馬寧芳 苗志強(qiáng)

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519070）

前言

冷凍冷藏大型機(jī)組一般室內(nèi)安裝，電控柜的防護(hù)等級一般在IP32即可滿足機(jī)組的使用要求，但是一些地鐵項(xiàng)目及特殊環(huán)境下使用的機(jī)組對電控箱的防護(hù)等級提出了更高的要求，例如要求防塵防濺水，防護(hù)等級至少達(dá)到IP54，因此電控柜在設(shè)計(jì)的各個(gè)方面都要進(jìn)行特殊處理，提升電控箱的防護(hù)等級。

1 設(shè)計(jì)要求

不同電氣設(shè)備的外殼為其安全使用提供了不同的防護(hù)等級[1]，電控箱的防護(hù)等級設(shè)計(jì)主要從防異物、防水兩個(gè)方面著手，按照表1要求， IP 54的防護(hù)等級需要防塵，防止濺水等級。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 電控柜組成

冷凍冷藏大型機(jī)組結(jié)構(gòu)分為箱體組件、箱門部件、進(jìn)線板組件、限位裝置、門鉸鏈、電器元件安裝板、電氣元件等組成。電控箱箱體統(tǒng)一采用金屬板材折彎后焊接而成，按電控箱長度不同，分為兩門、三門、四門、五門結(jié)構(gòu)，箱門部件通過鉸鏈安裝于箱體上?；窘Y(jié)構(gòu)如下圖1。

表1 防護(hù)等級標(biāo)準(zhǔn)要求[2]

2.2 提升防護(hù)等級設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電控箱的防護(hù)等級要達(dá)到IP 54要求，需要從防異物、防水兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，具體到電控箱的設(shè)計(jì)方面需要注意以下幾點(diǎn)：

1）電控箱箱體要采用滿焊處理，保證電控箱箱體組件自身的密封性；

2）保證電控箱箱門部件與箱體之間的密封，設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：

①密封材料的選取很重要，要滿足以下要求：材料本身的強(qiáng)度高、在壓力下不易損壞、材料壓縮發(fā)生彈性變形后恢復(fù)性好 、耐候性好、用于室外密封場合等要求。例如常用的閉孔氯丁發(fā)泡橡膠可滿足以上要求，常用于室外的密封場合。

②密封面設(shè)計(jì)，選取了密封材料后就要考慮密封面設(shè)計(jì)，以閉口發(fā)泡橡膠為例，因?yàn)殚]孔發(fā)泡橡膠質(zhì)地相對較硬，要保證密封防水，必須保證整個(gè)箱門每個(gè)邊都壓緊橡膠引起合適深度的變形，因此選擇線密封或者細(xì)長平面密封是保證密封有效的合理。

③密封壓入深度選擇，壓入深度與門鎖、門鉸鏈及箱體的折彎高度確定，當(dāng)選定了一款門鉸鏈后，保證門板與箱體水平的條件下，通過調(diào)整箱體側(cè)面的折彎高度來控制密封材料的壓入深度。具體壓入深度豎直后面門鎖部分有詳細(xì)說明。

3）客戶進(jìn)線口的密封

客戶進(jìn)線口的密封是比較難保證的，需要對外部施工進(jìn)行規(guī)范，嚴(yán)格要求客戶進(jìn)線連接方式按照安裝手冊進(jìn)行施工。一般設(shè)計(jì)方案是要求采用旋轉(zhuǎn)鎖緊接頭密封在封板上，封板與箱體之間采用密封墊進(jìn)行有效密封。旋轉(zhuǎn)鎖緊接頭的防護(hù)等級為IP 66，滿足IP 54的密封要求。

4）機(jī)組進(jìn)電控箱的相關(guān)線路密封

整機(jī)壓縮機(jī)動力線與弱電線進(jìn)電控箱一般都是通過波紋管及卡套接頭連接后進(jìn)電控箱，卡套接頭的密封等級為IP 66。所以此部分的密封設(shè)計(jì)也滿足要求。

5）電控箱箱門上安裝的相關(guān)電氣元件的密封

圖1 電控箱基本結(jié)構(gòu)

圖2 致密型與疏松型發(fā)泡橡膠結(jié)構(gòu)對比圖

圖3 密封壓入深度示意圖

箱體上的設(shè)計(jì)有交流電壓表、中央操作屏、信號燈等，本身元器件的防護(hù)等級是決定電控箱防護(hù)等級的重要元素之一，在進(jìn)行元器件選擇時(shí)必須保證元器件本身的防護(hù)等級高于或者等于電控柜的設(shè)計(jì)防護(hù)等級，另外元器件一般自帶密封墊，所以安裝方面密封是可以保證的，如果元器件沒有不帶密封，設(shè)計(jì)必須進(jìn)行考慮。

6）門鎖的密封

門鎖是決定電控箱密封的重要元器件之一，尤其控制電控箱門板是否與箱體面平行度相關(guān)。平行度又決定了箱體的密封性能、關(guān)門難度等。密封性能與關(guān)門難度及壓入深度存在以下關(guān)系如圖5，我們可以看到在壓入深度在3 mm以上時(shí)，已經(jīng)完全密封，此時(shí)的難度系數(shù)算是平緩，如果再繼續(xù)增加壓入深度，關(guān)門難度將直線上升。

因此門鎖的選擇極為重要，止口深度與壓入深度匹配，同時(shí)又能很好的控制關(guān)門的難度。其中能夠升降的門鎖是能夠很好解決關(guān)門困難的難題。

門鎖安裝面也要有效密封，如果門鎖沒有自帶密封墊，需要設(shè)計(jì)一款密封蓋，既能保證安裝面的密封，又能防護(hù)鎖芯，其中門鎖密封蓋的選擇需要滿足耐候、邵氏硬度在70以上。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用升降門鎖，控制箱門與箱體的平行度，同時(shí)設(shè)計(jì)密封材料壓入深度3 mm時(shí)，生產(chǎn)一款電控箱，按照相關(guān)規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件及方法[2]，進(jìn)行防護(hù)等級實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

第一位特征數(shù)字驗(yàn)證關(guān)于防止接近危險(xiǎn)部件的實(shí)驗(yàn)條件：直徑1.0 mm的試驗(yàn)金屬線不得進(jìn)入外殼，并與帶電部門保持足夠的間隙。

由于本論文討論的機(jī)組使用電壓時(shí)380 V，屬于低壓設(shè)備（額定電壓：交流不超過1 kV，直流不超過1.5 kV），同時(shí)本次試制的電控箱屬于全封閉狀態(tài)，無法從任何地方深入金屬絲，所以關(guān)于防止接近危險(xiǎn)部件的試驗(yàn)合格。

第一位特征數(shù)字驗(yàn)證關(guān)于防塵的實(shí)驗(yàn)條件：試驗(yàn)在防塵箱中進(jìn)行，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，灰塵沉積量和沉積地點(diǎn)，不影響設(shè)備正常操作及安裝使用。

圖4 進(jìn)線口設(shè)計(jì)方案示意圖

圖5 密封性能與關(guān)門難度與壓入深度關(guān)系

圖6 門鎖密封示意圖

圖7 試驗(yàn)后電控箱狀況圖

實(shí)驗(yàn)時(shí)將電控箱放入防塵箱中，密閉試驗(yàn)箱內(nèi)的粉末循環(huán)泵能使滑石粉懸浮，滑石粉用金屬方孔篩過濾。方孔篩直徑50 μm，篩孔尺寸為75 μm。本電控箱屬于箱體內(nèi)部氣壓與外部聯(lián)通，因?yàn)榘凑盏诙愅鈿ぴ囼?yàn)條件，持續(xù)8 h。

經(jīng)試驗(yàn)后，設(shè)備能正常操作，安全使用，試驗(yàn)合格。

第二位特征數(shù)字防水驗(yàn)證： 使用規(guī)定的淋水噴頭，與垂直方向±180 °范圍內(nèi)淋水，每孔10 L/min×孔數(shù)，淋水至少5 min。

試驗(yàn)結(jié)束后，檢查外殼進(jìn)水情況，并進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)測試。經(jīng)檢查電控箱密封良好，完全不進(jìn)水，耐電壓測試合格，見圖7。

經(jīng)過驗(yàn)證，以上設(shè)計(jì)要點(diǎn)達(dá)到電控箱防護(hù)等級IP 54的要求。

4 結(jié)束語

通過分析冷凍冷藏大機(jī)組的電控箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用，分析提升防護(hù)等級的設(shè)計(jì)要強(qiáng)點(diǎn)及思路，并按照思路設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終滿足客戶需求。