Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulte und Schaltschränke sind wichtige Geräte für die Stromversorgung von Produktionsstätten und Großanlagen. Sie werden im Freien oder in Produktionsstätten installiert, sodass ihre Gehäuse neben hoher Staubdichtigkeit, Witterungsbeständigkeit und Festigkeit auch eine hohe Maßgenauigkeit erfordern. Diese Gehäuse weisen jedoch hohe Längen und großflächige Paneele auf, sodass sich der Aufwand für die Messung direkt auf den Liefertermin auswirkt. Deshalb muss die Maßhaltigkeitsprüfung in möglichst kurzer Zeit durchgeführt werden.
In diesem Abschnitt werden die Messpunkte der Gehäuse von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken (die kurze Lieferzeiten und eine verbesserte Qualität erfordern) sowie die Probleme im Zusammenhang mit diesen Messungen erläutert. Außerdem werden Beispiellösungen für Messprobleme mit unserem neuesten 3D-Koordinatenmessgerät vorgestellt, einem Gerät, das für die Optimierung der Maßhaltigkeitsprüfungen von Gehäusen unerlässlich ist.
- Was sind Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulte und Schaltschränke?
- Merkmale von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
- Notwendigkeit der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
- Punkte für die Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
- Probleme der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken und ihre Lösungen
- Optimierung der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
Was sind Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulte und Schaltschränke?
Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulte und Schaltschränke sind Geräte, die den von einem Energieversorgungsunternehmen übertragenen Hochspannungsstrom empfangen. Geräte, die mit elektrischer Energie bei oder über einer bestimmten Spannung arbeiten, werden auch als nichtelektrische Anlagen bezeichnet.
Die Schaltschränke werden auch als schrankartige Hochspannungs-Empfangsanlagen bezeichnet. Es handelt sich dabei um Geräte, die Maschinen enthalten, die den von einem Kraftwerk und durch ein Umspannwerk geschickten Hochspannungsstrom in eine Spannung umwandeln, die innerhalb der Anlage genutzt werden kann. Sie bestehen aus mehreren Maschinen wie Transformatoren, Trennschaltern und Schutzeinrichtungen und beherbergen auch Geräte wie Verteilertafeln, Schalttafeln und Steuerpulte. Die Unterbringung verschiedener Maschinen für die Spannungsumwandlung und -steuerung in einem Gehäuse reduziert nicht nur die Baukosten und spart Platz, sondern ermöglicht auch die Aufrechterhaltung der Sicherheit.
Merkmale von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
In den Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken werden Materialien und Aufbauten verwendet, die vor allem die Nutzungsumgebung berücksichtigen.
Gehäusematerialien
Die wichtigsten Materialien, die für Gehäuse verwendet werden, sind Eisen (Stahlblech), Edelstahl, Aluminium und Kunststoff. Diese werden je nach Betriebsumgebung selektiv eingesetzt. Wenn beispielsweise ein Gehäuse an einem Ort installiert werden soll, an dem Korrosion durch Salzschäden auftreten kann (wie in Meeresnähe), wird rostfreier Stahl oder Eisen (Stahlblech) verwendet, das beschichtet oder auf andere Weise rostgeschützt wurde. Außerdem wird Aluminium oder Kunststoff als Material verwendet, wenn leichte Gehäuse benötigt werden, wie z. B. an Installationsorten mit Gewichtsbeschränkungen.
Gehäuseaufbauten
Die Gehäuseaufbauten variieren je nach Installationsort. In Innenräumen verwendete Gehäuse werden staubdicht gemacht, um zu verhindern, dass Staub und feine Partikel in das Innere des Gehäuses gelangen. Im Freien aufgestellte Gehäuse werden durch hohe und niedrige Temperaturen, Regen und direkte Sonneneinstrahlung beeinträchtigt. In Produktionsstätten installierte Gehäuse werden auch durch Faktoren wie Staub, Dampf und Arbeitshitze beeinträchtigt. Wenn beispielsweise ein Gehäuse mit unzureichender Abdichtung im Freien verwendet wird, kann Wasser in das Gehäuseinnere gelangen, was zu Fehlfunktionen in den Stromkreisen und ähnlichem führen kann. Daher sind die Gehäuse mit Schutzvorrichtungen ausgestattet, die ihre Wetterbeständigkeit, Wasserdichtigkeit, Staubdichtigkeit und Hitzebeständigkeit gegenüber der Betriebsumgebung erhöhen.
Gehäusestärke
In den Ecken der Schränke werden Rahmen zur Erhöhung der Stabilität angebracht. Für die Rahmen wird L-förmiger Stahl verwendet. Gehäuse ohne Rahmen werden durch Verschrauben oder Schweißen von gebogenen Stahlplatten hergestellt. Bei Gehäusen mit Rahmen wird der Rahmen um das Gehäuse auch durch Verschrauben oder Schweißen von Platten um den Rahmen herum gebildet.
Durch die zusätzlichen Rahmen in einem Gehäuse wird dessen Stärke, aber auch das Gewicht erhöht. Für kleine Gehäuse sind Rahmen nicht erforderlich. Wenn jedoch große Gehäuse ohne Rahmen auch nur geringen äußeren Kräften ausgesetzt werden, können sie vibrieren oder ihre Stahlplatten an den verschraubten Teilen zerbrechen, sodass Rahmen erforderlich sind.
Rahmen tragen die Stahlplatten eines Gehäuses. Außerdem wird die Festigkeit des Gehäuses drastisch erhöht, wenn die Schrauben so angebracht werden, dass sie durch den Rahmen gehen.
Gehäuse staub- und wasserdicht
In einem Gehäuse befinden sich Löcher für die Durchführung von Drähten zur Aufnahme von Strom und zur Verteilung von Strom an Geräte außerhalb des Gehäuses. Ein Gehäuse ist außerdem mit einem Ventilator ausgestattet, um einem Hitzestau entgegenzuwirken. Der Staubschutz wird durch eine Dichtung in den Spalten des Gehäuses und um die Drähte, die durch die Löcher im Gehäuse führen, gewährleistet.
Die Abdichtung erfolgt durch wasserdichte Dichtungen in den Zwischenräumen zwischen den Drähten und dem Gehäuse sowie durch Silikon oder andere Dichtungsmittel. Auch die Teile des Gehäuses, die sich öffnen und schließen lassen (z. B. der Teil, an dem das Gehäuse und die Tür miteinander in Berührung kommen), verfügen über einen Ablauf und eine wasserdichte Dichtung, um eine hohe Staub- und Wasserdichtigkeit zu erreichen.
Die Wasser- und Staubdichtigkeit eines Gehäuses wird durch die Schutzklasse angezeigt, die als IP-Code angegeben ist. Eine höhere Staub- und Wasserdichtigkeit ist von Vorteil, aber die höhere Qualität erhöht auch die Herstellungskosten. Daher müssen bei der Festlegung der zu ergreifenden Gegenmaßnahmen die Qualität und die Kosten in Abhängigkeit von der Installationsumgebung berücksichtigt werden.
Die allgemeinen Richtlinien für die Schutzklasse lauten wie folgt: IP43 und höher für Inneninstallationen, IP44 und höher für Außeninstallationen und IP55 und höher für noch rauere Installationsumgebungen.
- A
- Wasserfeste Dichtung
- B
- Abfluss
Notwendigkeit der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulte und Schaltschränke sind die Hochspannungstransformatoren von Produktionsstätten und großen Gebäuden. Probleme in ihnen können zum Stillstand von Produktionslinien oder zu schweren Unfällen führen, weil Maschinen und automatische Geräte nicht mehr funktionieren.
Staub, Regenwasser usw. im Inneren eines Gehäuses beschädigen die darin befindlichen elektrischen Schaltkreise, was ein ernstes Problem darstellt und lange Zeit zur Behebung in Anspruch nimmt. In einer großen Produktionsstätte kann ein Produktionsstopp für einen Tag aufgrund eines solchen Problems zu so hohen Verlusten führen, dass sie die Zukunft des Unternehmens gefährden. Daher sind Maßhaltigkeitsprüfungen von entscheidender Bedeutung, um zu prüfen, ob die Schränke entsprechend ihrer Konstruktion fertiggestellt und korrekt installiert sind.
Punkte für die Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
Damit die Großraumschränke die erforderliche Festigkeit aufweisen, werden die Stahlplatten, die als Paneele dienen, an den Rahmen befestigt, die das Gerüst des Schrankes bilden. In diesem Abschnitt werden die Maßgenauigkeiten erläutert, die für die präzise Befestigung von Platten an Rahmen unerlässlich sind.
Messpunkte
Paneele und Rahmen werden verschraubt oder geschweißt. Die entscheidende Genauigkeit, um festzustellen, ob die Teile zuverlässig zusammengefügt werden, ist die Ebenheit der Schraubenlöcher und Platten.
Maßgenauigkeit der Außenmaße des Rahmens, der Lochabstände und der Diagonalen
Rahmen und Paneele werden mit durchgehenden Bolzen miteinander verbunden. Die geringe Maßhaltigkeit der Außenmaße des Rahmens, der Lochabstände und der Diagonalen macht es unmöglich, die Positionen der Bolzenlöcher auf den Platten abzugleichen. Daher ist eine Maßhaltigkeitsprüfung vor der Montage wichtig.
Rechtwinkligkeit des Rahmens und Ebenheit der Platte
Eine geringe Rechtwinkligkeit des Rahmens und eine geringe Ebenheit des Paneels können die Festigkeit und Langlebigkeit beeinträchtigen. Beispiele dafür sind starke Spannungen in den Bolzenlöchern, Risse in den Bolzenlöchern und ein teilweiser Bruch der Schrauben nach dem Einbau. Auch die Passform der Tür wird schlechter, wodurch die erforderliche Staub- und Wasserdichtigkeit möglicherweise nicht mehr erreicht werden kann. Faktoren wie Sicherheit und Haltbarkeit sind ebenfalls in den ISO-Normen festgelegt, sodass die Rechtwinkligkeit des Rahmens und die Ebenheit der Platte genau gemessen werden müssen.
Probleme der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken und ihre Lösungen
Bei der Herstellung von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken ist es wichtig, nicht nur die Abmessungen der Teile, sondern auch die Rechtwinkligkeit und Ebenheit nach der Montage zu messen. Üblicherweise werden diese Messungen mit Messschiebern, Maßbändern und ähnlichen Werkzeugen durchgeführt. Für die Messung von Produkten wie z. B. großformatige Schaltschränke sind jedoch mehrere Mitarbeiter erforderlich, sodass die Messungen und Anpassungen viel Zeit und Mühe kosten und sich auf den Liefertermin auswirken. Das war ein Problem. Außerdem ist es nicht möglich, 3D-Formen direkt mit Handmessmitteln wie Maßbändern und Messschiebern zu messen. Daher wurden die Abmessungen der 3D-Formen indirekt durch Berechnungen aus den Werten der messbaren Punkte ermittelt. Das grundlegende Problem dieser üblichen Methode ist die Notwendigkeit, diese Berechnungen durchzuführen.
Um diese Probleme zu lösen, werden in immer mehr Fällen die neuesten 3D-Koordinatenmessgeräte eingesetzt. Das Mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM von KEYENCE ermöglicht die hochpräzise Messung von Rahmen und Paneelen von Gehäusen mit einer Länge von mehreren Metern mit Hilfe eines kabellosen Messtasters. Selbst vertiefte Bereiche von Produkten können ohne Bewegungseinschränkungen innerhalb des Messbereichs erreicht werden, was eine einfache Messung durch eine einzelne Person ermöglicht, indem Messobjekte einfach mit dem Messtaster angetastet werden. Im Gegensatz zu Messungen mit Messinstrumenten wie Messschiebern und Maßbändern variieren die Ergebnisse nicht, was eine quantitative Messung ermöglicht.
Maßhaltigkeitsprüfung der Außenabmessungen des Rahmens, der Lochabstände und der Diagonalen
Die Außenmaße des Rahmens und die Diagonalen sind bei großen Gehäusen sehr groß. Daher werden ihre Messungen von mehreren Mitarbeitern mit Maßbändern durchgeführt. Außerdem wird der Abstand zwischen den Schraubenlöchern des Rahmens und den Montagebohrungen für die Lüfterbefestigung jeweils an einem Punkt gemessen. Aufgrund der großen Anzahl von Messpunkten ist diese Arbeit jedoch sehr zeitaufwendig. Die gemessenen Werte variieren je nach Winkel und Kraft, mit denen Messgeräte auf das Messobjekt aufgebracht werden, was zu Abweichungen der Messwerte der verschiedenen Bediener führt.
Mit der Modellreihe WM kann der Bediener Messungen durchführen, indem er den Messtaster einfach an den zu messenden Stellen anlegt. Die Außenmaße des Rahmens, die Diagonalmaße und der Lochabstand können auch durch einfaches Antasten mit dem Messtaster gemessen werden. Selbst 3D-Abstände und Koordinaten können direkt gemessen werden. Dies ermöglicht eine schnelle Messung durch eine einzelne Person, ohne dass die Messwerte zwischen den Bedienern variieren, selbst wenn diese mit dem Messvorgang nicht vertraut sind. Darüber hinaus können Prüfberichte automatisch mit Fotos erstellt werden, die die Erfassung der Messpunkte auf einen Blick ermöglicht. Mit diesen Prüfberichten können Sie nicht nur das Vertrauen Ihrer Geschäftspartner gewinnen, sondern auch Messergebnisse als digitale Daten speichern, was zu einer höheren Effizienz der internen Datenverwaltung führt.
Messung der Rechtwinkligkeit des Rahmens und der Ebenheit der Platte
Die Rechtwinkligkeit des Rahmens und die Ebenheit der Platte beeinflussen die Montagegenauigkeit aller Teile eines Gehäuses. Daher sind Maßkontrollen nicht nur während der Herstellung, sondern auch nach der Montage wichtig.
Die Rechtwinkligkeit des Rahmens und die Ebenheit der Platte werden mit Maßbändern gemessen. Allerdings sind für solche Messungen mehrere Mitarbeiter erforderlich, was sie ineffizient macht. Zudem erwies es sich als schwierig, Verzug und Formunterschiede in Werte wie Ebenheit umzurechnen.
Mit der Modellreihe WM kann eine einzelne Person sogar die Rechtwinkligkeit des Rahmens und die Ebenheit der Platte messen. Die gemessene Ebenheit und Rechtwinkligkeit kann in Werte umgewandelt werden. Zudem kann der Abstand zwischen virtuellen Linien ebenfalls visualisiert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, 3D-Maße und virtuelle Abstände zu messen, wie z. B. den Abstand von einer Kantenfläche am Außenrahmen zum Durchmesser eines Lochs im Bedienfeld und den Abstand von der Mitte eines Türknaufs zu einer Kantenfläche.
Verzug und Formunterschiede können mit Farbkarten angezeigt werden, so dass die Abmessungen genau und einfach korrigiert werden können. Darüber hinaus kann die Modellreihe WM dank ihrer Mobilität auf die Baustelle mitgenommen werden und dort sofort den Stand der Installation messen.
Optimierung der Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken
Die Modellreihe WM ermöglicht die Messung von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken durch eine einzelne Person, indem das Messobjekt einfach mit dem kabellosen Messtaster angetastet wird. Zusätzlich zu den oben vorgestellten Leistungsmerkmalen bietet die Modellreihe WM folgende Vorteile:
- Hochpräzise Messung über einen großen Bereich
- Ein großer Messbereich bis zu 15 m kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Die Modellreihe WM ist mit dem Navigationsmessmodus ausgestattet, der die Messung am selben Punkt nach einem gespeicherten Messverfahren ermöglicht, sodass jeder die gleichen Messdaten erhalten kann.
- Messergebnisse können als 3D-Modelle ausgegeben werden.
- Gemessene Elemente können als STEP/IGES-Datei exportiert werden. 3D-CAD-Daten können auf der Grundlage der Messergebnisse eines tatsächlichen Produkts erstellt werden, auch wenn keine Zeichnung vorhanden ist.
- Leicht verständliche Schnittstelle
- 3D-Koordinatenmessgeräte arbeiten oft mit komplizierten und ungewohnten Befehlen. Die Modellreihe WM bietet eine intuitive und für jeden leicht verständliche Bedienung mit Bildern und Symbolen.
- Das tragbare Gehäuse kann vor Ort platziert werden
- Die Haupteinheit kann auf dem Rollwagen bewegt werden. Die Modellreihe WM kann auf die Baustelle gebracht werden und misst umgehend den Stand der Arbeiten.
Die Modellreihe WM unterstützt in hohem Maße die Analyse, z. B. den Vergleich mit 3D-CAD-Daten, sowie die Maßhaltigkeitsprüfung von Gehäusen von Verteilertafeln, Schalttafeln, Steuerpulten und Schaltschränken. Sie verbessert die Effizienz der Herstellung von Gehäusen und der für ihre Installation und das Qualitätsmanagement erforderlichen Arbeiten erheblich.
