浅析电控柜的设计与应用
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【摘 要】电控柜是电气设备的重要组成部分，对空调而言，更是决定其性能稳定性的重要因素。本文对电控柜进行了简要介绍，深入分析了电控柜设计与应用中的常见问题与注意事项。
【关键词】电控柜；设计；应用
1 电控柜简介
电控柜是指在金属柜中，将电气设备的保护装置、测量装置、开关控制装置等各种电气设备必要装置，按照电气设备需求组装起来；电控柜中各类装置的组装既要符合电气设备基本规范，又要方便日常维护，更要具备一定的安全稳定性。利用性能完好的电控柜，可控制电路通断，进行设备故障报警，测量和调整设备运行参数。
2 电控柜的设计
电控柜设计工作复杂，需要考虑的问题众多，下面就电控柜设计的原则、常见问题以及注意事项分别进行论述。
2.1 电控柜的设计原则
电控柜是为了更加有效方便地控制电气设备，充分发挥电气设备性能而设计制造的电气设备辅助设备。因此，进行电控柜设计时，务必要全面考虑电气设备功能要求，严格遵守电气设备基本规范，以保证电气设备正常运行为基本要求，以提高预防和排除电气设备故障为基本追求，全面提高电控柜的适用性与兼容性，从而达到更好为电气设备服务的目的。此外，工作环境对电气柜性能的影响，以及电气柜柜体体积形状的设计也是电气柜设计工作中需要重点考虑的问题，设计工作中应以保证电气柜正常运，增强其对工作环境的适应能力为原则，柜体设计则要求既能对电控柜中各种装置进行有效保护，又要能充分利用空间，节约电控柜制造成本。
2.2 电控柜设计的常见问题
针对电控柜设计的基本原则，结合电控柜设计工作的实际经验，电控柜设计工作中主要存在以下3个方面的问题：
（1）工作环境影响问题
工作环境对于电控柜的影响主要包括工作环境温度影响与海拔影响两个方面的内容，电控柜工作环境温度指的是最高温度、最低温度与平均温度。为保证电控柜运行正常，应使其能在最高与最低环境温度间工作，且能够在平均环境温度下工作较长时间。海拔高度主要会对介电强度和空气冷却效果产生影响，通常，当海拔高度大于1000米时，海拔高度的影响才较为明显。
（2）柜体设计问题
大小设计是电控柜柜体设计的主要内容，受柜内装置尺寸影响较大。通常，如果离心机电流较大，装置体积与柜体体积也相应较大，柜体则需采用前后均开门的设计方式，这样方能保证可在电控柜外对其进行操作。此外，为了增强电控柜的散热能力，还需设计相应的通风窗与冷却风扇。
（3）电磁兼容性问题
电控柜要求变频器具有交流调速的功能，然而，交流调速也会带来一定的电磁干扰影响[1]。变频器输入输出线路排布不合理，线路接地方式不完善，电磁波屏蔽效果不佳等因素均会导致电控柜电磁兼容性问题。为避免电磁兼容性对电控柜性能造成不利影响，既应保证设备运行环境中的电磁干扰对其影响在一定范围内，又应保证设备对工作环境中的电磁影响具有一定抵御能力。为切实避免电磁干扰对于电控柜设备的影响，可从排除干扰源，切断电磁波传播途径这两个途径入手。电磁干扰源主要包括差模干扰、共模干扰、电容性耦合干扰、感性耦合干扰以及辐射耦合干扰等，对于不同原理所形成的干扰源应采取不同的排除方法。以差模干扰为例，应避免不同导线间电流、电压的相互影响，防止输入线路与输出线路之间形成电位差，这样方能有效避免由于差模干扰而产生电磁兼容性问题。
2.3 电控柜设计的注意事项
电控柜设计工作复杂，影响电控柜设计效果的因素众多，为保证设计工作的质量，应注意以下3个方面：
（1）准确计算电控柜热负荷
电控柜热负荷的大小受电气柜外形尺寸、柜体通风性能、柜体材料种类、柜内装置发热性能以及电控柜所处环境温度等多种因素的影响，其计算也是电控柜设计工作的难点之一[2]。通常，电控柜热负荷由柜内元器件的散热量与外界环境向电控柜内部的漏热量两部分组成，其中外界环境向电控柜内部的漏热量的大小由热传导系数、电控柜内外温差、柜体表面积等因素决定，计算柜体表面积时还需将面积修正系数考虑在内。通过以上分析可以发现，进行电控柜热负荷大小计算时，只有充分考虑各影响因素，方能保证计算结果的准确无误。
（2）与系统设计相适应
电控柜设计是否与系统设计相适应也是电控柜设计的重要内容，下面以空调电控柜的系统设计为例进行具体分析。压缩机、冷凝风机、蒸发风机、毛细管和制冷剂是空调的主要部件，空调的这些部件不仅决定了空调的性能，也会对电控柜的设计产生一定影响。进行电控柜设计前首先应完成空调的系统设计，然后根据系统设计的相关结果及对电控柜功能的主要要求进行电控柜设计。只有当电控柜设计与系统设计相适应时，电控柜才能发挥其应用功能，从而促进空调设备的性能完好与工作正常。
（3）完善结构设计
电控柜的结构设计完善主要包括低压启动柜的安装与母线的选择两个方面的内容。完善低压启动柜结构首先应注意进线方式的选择，通常可利用柜顶上进线孔进线，从柜体下部出线，还应注意不能对柜体安装产生不良影响，尤其要防止灰尘、杂物对柜中装置造成影响。排布电路导线时应避免高低电平线路的相互影响，母线与电缆型号应与电流大小相适应。
3 电控柜的应用
电控柜是电气设备不可缺少的重要辅助设备，应用范围十分广泛，下面以其在空调设备中的应用为例进行具体分析。
3.1 电控柜在空调设备中的应用
随着空调行业的不断发展，空调设备的智能化程度越来越高，其对电控柜的要求也越来越严格。目前，空调电控柜可用于电路相序检测，电路电流检测，电路室内信号检测等多方面内容。电路相序检测主要通过比较相序方波信号，检测电路故障并进行排除；电路电流检测主要是为了避免压缩机电流过大，并对其实行有效保护；电路室内信号检测则是根据室内模式情况，对室外风机与压缩机进行合理有效的控制。
3.2 电控柜应用的主要问题
电控柜主要电控部件的性能不佳是导致其应用效果不理想的主要原因，也是电控柜应用的主要问题。电控柜的主要电控部件包括变频模块组件、室外主控芯片、大电抗器和光耦等。其中，变频模块组件是进行直流电与交流电转换的主要装置，实际应用中对其简洁性与稳定性要求较高；选用室外主控芯片时则应注意其数据处理能力与运算速度；大电抗器的选用应注意其对整机功率的提高能力；选用光耦时则应重点考虑其对驱动信号的传递与屏蔽能力。只有全面提高电控柜关键部件的性能，方能提高电控柜的实用性，保证空调的正常运转。
3.3 电控柜应用的注意事项
电控柜在变频空调中的应用是电控柜应用的重要内容，实际应用时务必提高注意。变频空调均采用交流变频设计，大多室内机与数码漩涡相匹配，室外电解电容较大，这样方能有效提高电解电容的稳定性。然而，由于压缩机功率过大，运行时产生的热量较多，如何有效散热便成为了不可忽略的问题；此外，如何增强电控柜中装置的抗干扰能力，提高大功率桥堆的稳定性也是电控柜在变频空调应用中不可回避的问题。结合实际生产工作经验可以发现，利用较大的散热器，提高整机风道散热性能可有效解决上述问题。
4 结语
（1）电控柜的合理设计离不开对其工作环境与主体电气设备性能的全面考虑，还应注意遵守电气设备基本规范。
（2）为提高电控柜在空调设备中的应用效果，应严格遵照设计要求，保证关键部件的性能良好，这样才能提高电控柜的实用性与对工作环境的适应性。
参考文献：
[1]刘学鹏，赵冬梅.商用空调电控系统设计[J].技术，2003（5）.
[2]丁立君，吴俊云，顾克东.嵌入式电控柜空调的设计与实验分析[J].制冷与空调，2010（2）.