軍用方艙配電箱的設(shè)計(jì)

王霜 高賢龍

（陜西省西安市航天科工集團(tuán)第六研究院二一O所，陜西西安 710065）

軍用方艙配電箱的設(shè)計(jì)

王霜 高賢龍

（陜西省西安市航天科工集團(tuán)第六研究院二一O所，陜西西安 710065）

在軍用電子設(shè)備方艙中，經(jīng)常需要為專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行電能分配，作為電能分配的配電箱同其他行業(yè)的配電箱之間有著很大的不同，首先要滿足專業(yè)系統(tǒng)的配電需要，也要能夠適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)輸環(huán)境。本文通過(guò)電子設(shè)備方艙配電箱的基本原理入手，總結(jié)了軍用實(shí)踐中積累的電子設(shè)備方艙配電箱設(shè)計(jì)方法，從箱體的剛強(qiáng)度、抗沖擊震動(dòng)、散熱、絕緣、接地、維修等方面進(jìn)行考慮，提出了建設(shè)性的設(shè)計(jì)建議。

軍用方艙 配電箱 設(shè)計(jì)

軍用方艙的配電箱在實(shí)際應(yīng)用中具有非常重要的作用，因此對(duì)于方艙配電箱的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也提出了各種為適應(yīng)特殊環(huán)境和用途的需求。如何設(shè)計(jì)出實(shí)用的方艙配電箱一直是專業(yè)人士關(guān)注的問(wèn)題［1］。配電箱是方艙電氣控制系統(tǒng)的總控制箱，將電能進(jìn)行分配，同時(shí)又能夠?qū)τ秒娫O(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制。對(duì)過(guò)載、過(guò)壓、漏電、短路等異常起到保護(hù)作用的一種集成配套裝置。一般來(lái)說(shuō)，配電箱由開(kāi)關(guān)部件、測(cè)量部件、電氣保護(hù)部件、箱體及輔助設(shè)備等構(gòu)成。其正常工作時(shí)能夠通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)模式進(jìn)行通、斷電路。當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)保護(hù)及時(shí)斷電并報(bào)警，箱體內(nèi)的測(cè)量裝置能夠?qū)Ω鞣N參數(shù)進(jìn)行顯示，對(duì)偏離工作范圍內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行提示。

在各類方艙中電氣設(shè)備數(shù)量較多，因此必須通過(guò)配電箱對(duì)電能進(jìn)行分配。從功率上看，配電箱從幾千瓦到數(shù)百千瓦不等；從安裝形式上來(lái)看，可以分為大型配電柜和標(biāo)準(zhǔn)配電組合、掛式或其他形式；而從電源方面來(lái)看，又分為單相交流供電、直流供電以及三相交流供電等。

而軍用方艙在設(shè)計(jì)時(shí)出于機(jī)動(dòng)性的考慮［2］，往往方艙內(nèi)的配電箱在設(shè)計(jì)上不同于一般民用配電箱，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式基本上可以歸納為兩種：壁掛式（配電箱）、機(jī)架式（配電組合）。配電箱（或配電組合）面板裝有輸入電源指示燈、電壓表、電流表、頻率表，選擇開(kāi)關(guān)，總電源開(kāi)關(guān)，各負(fù)載斷路器等。本文以30千瓦以下的壁掛式配電箱來(lái)討論其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。配電箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軍用方艙配電箱在設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足軍用需要，往往從箱體的剛強(qiáng)度、抗沖擊震動(dòng)、散熱、絕緣、接地、維修等方面進(jìn)行考慮。

1 箱體設(shè)計(jì)

配電箱是各種電氣設(shè)備及器件的裝載體，要能夠經(jīng)受整個(gè)箱體內(nèi)電氣設(shè)備及器件的重量，因此對(duì)于箱體的要求在強(qiáng)度上就顯得尤為重要?？紤]到箱體的重量，如果太大，就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行局部范圍的加強(qiáng)，這樣才能夠保障電氣設(shè)備及器件在特殊環(huán)境或運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)造成箱體破損的情況發(fā)生。

制作箱體的材料要選用優(yōu)質(zhì)鋼板，這種材質(zhì)重量較輕，而且其強(qiáng)度較高，便于加工，能夠按照?qǐng)D紙要求展開(kāi)下料后折彎，拼焊成箱體以及門兩個(gè)部分。

方艙壁內(nèi)應(yīng)預(yù)先埋置加強(qiáng)筋，提高艙壁載重量。在方艙壁合適位置上開(kāi)四至六個(gè)螺紋孔，通過(guò)螺紋孔將箱體的背板同方艙壁進(jìn)行連接，各種設(shè)備及器件采用螺紋孔進(jìn)行連接，確保了設(shè)備及器件的安裝強(qiáng)度和穩(wěn)定性，方便安裝及拆卸。軍用方艙在特殊環(huán)境下運(yùn)輸，其運(yùn)輸途中會(huì)產(chǎn)生較大的撞擊力和沖擊力，配電箱箱體內(nèi)設(shè)備及器件的安裝配件需要進(jìn)行穩(wěn)固安裝，加裝平墊圈和彈簧墊圈，以免出現(xiàn)松動(dòng)脫落。電工在進(jìn)行電氣裝配時(shí)也要保證設(shè)備及器件不會(huì)因震動(dòng)而脫落。

2 散熱設(shè)計(jì)

軍用方艙配電箱內(nèi)因裝配有發(fā)熱器件，所以必須充分考慮散熱情況。可以通過(guò)在箱體的上方或下方開(kāi)設(shè)排氣孔來(lái)增加設(shè)備的散熱能力，排氣孔可以加工成網(wǎng)格狀或銅網(wǎng)狀，以防止落入異物影響設(shè)備及器件工作。如果箱體內(nèi)配件發(fā)熱量較大，就需要安裝溫度控制繼電器，這樣當(dāng)箱體內(nèi)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，排風(fēng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，強(qiáng)行將高溫氣體向外送出，達(dá)到散熱的目的。

3 絕緣設(shè)計(jì)

配電箱的絕緣主要依靠電氣設(shè)備及器件自身的絕緣能力，安裝底板要選擇絕緣材料。對(duì)于個(gè)別器件，安裝期間如有裸露部分可能會(huì)出現(xiàn)漏電情況，也會(huì)出現(xiàn)同箱體進(jìn)行接通的情況。因此，需要通過(guò)對(duì)這類器件進(jìn)行加裝絕緣襯套以隔絕箱體保證絕緣。

4 接地點(diǎn)設(shè)計(jì)

為了確保供電設(shè)備的安全，在箱體內(nèi)通常會(huì)設(shè)計(jì)接地點(diǎn)。通過(guò)在箱體內(nèi)側(cè)壁焊接螺套，經(jīng)焊片、螺釘、墊圈將接地線同箱體進(jìn)行連接。

5 維修性設(shè)計(jì)

配電箱也會(huì)由于各種各樣的原因發(fā)生故障，因此維修工作成為了一個(gè)不可缺少的工作，這就需要配電箱在設(shè)計(jì)之初充分考慮系統(tǒng)設(shè)備及器件的維修操作難易程度。箱體內(nèi)的各種設(shè)備及器件在安裝之初就要充分考慮位置與布局，盡量將接線位置放在操作方便的位置上。同時(shí)，配電箱經(jīng)常采用斷路器來(lái)對(duì)整個(gè)箱體內(nèi)的電路進(jìn)行保護(hù)和分?jǐn)?，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)軌道進(jìn)行安裝，如果出現(xiàn)斷路器同門固定在一處的情況，對(duì)后續(xù)的維修和檢測(cè)都會(huì)造成一定的困難。

6 外觀設(shè)計(jì)

在軍用方艙內(nèi)一般都有專業(yè)的工作人員進(jìn)行工作，配電箱在設(shè)計(jì)時(shí)往往除了使用功能外，也考慮美觀大方的設(shè)計(jì)外觀［3］。在面板的布局上，元器件盡量按功能集中分布，按顯示在上，控制在下；指示燈在左，控制在右的順序排列。在箱內(nèi)的布局上，而將接線裝置放在下方，保險(xiǎn)裝置考慮操作方便的位置進(jìn)行安裝。在設(shè)備的表面處理上，出于防腐的考慮，應(yīng)對(duì)金屬表面進(jìn)行鍍鋅后噴涂，常見(jiàn)噴涂方式包括靜電粉末噴塑或噴漆，以防止氧化腐蝕。在板面印字上，為了考慮用戶的需要，應(yīng)該在箱體上采用印制或刻制的方式，字符橫向以器件中心線左右對(duì)稱分布，標(biāo)識(shí)在元器件的正上方或正下方。每個(gè)開(kāi)關(guān)和部件都有明確的操作提示符號(hào)或方向指示，印字采用絲網(wǎng)漏印工藝，文字高度、字體也考慮整個(gè)箱體需要及用戶需求，協(xié)調(diào)一致即可。在電工接線上，需根據(jù)電工操作規(guī)范進(jìn)行實(shí)施，要求整個(gè)設(shè)備線路布局合理，捆扎整齊。

7 結(jié)語(yǔ)

作為軍用方艙配電箱，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上必須滿足軍用的特殊要求，一方面既要保障設(shè)備及器件的良好運(yùn)行，另一方面也要能夠滿足軍用運(yùn)輸途中抗壓抗腐蝕等極端環(huán)境的需要。

［1］張國(guó)清.簡(jiǎn)單實(shí)用的電力配電箱［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，1997（3）.

［2］林立功，牟聿強(qiáng)，高永樂(lè)，陳雪梅.低壓直流配電技術(shù)分析及存在的問(wèn)題［J］.電工電氣，2010（3）.

［3］艾尼瓦·格依提.配電箱安裝施工中應(yīng)注意的問(wèn)題［J］.商品與質(zhì)量，2009（S3）.