Концепция платформы теперь и для автоматизации: шкафы для электронного оборудования: прочные, надежные и гибкие в конфигурации

Требования к свойствам шкафов для электронного оборудования постоянно изменяются. Для автоматизации в шкафы устанавливаются, например, программируемые контроллеры и, все чаще, соответствующие системы управления и защиты. Шкаф для электронного оборудования (рис. 1) должен быть рассчитан на жесткую эксплуатацию в промышленных зонах и иметь все атрибуты, необходимые для обеспечения эксплуатационной надежности конечного продукта: высокую механическую прочность, уплотнители против попадания в шкаф пыли и воды, очень высокую степень ЭМС-экранирования, заземляющие соединения по стандарту VDE и соответствующую концепцию охлаждения. Преимущества и пользу от применения обеспечивают гибкие возможности комплектации разнообразными принадлежностями и компонентами. 

Одна платформа как основа для различных приложений 

На рынке имеется множество типов шкафов, подходящих для того или иного приложения пользователя. Если требования или приложения изменяются, чаще всего приходится снова искать наиболее подходящий тип шкафа. Требуются новые принадлежности и компоненты, т. к. различные типы шкафов не совместимы друг с другом. За счет этого пользователь тратит больше времени и денег. Оптимальным был бы шкаф, который бы, с одной стороны, обеспечивал высокий технический стандарт, а с другой - позволял противостоять все усиливающемуся давлению цен и был так универсален и гибок, что мог бы применяться для различных приложений. Решение - различные типы шкафов на одной и той же основе. Исходя из этой основы создаются варианты для различных целевых и пользовательских рынков. При этом изготовитель и пользователь получают существенные ценовые преимущества. 

Компания Schroff разработала такую концепцию платформы для нового поколения шкафов для электронного оборудования. Даже если требования в отдельных секторах рынка частично сильно различаются, имеется общий знаменатель с удобными решениями. Новая платформа шкафов VARISTAR для электронного оборудования, предназначенная для применения в системах автоматизации, контрольно-измерительной аппаратуре и многих других областях, специфична там, где есть сложности применения, и универсальна там, где по техническим или экономическим причинам приложения требуют разнообразия. Таким образом, становится возможным создавать стандартные решения с большой выгодой для пользователей, которые раньше могли быть реализованы только в виде дорогих специальных исполнений. Платформа шкафов Varistar состоит из стойки, исполняемой в двух вариантах, различных элементов облицовки и принадлежностей и компонентов из обширной производственной программы. Оба варианта стойки совместимы с 19-дюймовым оборудованием. Установочные размеры обеих стоек совпадают, поэтому их можно устанавливать в ряд. Все элементы облицовки, например двери, боковые, задние, верхние и нижние панели, подходят для обоих вариантов стоек. Для особо тяжелого оборудования предусмотрены соответствующие принадлежности, рассчитанные на большие нагрузки, например особо устойчивые полки, направляющие и т. п. На их основе компонуется отвечающий требованиям шкаф. 

Высокая устойчивость

При транспортировке или в месте установки шкафы для электронного оборудования подвергаются различным динамическим и статическим нагрузкам, которые часто требуют особенно высокой ударо- и вибропрочности, а также сейсмостойкости шкафов. Платформа шкафов Varistar для электронного оборудования отвечает этим требованиям благодаря специально разработанному стоечному профилю (рис. 2). 

s2.jpg
Рис. 2. Многофункциональный стоечный профиль, рассчитанный на высокие нагрузки

За счет него платформа шкафов выдерживает самые высокие нагрузки, описанные в соответствующих стандартах. Для значительно различающихся требований сварная стойка шкафа исполняется в двух вариантах. Так называемое облегченное исполнение Slim-Line выдерживает максимальную статическую нагрузку до 400 кг. Используемый здесь специально разработанный пустотелый камерный профиль при минимальном расходе материала по части устойчивости к статической и динамической нагрузкам отвечает уровням требований DL5 и DL6 по стандарту IEC 61 587-1. Уровень требований DL5 касается ударо- и вибронагрузок, характерных для систем дорожной и железнодорожной сигнализации, а также эксплуатации вблизи ротационных машин. Максимальный уровень требований DL6 действует для нагрузок, возникающих на торговых суднах и в военном оборудовании низкого класса нагрузки. Если необходима устойчивость к более высокой статической нагрузке или сейсмостойкость, используется второй вариант стойки. Усиленное исполнение Heavy-Duty состоит из такого же пустотелого камерного профиля, но удлиненного в основных направлениях воздействия нагрузки и поэтому более устойчивого. Вариант Heavy-Duty выдерживает максимальную статическую нагрузку до 1000 кг. Проведенные по стандарту IEC 61 587-2 испытания на сейсмостойкость подтверждают сейсмоустойчивость платформы шкафа до зоны 3 Bellcore, а с приваренными угольниками жесткости по углам шкафа - до зоны 4 Bellcore.

Оптимальная защита окружающей среды

Электронная контрольно-измерительная аппаратура и автоматика имеют существенное значение для эксплуатационной надежности установок и машин в системах автоматизации. Например, влияние паразитных излучений на работу контроллеров или измерительных приборов может иметь роковые последствия. Поэтому шкаф для электронного оборудования, в который устанавливаются такие компоненты, должен иметь эффективную концепцию защиты как от механических помех, так и от высокочастотных излучений. Обычные концепции ЭМС-экранирования на уровне шкафа основаны, как правило, на электропроводящем контакте между стойкой, внутренними компонентами и элементами облицовки. При этом требуются специальные покрытия, например оцинкованные хроматированные (желтые) поверхности. Для защиты от высокочастотого излучения платформа шкафов Varistar для электронного оборудования предлагает совершенно новую концепцию экранирования, согласно которой помехи отводятся через элементы облицовки, не проникая в стойку. Существенную роль при этом играет уже упомянутый пустотелый камерный профиль каркаса. Стоечный профиль имеет по периметру симметричный 45-градусный скос, на котором и основана новая концепция уплотнения для защиты от электромагнитных помех и проникновения воды и пыли. Уплотнитель для защиты от внешних воздействий (степень защиты до IP 55) или комбинированный уплотнитель для защиты от электромагнитных помех и внешних воздействий крепится непосредственно на 45-градусном скосе стойки. В этом случае электромагнитные помехи проводятся от элемента облицовки через уплотнитель непосредственно к соседнему элементу облицовки (рис. 3). 

s3.jpg
Рис. 3. ЭМС-экранирование: принцип клетки Фарадея (1 - стойка; 2 - герметизирующий уплотнитель; 3 - проводящий экранирующий уплотнитель; 4 - задняя панель; 5 - боковая панель)

Сама стойка остается не задействованной, и возникает эффект клетки Фарадея. Такая концепция экранирования позволяет использовать экономичную стандартную стойку, что согласно европейской директиве RoHS существенно способствует экологической безопасности. В качестве уплотнительного материала используется электропроводящий текстильный уплотнитель. Новая концепция экранирования, испытанная соответствующими испытаниями на ЭМС в аккредитованных лабораториях, устанавливает новые стандарты защиты от электромагнитных помех (рис. 4). 

s4.jpg
Рис. 4. Диаграмма: ослабление электромагнитного излучения для шкафов Schroff в сравнении; 20 дБ при 1 ГГц означает 10-кратное, 40 дБ при 1 ГГц - 100-кратное и 60 дБ при 1 ГГц - 1000-кратное затухание интенсивности волн

В общую концепцию экранирования должны быть включены также помехи, передаваемые по проводам. Поэтому кабельному вводу шкафа следует уделить особое внимание. В случае отдельных вводов кабелей, как правило, используются контактирующие резьбовые разъемы PG. Они обеспечивают максимальную защиту от внешних воздействий (IP 66), а также имеют хорошие показатели ослабления электромагнитного излучения. Для экранированного группового ввода проводов в шкафах компания Schroff разработала запатентованную концепцию. Прежде всего, при большом количестве кабелей данная концепция обеспечивает особенно легкое и быстрое обслуживание. Благодаря такому кабельному вводу достигаются ослабление электромагнитного излучения до 70 дБ при частоте 1 ГГц и максимальный уровень защиты от влаги и загрязнений (IP 55). В дне шкафа имеются одно или несколько отверстий для крепления продолговатой, проходящей параллельно полу кабельной камеры. Экранированные провода с удаленной оболочкой любого диаметра укладываются в эту камеру и закрепляются кабельными стяжками. Уплотненные элементами из вспененного материала, кабели надежно контактируют почти по всей длине камеры, обеспечивая тем самым необходимое ослабление электромагнитного излучения. По сравнению с другими решениями, доступными на рынке, пользователь экономит 10-15 % затрат при таких же показателях экранирования.

Эффективное охлаждение

Во многих приложениях охлаждение установленных компонентов обеспечивается естественной конвекцией. Если ее недостаточно, для принудительной вентиляции и охлаждения используются вентиляторы, теплообменники или даже кондиционеры. Важным (прежде всего для обычного воздушного охлаждения) является точно определенный воздухообмен в шкафу, а именно то, каким путем воздух поступает в шкаф, как он подается к охлаждаемым компонентам и как теплый воздух выводится из шкафа. Компания Schroff создает и тестирует на основе подробного компьютерного моделирования специфические концепции охлаждения, как для стандартизованных систем, так и для индивидуальных, выполненных на заказ. При этом речь идет не только о компонентах охлаждения (теплообменниках, кондиционерах, вентиляторах). Часто гораздо более важным является обладание ноу-хау, позволяющим обнаружить и точно локализовать в разнообразных приложениях проблемные поля, например "горячие точки", и найти оптимальное решение охлаждения.

Другие статьи

Директивы по вопросам защиты окружающей среды RoHS
Изменения продуктов Vicor согласно нормам экологического стандарта RoHS
GERSYS: надежность и уверенность превыше всего
Комплектующие стратегии: Gersys
К списку статей