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

關鍵詞：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，生產具備良好抗電磁的干擾能力裝置，已經成為系統設計人員與制造施工單位重點關注的問題。文章依據作者的多年工作經驗，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行了研究。

1 儀表電氣控制柜元件和部件的安裝布局設計

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部線形式。通常是機柜內部設置一張和正視平面一樣大的鋼板設計成安裝板，并在安裝板的四周設置一圈走線槽，依據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，關系到許多因素，比如對應用人員來講操作是否便捷，散熱效果是否良好，控制柜的中心穩定情況如何等。儀表電氣控制元件和部件在柜內的布局如下所述。首先，大體積、大質量的變壓器和驅動器類型的部件應該優先放置，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角鋼支架上。其安放位置必須盡可能位于柜內的通風流動線路上，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。開關類型的低壓電器要從操作與維護便利方面考慮，通常分類集中安置。比如空氣開關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該盡可能遠離相對較強的干擾源。各個種類濾波器應該盡可能靠近負載。最后，所有的元件和部件應該盡可能依照接線最短的規則，從而降低干擾。

2 布線的設計和抗干擾防護措施

走線槽的布線形式經管走線比較方便，可是應用不合理也會造成一些干擾隱患。經常應用的線槽高度已經達到了100毫米，該高度已經接近或是超過了可編程邏輯控制器和很多部件的現實高度。這樣走線槽的布線工藝的平面布線已經變得很復雜，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線組成的滲溝中進行工作的，這樣導致抗干擾問題變得更為嚴重。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動器的強電線應該盡可能分別安置在板的左右兩側的豎向走線槽中，將它們遠離。要想保證該點，一定要先明確各個元件的布局，同時細化到接線端子與接插件位置，必須實現合理設計好弱點和強電的左右分區。

2.2 減小回路的布線網孔

電路中電源與負載之間要組成回路才可以傳遞電能，該回路是利用導線連接成為一個閉環網孔[2]。如果導線環中存在交變電流，那么環面積就會形成交變磁通。一旦弱電部件位于環面積網孔的包圍中，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到幾安培甚至是上百安培，從而產生相對較強的干擾流過環路，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孔力面，造成的干擾可以說是滅頂之災。除此之外，張開的網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致的網孔最小，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線應用雙膠合線完成電源和負載之間的連接，而三相380V的交流電源也可以應用三角線完成布線設置。根據作者多年來的實踐經驗，許多設計人員和施工單位都極少注重布線網孔造成的干擾，因此埋下系統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載，此時負載位置的N線就會從其它相關途徑返回到電源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孔，進而形成干擾。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構，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，不易產生干擾。

3 結束語

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

參考文獻

[1]關根志，袁聰波，胡世雄.工頻短路電流在接地網上的分布及尋二次回路影響的研究[J].高電壓技術，2010（6）.

[2]陳浩.案例解說PLC、觸摸屏及變頻器綜合應用[J].北京：中國電力出版社，2012（15）.

[3]Ralph Morrison[美].接地與屏蔽技術[M].北京：機械工業出版社，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）.