里其他的信號電纜最好和動力電纜分翻開布置，可以在空間上垂直交又走線，但絕對不能平行于功力電纜走在問一個走線槽中。不能將價號電纜直接接經(jīng)過產(chǎn)生強磁場的裝置。比如電動機、變壓器等。盡可能將同一電路中未屏蔽的出線和回線相互繞在電氣柜中布置。

　　在電拒梁的線要越短越好。特別是電源的進線和電動機的動力線，如果電氣拒有電杭器和濾波器的話，這些器件要盡談錐近電源模塊和電源的進線處濾波器在工作時金屬表面處在帶電狀態(tài)，所以濾波器的接地更重要:柜內(nèi)過長的電源線不要盤在一起，避免天線效應(yīng)產(chǎn)生電磁于擾、對一些強的干擾源比如大的接觸器繼電器如果不能在空問卜隔離的話，可以考慮加上一個金屬的隔離板。防止互相干擾。

　　在電柜空間的布局上.除了要考慮電磁干擾以外，還要考慮散熱要求一系統(tǒng)要求，工作在40℃以下、溢度過病不僅容易損害系統(tǒng)硬件、還會降低驅(qū)動的輸出功率。驅(qū)動足電柜中需要散熱的主要元件。根據(jù)功率不同有幾種散熱方式、一般是采用內(nèi)部風(fēng)冷。風(fēng)的流向是從模塊的下部吹向上部.所以要在摸塊的上部和下部頂留至少100mm的空間用來散熱。現(xiàn)在大部份的電柜采用空調(diào)來散熱、也有采用熱交換器式的風(fēng)扇教熱。但山于排風(fēng)扇不能做到很好的密封，使得粉塵和潮濕的空氣能進入到電柜里面，空氣中的水分子凝結(jié)將會導(dǎo)致電氣部件的故障，因而只能在氣候千燥.環(huán)境整潔的車間內(nèi)使用這種方式散熱。其他地方盡最采用空調(diào)，空調(diào)大小的選擇和安裝位置直接影響到散熱效果，一般對西門子驅(qū)動來說，建議空調(diào)的功率按電源模塊的2%~3%來選擇安裝位置要盡可能地靠近電源模塊。因為電源模塊是發(fā)熱的主要部分。同時還得考慮空調(diào)出來的風(fēng)的流向。冷風(fēng)不能直接吹到摸塊上面，因為這洋會容易結(jié)露，圖1是空調(diào)正確的安裝方法。

3 電柜內(nèi)電磁兼容性的設(shè)計

　　除了上述在空間上盡獄減少電磁干擾以外。還得在屏蔽和接地方面采取相應(yīng)的措施保證滿足電磁兼容性要求。電磁旅蕎性除了保證自己設(shè)備免受電磁十?dāng)_而正常工作以外，還得保證不對外部電網(wǎng)和環(huán)境產(chǎn)生電進干擾，這就是國際上的電磁兼容性要求，簡稱EMC -良好的接地除了是保護操作者人身安個的必要條件以外。也是保護沒備和系統(tǒng)正常運行的必要條件。西門子所有的部件都需要良好的接地.接地時要保證接地線的截面積，通常電氣拒中各部件接地導(dǎo)線的截面積要大6 mm2，同時還要保證有良好的接觸，接線的線頭要采用端子結(jié)構(gòu)、采用敵日的黃綠顛色標(biāo)準(zhǔn)的接地電纜，不許串行連接，圖2是整個系統(tǒng)接地示意圖。所有的接地采用星形連接，連接到電扣里而的接地排上。接地排址好采川導(dǎo)電好的銅排。不能用電氣柜的底板代替。

　　良好的屏蔽也是減少電磁干擾的措施之一，如前所述變頻器驅(qū)動是主要的電磁干擾源，因而對他們的屏蔽很重要。伺服電動機的動力電纜應(yīng)采用解蔽電纜.特別是主軸的動力電纜一定要采川屏蔽電纜，否則會容易損害與它靠近的其他電氣元件，有時甚至?xí)p害主軸的編碼器。西門子的動力電纜都帶有屏蔽層。上而連接有一個喉箍，連接時把喉報周定在驅(qū)動電源的屏蔽架上(如圖3)，也可以把電攬的期料皮剝開.利用電纜固定支架把電纜的屏蔽網(wǎng)與電氣柜中的殼體緊密連接一對于傳愉模擬信號和數(shù)據(jù)電纜的兩端的屏蔽也必須接地。對接觸器、繼電器、電磁閥等其他電感部們的線圈應(yīng)直接連接限容元件，即常說的滅弧裝置。電抗器、濾波器和進線開關(guān)之間最好也要使用屏蔽電纜甲電杭器是保護驅(qū)動電源上作的的重要部件.對西門子驅(qū)功而言，5 kW和10W的電源模塊已經(jīng)內(nèi)置1個電批器，其他1號的電源需要單獨配的西門子電抗器、濾波器是防止驅(qū)動對外圍電路干擾的裝置。對于大于36kW的驅(qū)動，必須要使用濾波器、如果在電拒里面單獨使用的變頻器址好也要使用單獨的濾波器電氣柜內(nèi)其他需要濾波器的地方要另外增加濾波器，驅(qū)動的濾波器只能單獨提供給驅(qū)動用。

4 其他要注意的一些事項

　　電氣拒不僅是各種元器件集中的地方.也是這些電氣部件的保護層按閑家規(guī)定，電氣柜的防護等級要達(dá)到IP54標(biāo)準(zhǔn)，既要防護粉塵的有限授人。還要防止水和其他液體以任何角度的噴灑。特別是對些活動部件的密封設(shè)計，還要考慮電纜出線日的設(shè)計和密封二在電氣柜內(nèi)的布局上，要允分一考慮各部件的重量避免電氣柜頭重腳輕，受力不平衡;在一些強電電柜門上要有開門斷電裝置，保證人身安全對析門要川盡可能短的金屬編織線在電氣柜的高、中和低3個位置與電氣柜相連，保證叮衣的接地。對一典環(huán)境惡劣的地方還得增加一些檢側(cè)裝置。保證數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動部分運行在允許的環(huán)境下，一般要求運行溫度在0~40℃之問、環(huán)境粼度應(yīng)在90%以下。如果漢度超標(biāo)應(yīng)考慮增加合適的除艱設(shè)務(wù)有些高海拔地區(qū)(超過1000m)，還得考慮因為海拔高而帶來的功率卜降，同時因為氣降低會影響到電拒的冷卻效果。