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第1章 电气布置图 1

1.1 电气元件布置图设计 1

1.1.1 控制柜总体配置设计的方法 1

1.1.1.1 确定电气控制装置的结构形式 1

1.1.1.2 机柜尺寸的初步确定 2

1.1.1.3 电气元件布置图的绘制原则 4

1.1.1.4 总体配置设计方法 5

1.1.2 电子元件布置图 7

1.1.2.1 影响印制线路组件结构布局设计的因素 7

1.1.2.2 印制电路板设计的基本原则要求 8

1.1.2.3 插件机机插板设计要求 15

1.1.2.4 表面贴装印制板的设计要求 18

1.2 电气结构设计规范 20

1.2.1 开关器件和元件安装设计 20

1.2.1.1 一般要求 20

1.2.1.2 位置和安装 20

1.2.1.3 介电性能设计 22

1.2.1.4 固定式部件 27

1.2.1.5 可移式部件和抽出式部件 27

1.2.2 操作面板上的控制器件 28

1.2.2.1 总则 28

1.2.2.2 按钮 29

1.2.2.3 指示灯和显示器 30

1.2.2.4 光标按钮 31

1.2.2.5 旋动控制器件 31

1.2.2.6 启动器件 32

1.2.2.7 急停器件 32

1.2.2.8 紧急断开器件 32

1.2.2.9 使能控制器件 33

1.2.3 电动机及有关设备、附件和照明、标志和代号 33

1.2.3.1 电动机及有关设备 33

1.2.3.2 附件和照明 34

1.2.3.3 标记、警告标志和项目代号 35

1.2.3.4 标志 37

1.2.4 抗干扰对元器件布置的要求 37

1.2.4.1 柜内布局要求 37

1.2.4.2 弱电单元的布局原则 38

1.3 电气布置图绘制 38

1.3.1 电气布置图的绘制原则 38

1.3.1.1 电气布置图采用机械制图画法规则绘制 38

1.3.1.2 电气安装布置图应包括的内容 38

1.3.1.3 电气元件在布置图中画法规则 39

1.3.1.4 电气布置图的布局方法 39

1.3.1.5 电气布置图的布局要求 40

1.3.2 电气布置图的绘制 43

1.3.2.1 电气布置图的绘制工具 43

1.3.2.2 电子元件布置图的绘制工具 44

1.3.2.3 电气布置图的绘制步骤 50

1.3.3 计算机模拟装配 51

1.3.3.1 计算机模拟装配的定义 51

1.3.3.2 计算机模拟装配的方法 52

1.3.3.3 计算机模拟装配的用途 52

1.3.3.4 可以进行模拟装配的主流三维CAD软件 52

1.3.3.5 辅助模型 53

1.4 电气布置图绘制图例 53

第2章 机柜设计 54

2.1 影响机柜结构设计的因素 54

2.1.1 机柜的结构及基本类型 54

2.1.1.1 机柜的基本结构模式 54

2.1.1.2 机柜的典型结构组成 56

2.1.1.3 机柜的分类 57

2.1.2 标准机柜与非标准机柜 61

2.1.2.1 优先采用标准化设计 61

2.1.2.2 标准机柜的选择要求 62

2.1.2.3 非标准机柜的结构设计 65

2.1.3 机柜材料对柜体结构设计的影 66

2.1.3.1 机柜材料的机械性能决定机柜机械强度 66

2.1.3.2 材料的机械性能决定机柜零部件的工艺 67

2.1.4 机械加工工艺水平对柜体结构设计的影响 67

2.1.5 电气系统对结构设计的影响 69

2.1.6 影响机柜设计的其他因素 71

2.1.6.1 环境条件对柜体结构设计的影响 71

2.1.6.2 维修操作便利性及运输安装对机柜结构设计的影响 71

2.1.6.3 机械规范对柜体结构设计的影响 72

2.1.7 机柜结构图的绘制 72

2.1.7.1 机柜结构设计的一般步骤 72

2.1.7.2 机柜图的内容 73

2.1.7.3 机柜图的绘制方法 74

2.2 机柜设计的要求 77

2.2.1 机柜的结构设计要求 77

2.2.1.1 功能要求 77

2.2.1.2 工艺要求 81

2.2.1.3 装配要求 83

2.2.1.4 成本要求 84

2.2.1.5 其他要求 85

2.2.2 影响结构尺寸的因素 85

2.2.2.1 结构尺寸的要求 85

2.2.2.2 机柜结构的电气性能要求 88

2.2.3 控制设备外壳的防护等级 88

2.2.3.1 电气控制设备常见故障 89

2.2.3.2 电柜的防护等级 89

2.2.3.3 污染等级 91

2.2.3.4 机柜的防护等级要求及确定原则 91

2.2.3.5 机柜常用的防护等级 92

2.2.4 机柜的材料 93

2.2.4.1 绿色环保设计 93

2.2.4.2 机柜材料选择的一般要求 94

2.2.4.3 材料耐非正常热和火的要求 94

2.2.4.4 材料的验证试验要求 94

2.3 机柜的结构设计 95

2.3.1 机柜结构的机械设计 95

2.3.1.1 机柜结构的机械强度要求 95

2.3.1.2 机柜活动部件的设计要求 95

2.3.1.3 用柜体做防护的结构设计要求 96

2.3.1.4 机柜接地的结构设计要求 100

2.3.2 机柜安全防护设计 101

2.3.2.1 安全稳定性设计 101

2.3.2.2 温升 102

2.3.2.3 电气联锁 102

2.3.2.4 抽出式部件的隔离距离 103

2.3.2.5 隔室 103

2.3.2.6 电柜、门和通孔 104

2.3.3 控制柜外观与造型设计要求 104

2.3.3.1 控制柜的造型设计 104

2.3.3.2 控制柜的表面涂覆 104

2.3.3.3 特殊要求 105

2.3.4 便利性设计 105

2.3.4.1 检修便利性结构设计要求 105

2.3.4.2 控制柜的搬运结构设计 106

2.3.5 改善控制柜工作条件的措施 106

2.3.5.1 考虑大气湿度所采取的设计 106

2.3.5.2 冷却降温 107

2.4 机柜钣金加工的工艺设计 109

2.4.1 机柜制作材料的工艺性 109

2.4.1.1 机柜常用钢板 110

2.4.1.2 铝和铝合金板 111

2.4.1.3 常用板材的性能比较 111

2.4.2 下料方法的选择 111

2.4.2.1 常用下料方法 112

2.4.2.2 剪床下料工艺设计 112

2.4.3 冲裁加工工艺设计 113

2.4.3.1 工艺方案的比较 113

2.4.3.2 冲裁件的工艺性 114

2.4.3.3 冲裁件的加工精度 116

2.4.3.4 提高零件强度的工艺设计 118

2.4.3.5 用数控冲床加工板材的厚度加工范围 119

2.4.3.6 常用的三种落料和冲孔方法的对比选择 120

2.4.4 折弯工艺设计 120

2.4.4.1 折弯件的工艺性要求 121

2.4.4.2 弯曲件的精度 127

2.4.4.3 弯边圆角展开尺寸 129

2.5 连接与表面处理的工艺设计 130

2.5.1 机柜零部件连接工艺设计 130

2.5.1.1 焊接 130

2.5.1.2 螺纹连接 135

2.5.1.3 铆接 139

2.5.2 表面处理的工艺设计 143

2.5.2.1 机柜金属表面处理方式的选择 144

2.5.2.2 喷塑与喷漆工艺的比较 145

第3章 机柜的制作 148

3.1 机柜的加工 148

3.1.1 机柜的机械加工 148

3.1.1.1 机柜机械加工的技术要求 148

3.1.1.2 审核图纸 149

3.1.1.3 机柜加工过程的控制 149

3.1.2 机柜的制造工艺方法 149

3.1.2.1 机柜型材的加工与设备 149

3.1.2.2 框架类零部件的加工方法 151

3.1.2.3 覆板、门板、面板类零部件的加工方法 151

3.1.3 机柜生产的工艺装备 151

3.1.3.1 单件生产 152

3.1.3.2 批量生产 152

3.1.3.3 大批量生产 154

3.1.4 机柜生产设备的选择 156

3.1.4.1 冲剪设备 156

3.1.4.2 折弯设备 163

3.2 机柜的加工工艺 168

3.2.1 下料工艺 168

3.2.1.1 手工划线 168

3.2.1.2 手工下料操作工艺 169

3.2.1.3 板材剪切下料工艺 170

3.2.1.4 型材下料工艺 171

3.2.2 孔的加工工艺 173

3.2.2.1 钻孔操作工艺 173

3.2.2.2 扩孔、铰孔与攻丝 174

3.2.2.3 开孔工艺 175

3.2.2.4 手动冲孔工艺 176

3.2.2.5 机械冲孔工艺 177

3.2.3 钢板折弯 179

3.2.3.1 钢板折弯工艺 179

3.2.3.2 模具的调整 181

3.2.3.3 折弯加工常见的问题及其解决方法 183

3.2.4 连接加工工艺 185

3.2.4.1 通用电焊工艺 185

3.2.4.2 工艺参数选择 188

3.2.4.3 箱体结构焊接工艺 191

3.2.4.4 焊接缺陷与防止方法 192

3.3 机柜加工设备的使用与维护 193

3.3.1 机柜生产设备的使用 193

3.3.1.1 数控剪床操作规程 193

3.3.1.2 数控冲床操作规程 196

3.3.1.3 数控折弯机操作规程 199

3.3.2 数控设备的保养与维护 202

3.3.2.1 维修保养的安全要求 202

3.3.2.2 数控设备维护与保养的内容 202

3.3.2.3 数控设备的测试与调整 205

3.4 机柜的表面处理 205

3.4.1 机柜表面处理概述 205

3.4.1.1 表面处理的主要作用 205

3.4.1.2 表面处理工艺方法 206

3.4.1.3 表面处理典型工艺过程 209

3.4.2 机柜表面的机械处理 210

3.4.2.1 表面机械加工常识 210

3.4.2.2 抛光 211

3.4.2.3 网纹表面加工 211

3.4.2.4 毛面表面加工 212

3.4.2.5 蚀刻表面加工 212

3.4.3 表面前处理 212

3.4.3.1 表面前处理的方法 212

3.4.3.2 表面前处理的工艺 213

3.4.3.3 表面前处理后的保管期 217

3.5 电化学处理与涂覆 218

3.5.1 电化学表面处理 218

3.5.1.1 电镀概述 218

3.5.1.2 镀锌知识 219

3.5.1.3 冷镀锌 220

3.5.1.4 热镀锌 223

3.5.1.5 镀后处理 225

3.5.1.6 铝及铝合金机柜表面处理方法 228

3.5.2 涂覆 228

3.5.2.1 涂覆概述 228

3.5.2.2 金属表面喷漆 229

3.5.2.3 喷塑 231

3.5.2.4 喷涂设备 233

3.5.2.5 电泳涂装 234

第4章 装配与安装 239

4.1 机柜的装配与安装 239

4.1.1 机柜装配 239

4.1.1.1 柜体装配安全操作规程 239

4.1.1.2 机柜装配的技术要求 239

4.1.1.3 机柜装配工艺流程 239

4.1.1.4 柜体装配的工艺 240

4.1.1.5 柜体接地工艺 242

4.1.1.6 柜体的标记、标识与丝网印制 243

4.1.1.7 机柜装配后的工序质量检查 244

4.1.2 机柜上零部件的安装 245

4.1.2.1 安装顺序 245

4.1.2.2 柜体内框架的安装 245

4.1.2.3 柜体内元器件的安装 246

4.1.2.4 电气安装板上元器件的安装 246

4.1.2.5 线槽、导轨及端子排的安装 248

4.2 零部件的安装 250

4.2.1 零部件安装的准备工作 250

4.2.1.1 图纸和资料的准备 250

4.2.1.2 测量仪表和工具的准备 250

4.2.1.3 安装作业条件 251

4.2.1.4 常用材料、电气元件的准备 251

4.2.1.5 安全生产注意事项 251

4.2.2 零部件安装前的检查 252

4.2.2.1 机柜零部件检查 252

4.2.2.2 电气设备开箱检查 253

4.2.3 零部件安装的技术要求 255

4.2.3.1 电气元件的安装应符合产品使用说明书的安装要求 255

4.2.3.2 发热元件的安装要求 256

4.2.3.3 电气元件的安装应考虑设备的接线、使用及维护的方便性 256

4.2.3.4 电气间隙及爬电距离 257

4.2.3.5 常用低压电气元件的飞弧距离 257

4.2.3.6 电气元件安装在可动部件上的要求 258

4.2.3.7 电气元件的紧固 258

4.2.3.8 元器件及产品的铭牌、标志牌、标字框等的安装 259

4.2.4 安装质量检查 259

4.2.4.1 安装质量检查方法 259

4.2.4.2 安装质量检查的内容及要求 259

4.2.4.3 安装质量检验评定标准 260

4.2.4.4 低压电器绝缘电阻的测量 260

4.2.4.5 元器件安装完毕转交接线工序时，应提交的技术资料和文件 261

4.3 印制板上元器件的安装 261

4.3.1 电子元器件的筛选与检测 261

4.3.2 电子元器件的插装与贴装 262

4.3.2.1 元器件的插装方法 262

4.3.2.2 通孔插装PCB元件的定位与安放技巧 264

4.3.2.3 元器件的贴装方法 264

4.3.2.4 贴片工艺常见问题及分析 265

4.3.2.5 自动插件机和贴片机的维护与保养要求 268

4.3.3 各类元器件安装注意事项 269

4.3.3.1 电容器的安装 269

4.3.3.2 二极管的安装 270

4.3.3.3 晶体三极管的安装 270

4.3.3.4 集成电路的安装 271

4.3.3.5 光耦合器的安装 272

4.3.3.6 印制电路板继电器的安装 273

4.3.3.7 其他元器件的安装 274

4.4 印制板的装联 274

4.4.1 印制板组件装联技术要求 274

4.4.1.1 一般要求 274

4.4.1.2 安装要求 275

4.4.1.3 连接要求 275

4.4.1.4 PCB的装联工艺流程 275

4.4.1.5 装联质量检验 276

4.4.2 印制电路板的焊接 277

4.4.2.1 手工焊接的工艺要素 277

4.4.2.2 浸焊的工艺要素 277

4.4.2.3 波峰焊的工艺要素 278

4.4.2.4 回流焊的工艺要素 279

4.4.3 清洗与涂层 281

4.4.3.1 清洗 281

4.4.3.2 涂层 283

4.5 低压电器的安装 284

4.5.1 断路器安装 284

4.5.1.1 低压断路器的安装方式 284

4.5.1.2 框架式断路器的安装 284

4.5.1.3 塑壳空气断路器的安装 285

4.5.1.4 刀开关、刀熔开关的安装 286

4.5.2 熔断器安装 287

4.5.3 接触器的安装 288

4.5.3.1 交流接触器安装前的检查 288

4.5.3.2 交流接触器的安装要求 289

4.5.4 继电器的安装 289

4.5.4.1 继电器的安装位置 289

4.5.4.2 继电器的安装方向 289

4.5.4.3 继电器的安装要点 290

4.5.4.4 插座用继电器安装 290

4.5.4.5 热继电器的安装 291

4.5.5 电力电容器安装 293

4.5.5.1 电容器安装的主要要求 293

4.5.5.2 安装操作工艺 293

4.5.5.3 电容器安装注意事项 295

4.5.5.4 安装质量检查标准 295

4.6 电气组件的安装 296

4.6.1 热电阻与热电偶的安装 296

4.6.1.1 安装前的准备 296

4.6.1.2 热电偶测温点安装位置的选择 296

4.6.1.3 铠装热电偶与热电阻的安装方法 298

4.6.2 PLC安装 299

4.6.2.1 PLC的安装环境 299

4.6.2.2 PLC的安装要求 300

4.6.2.3 PLC的安装方法 300

4.6.3 电力半导体器件的安装 301

4.6.3.1 半导体功率器件的安装要求 301

4.6.3.2 安装步骤 301

4.6.3.3 晶闸管的安装 302

4.6.3.4 IGBT安装时的注意事项 303

4.6.4 其他电气组件的安装方法 305

4.6.4.1 按钮和指示灯安装 305

4.6.4.2 端子排的安装 306

4.6.4.3 电工仪表及其附件 306

4.6.4.4 变阻、电阻器件的安装方法 307

4.6.4.5 电感类组件的安装 308

4.6.4.6 避雷器的安装方法 308

4.6.4.7 电磁铁的安装方法 308

4.6.4.8 明装插座及面板式插座、开关的安装方法 309

4.6.4.9 HZ系列组合开关的安装方法 309

第5章 柜内的导线连接 310

5.1 接线图 310

5.1.1 接线图绘制规则 310

5.1.1.1 对电气安装接线图的要求 310

5.1.1.2 接线图包含的内容 310

5.1.1.3 接线图绘制原则 311

5.1.2 电气接线图绘制方法 312

5.1.2.1 在原理图上标出接线标号 312

5.1.2.2 绘制元件框、元器件符号并分配元件编号 313

5.1.2.3 表示接线关系的方法 316

5.1.2.4 接线端子编号 320

5.1.2.5 标注导线的标称截面和种类 321

5.1.3 电气接线图图例 321

5.2 导线和电缆选择 322

5.2.1 一般要求 322

5.2.2 导线 322

5.2.2.1 导线分类 322

5.2.2.2 导线截面积 322

5.2.2.3 导线的绝缘 323

5.2.2.4 正常工作时的载流容量 324

5.2.2.5 导线和电缆的电压降 326

5.2.2.6 短时电流引起热应力时保护导体截面积的计算方法 327

5.2.3 软电缆 327

5.2.3.1 概述 327

5.2.3.2 机械性能 327

5.2.3.3 绕在电缆盘上电缆的载流容量 328

5.2.4 柜内母线 328

5.2.4.1 母线材料选择 328

5.2.4.2 母线规格的确定 328

5.2.5 鉴别 331

5.3 配线工艺设计 331

5.3.1 布线总论 331

5.3.1.1 总则 331

5.3.1.2 能单元电气连接形式的说明 332

5.3.1.3 载流部件及其连接 332

5.3.2 连接和布线 333

5.3.2.1 一般要求 333

5.3.2.2 导线和电缆敷设 333

5.3.2.3 不同电路的导线 333

5.3.2.4 集聚安装 333

5.3.2.5 感应电源系统传感器（拾取器） 334

和传感转换器之间的连接 334

5.3.3 保护性接地要求 334

5.3.3.1 结构要求 334

5.3.3.2 保护接地端子 334

5.3.3.3 保护接地端子的标志和识别 334

5.3.4 导线的标识 334

5.3.4.1 一般要求 334

5.3.4.2 保护导线的标识 335

5.3.4.3 中线的标识 335

5.3.4.4 颜色的标识 335

5.3.5 电柜内配线 336

5.3.6 母线工艺设计 336

5.3.6.1 母线设计的要素 336

5.3.6.2 母线介电设计 337

5.3.6.3 母线连接设计 338

5.3.6.4 母线保护导体电路 342

5.3.7 电柜外配线 342

5.3.7.1 一般要求 342

5.3.7.2 外部管道 342

5.3.7.3 机械移动部件的连接 343

5.3.7.4 机械上器件的互连 344

5.3.7.5 插头／插座组合 344

5.3.7.6 为了装运的拆卸 344

5.3.7.7 备用导线 345

5.3.8 通道、接线盒与其他线盒 345

5.4 导线加工工艺 346

5.4.1 导线加工步骤 346

5.4.1.1 图纸和资料的准备 346

5.4.1.2 线束材料、加工设备、工具的准备 347

5.4.1.3 线束加工的工艺流程 347

5.4.2 线束加工的技术要求 348

5.4.2.1 线束的技术要求 348

5.4.2.2 导线端头的制作要求 349

5.4.2.3 标号管的制作要求 349

5.4.3 线束工的工艺要求 350

5.4.3.1 确定下线长度 350

5.4.3.2 导线下线及端部的绝缘剥除 350

5.4.3.3 导线标记套管制作与套装 352

5.4.3.4 冷压接头的压接工艺要求 352

5.4.3.5 端子压接的质量检查要点 354

5.4.3.6 接线端子压接过程可能出现的问题及处理 354

5.4.3.7 接线端头的焊接要求 354

5.4.4 线束质量的检验 355

5.4.4.1 抽样方法 355

5.4.4.2 检验设备 355

5.4.4.3 检验项目和方法 355

5.5 母线加工及安装工艺 357

5.5.1 生产准备 357

5.5.1.1 资料 357

5.5.1.2 材料要求 357

5.5.1.3 主要工具、设备及测试器具 357

5.5.1.4 施工条件 358

5.5.2 母线的加工 358

5.5.2.1 母线加工的技术要求 358

5.5.2.2 母线加工和安装的工艺流程 359

5.5.2.3 母线的下料 359

5.5.2.4 孔加工、压母、踏花 360

5.5.2.5 母线的弯曲 361

5.5.2.6 母线的表面处理 362

5.5.3 母线的连接安装 363

5.5.3.1 母线装联的技术要求 363

5.5.3.2 母线的焊接 364

5.5.3.3 母线架、绝缘母线夹板、支撑绝缘子的安装方法 365

5.5.3.4 硬母线的安装 366

5.5.3.5 软母线的安装 368

5.5.3.6 母线安装应注意的质量问题 368

5.5.4 母线加工及安装的质量控制 369

5.5.4.1 母线的加工和装配工序检查 369

5.5.4.2 在验收时应进行的检查 369

5.5.4.3 检验项目 369

5.5.4.4 应有的质量记录 370

5.6 导线连接工艺 371

5.6.1 工艺准备 371

5.6.1.1 使用材料 371

5.6.1.2 设备工具 372

5.6.1.3 生产准备 373

5.6.2 接线方式与接线工艺流程 373

5.6.3 柜内接线的技术要求 373

5.6.3.1 控制柜内接线的总体要求 373

5.6.3.2 导线连接的布线要求 374

5.6.3.3 导线连接对接线端头的要求 374

5.6.3.4 各种电气元件的接线要求 374

5.6.3.5 接线端子的接线要求 374

5.6.3.6 可动部位导线连接的要求 375

5.6.3.7 接地的接线要求 375

5.6.3.8 锡焊连接的接线要求 375

5.6.4 接线工艺要求 375

5.6.4.1 接线生产准备 375

5.6.4.2 接线过程及工艺要求 377

5.6.4.3 接线工序质量检查 381

5.6.5 布线 381

5.6.5.1 布线技术要求 381

5.6.5.2 导线整理工艺 381

5.6.5.3 线束布置工艺 382

5.6.5.4 导线的绑扎 384

5.6.5.5 导线的固定支撑（线卡）工艺 385

5.6.6 接线质量的检验 386

5.6.6.1 检验程序 386

5.6.6.2 外观检查 386

5.6.6.3 接线质量的测试 388

参考文献 390