電気エンクロージャに適切な材料を選択するにはどうすればよいですか?

 

 

適切な材料を選択することは、製品を設計または購入する際の最初の技術的決定の 1 つです。電気エンクロージャ。エンクロージャは、重量、熱管理、製造、設置に関する要件を満たしながら、湿気、ほこり、化学薬品、衝撃、温度変化、その他の外部条件から電気コンポーネントを保護する必要があります。

一般的な選択肢には、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、非金属材料などがあります。-それぞれに異なる機械的および環境的特性があります。正しい選択は、素材自体には依存せず、エンクロージャーが設置される場所、何を保護する必要があるか、耐用年数全体にわたってどのように維持されるかによって決まります。

 

動作環境から始める

エンクロージャの材質を選択する前に、設置環境を評価する必要があります。

クリーンな工場内に設置された電気キャビネットは腐食のリスクがほとんどありませんが、屋外キャビネットは雨、結露、紫外線、温度変動、空気中の汚染物質にさらされる可能性があります。化学処理地域では別の要件が導入されますが、沿岸地域では重大な塩化物にさらされる可能性があります。

主な環境要因には次のようなものがあります。

• 湿気と結露
• 塩水噴霧と海岸への曝露
• 化学物質の蒸気
• ほこりや汚れ
• 周囲温度
• 直射日光
• 機械的衝撃
• 振動
• 清掃手順

たとえば、適切な表面処理を施した炭素鋼は、多くの屋内産業設備に適しています。対照的に、湿気や腐食が大きな懸念事項となる場合には、ステンレス鋼やアルミニウムの方が適している可能性があります。

 

炭素鋼: 一般産業用の実用的な選択肢

炭素鋼は構造強度と比較的簡単な製造を兼ね備えているため、電気キャビネットに広く使用されています。

制御盤、配電盤、自動化機器、屋内電気盤などの用途に適しています。その機械的強度により、メーカーは材料を過度に厚くすることなく、剛性の高いドア、取り付けプレート、キャビネット構造を製造できます。

主な懸念は腐食です。裸の炭素鋼は湿気にさらされると酸化しやすくなります。したがって、表面処理とコーティングはエンクロージャ設計の重要な部分になります。

たとえば、粉体塗装は追加の保護層を提供できます。ただし、購入者はコーティングの色以上のものを考慮する必要があります。前処理、コーティングの厚さ、エッジの被覆率、溶接部分、損傷した表面はすべて、長期的な腐食挙動に影響を与える可能性があります。-

 

より厳しい環境向けのステンレススチール

耐食性が主要な購入要件である場合、ステンレス鋼はより魅力的になります。

 

304 ステンレス鋼

304 ステンレス鋼は、筐体が湿気、洗浄プロセス、または中程度の腐食にさらされる可能性がある産業環境向けに一般的に考慮されています。

これは、食品加工施設、工業生産エリア、屋外機器、および筐体表面の維持が重要なその他の場所でよく使用されます。{0}

ただし、304 が腐食性の高い条件に適していると自動的にみなされるべきではありません。特に沿岸または海洋環境で塩化物にさらされると、より厳しい腐食条件が発生する可能性があります。

 

316 ステンレス鋼

塩化物への曝露やより強力な耐薬品性が必要な場合は、一般的に 316 ステンレス鋼が検討されます。

これは、沿岸施設、海洋関連機器、特定の化学処理用途に適しています。{0}{1}より高い材料コストは、予想されるサービス環境とメンテナンス要件に照らして評価する必要があります。

重要な点は、ステンレス鋼を選択するということは、単により高価なグレードを選択するという問題ではないということです。特定の環境への曝露によって、追加の材料コストが工学的に意味のある利点をもたらすかどうかが決まります。

 

重量と熱が重要な場合はアルミニウム

アルミニウムはさまざまな特性の組み合わせを提供します。

比較的密度が低いため、エンクロージャの重量を軽減できます。これは、壁に取り付けられた機器、輸送に敏感な設置、技術者が頻繁にエンクロージャの取り扱いや位置変更を必要とする用途に役立ちます。{0}

アルミニウムは熱伝導率にも優れています。電気コンポーネントが大量の熱を発生する場合、この特性が筐体の壁を通した熱伝達に寄与する可能性があります。

ただし、アルミニウムを使用すると熱設計が自動的に不要になるわけではありません。内部コンポーネントの密度、筐体の寸法、周囲温度、換気、および冷却装置は引き続き重要です。

したがって、材料は個別に検討するのではなく、予想される熱負荷と合わせて選択する必要があります。

 

非金属材料が理にかなっている場合-

プラスチックやグラスファイバー強化素材-は、特定の用途において金属の代替として有用です。

たとえば、ポリカーボネート製の筐体は、電気絶縁性と軽量化を実現します。湿気や特定の化学薬品による腐食が懸念される場合は、ガラス繊維強化ポリエステル-を検討できます。

主な制限は、非金属製の筐体が金属製の筐体と同じ電磁シールド特性を自然に提供しないことです。-

機器に敏感な電子機器が含まれている場合、または重大な電磁干渉が発生する場合、エンジニアは非金属製の筐体を選択する前にシールド要件を評価する必要がある場合があります。{0}}

 

機械的強度を無視してはなりません

材料の選択によって、エンクロージャが機械的にどのように動作するかも決まります。

大型の床置き型キャビネットには、小型のジャンクション ボックスよりも高い構造的剛性が必要になる場合があります。{0}}メーター、スイッチ、ディスプレイ、冷却装置を含むドアにも追加の補強が必要な場合があります。

次の要素を考慮する必要があります。

• 筐体寸法
• シートの厚さ
• ドアサイズ
• 取付板荷重
• ヒンジ構成
• ロック機構
• ケーブル挿入口-
• 輸送および設置条件
• 予想される振動または衝撃

より強力な素材を使用することは、必ずしもエンクロージャーの設計が優れていることを意味するわけではありません。構造性能は、材料のグレード、厚さ、形状、補強材、接合部、製造方法によって異なります。

 

筐体内部で発生する熱を考慮する

電気コンポーネントは動作中に熱を発生しますが、筐体の材質はその熱の管理方法に影響を与える要因の 1 つです。

電源、可変周波数ドライブ、変圧器、リレー、回路ブレーカー、その他のコンポーネントは内部温度を上昇させる可能性があります。-熱を効果的に逃がすことができない場合、コンポーネントの動作温度が上昇する可能性があります。

一般に、金属製の筐体は、多くのポリマー材料よりも優れた熱伝導を実現します。アルミニウムは、軽量と熱伝導率の両方が必要な場合に特に役立ちます。

ただし、材料の選択には次の評価を組み合わせる必要があります。

• 内部総発熱量
• 周囲温度
• エンクロージャの表面積
• 内部コンポーネントの間隔
• 換気
• ファンまたは熱交換器
• 屋外設置の日射量

これにより、エンクロージャの素材だけで熱の問題が解決されると期待するというよくある間違いを防ぐことができます。

 

材質の選択と筐体の保護

材質は、エンクロージャの保護要件と合わせて評価する必要もあります。

エンクロージャの水や埃に対する耐性は、その材質がスチール、ステンレススチール、アルミニウムのいずれであるかだけでは決まりません。以下を含む完全な構築が重要です。

ドアの継ぎ目

ガスケット

ケーブルグランド

取り付けインターフェース

溶接継手

アクセスパネル

換気口

より高度な IP 保護が必要な用途では、これらの詳細が材料自体と同じくらい重要になる場合があります。

ケーブル挿入口の設計が不十分なステンレス鋼製の筐体は、同じ環境条件向けに設計された適切に構築されたコーティング鋼製の筐体よりも実用的な保護が得られない可能性があります。{0}}

 

材料選択ガイド

この表は、固定仕様ではなく出発点として使用する必要があります。実際の材料の選択は、完全な動作環境に基づいて行う必要があります。

 

購入者は注文前に何を確認する必要がありますか?

B2B向け電気エンクロージャ通常、単に「ステンレス鋼の筐体」または「金属製のキャビネット」を指定するだけでは十分ではありません。

購入仕様書では、材料グレード、厚さ、表面処理、寸法、保護要件、設置環境を明確に定義する必要があります。

購入者は、エンクロージャに以下が必要かどうかも確認する必要があります。

• 304 や 316 などの特定のステンレス鋼グレード
• 炭素鋼用の定義された表面処理
• 特定の壁または取り付けプレートの厚さ
• 屋外腐食防止
• 電磁シールド
• 熱管理規定
• 特定のケーブル入口の配置-
• 必要な IP または NEMA 保護
• 特定のテストまたは認定要件

明確な仕様により、メーカーは適切な材料を選択し、サンプルと量産の間の一貫性を維持することが容易になります。

 

Prota によるカスタム電気エンクロージャの製造

材料の選択はエンクロージャ製造の一部にすぎません。エンクロージャは、必要な寸法、コンポーネントのレイアウト、取り付け方法、表面処理、保護レベルにも適合する必要があります。プロタエンジニアリング設計から板金製造、最終組み立てまで、カスタマイズされた電気エンクロージャ プロジェクトをサポートします。

同社は、さまざまなエンクロージャ要件に合わせて炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウムを使用しています。カスタム サービスには次のものが含まれます。

• カスタムエンクロージャの寸法と構造
• 材質と厚さの選択
• 精密レーザー切断とCNC曲げ
• 溶接および板金成形
• カスタムカットアウトと取り付け配置
• 粉体塗装およびその他の表面処理
• 内部取り付けと組み立て
• お客様の図面を基にOEM生産

Prota は 15 年以上のエンジニアリング経験があり、約 14,000 平方メートルの生産施設を運営しています。その製造プロセスには、設計、レーザー切断、曲げ、パンチング、溶接、表面処理、検査、組立が含まれており、異なる生産段階を 1 つの製造システム内で調整することができます。

同社は、産業オートメーション、配電、電気通信、再生可能エネルギー、その他の電気機器アプリケーション向けのエンクロージャ プロジェクトをサポートしています。すでに図面や定義済みの技術仕様を持っているバイヤーの場合、Prota はプロジェクト要件に基づいてカスタマイズされたエンクロージャの開発と製造をサポートすることもできます。.

 

電装筐体材料に関するよくある質問

電気エンクロージャにはどのような材料が一般的に使用されますか?

炭素鋼は機械的強度が高く、切断、曲げ、溶接、仕上げが容易なため、屋内の電気キャビネットによく使用されます。環境や重量の要件に応じて、ステンレス鋼とアルミニウムが選択されます。

ステンレス鋼は炭素鋼よりも優れていますか?

いつもではありません。ステンレス鋼は、湿気の多い環境、腐食性の環境、または頻繁に清掃される環境に適しています。標準的な屋内用途の場合、コーティングされた炭素鋼は、より低い材料コストで必要な保護を提供できます。

304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の違いは何ですか?

304 ステンレス鋼は一般的な耐食性-用途. 316に適しています。モリブデンが含まれており、塩化物への曝露に対する耐性が優れているため、海岸、海洋、化学環境により適しています。

アルミニウムは屋外エンクロージャーに適していますか?

はい。アルミニウムは軽量であり、当然のことながら耐腐食性があります。合金、コーティング、肉厚、シーリング設計を指定する必要がありますが、エンクロージャの重量を軽減することが重要な屋外機器の場合に検討できます。

材質は筐体の放熱に影響しますか?

はい。材料が異なれば熱伝導率も異なります。アルミニウムは多くの鋼種よりも熱を伝えやすいですが、材質の選択だけで筐体の温度が決まるわけではありません。内部の熱負荷、換気、筐体のサイズ、冷却コンポーネントも考慮する必要があります。

IP 評価よりも先に材料の選択をすべきでしょうか?

それらは一緒に検討する必要があります。材料は耐食性と機械的性能に影響を与えますが、エンクロージャの構造、ドアの設計、ガスケット、ケーブルの入り口、およびアセンブリが最終的な侵入保護の大部分を決定します。