¿Cómo se logran las propiedades de blindaje de alta resistencia y electromagnética de los recintos eléctricos metálicos?

 

Armarios eléctricos metálicos: realización de blindaje electromagnético y de alta intensidad

 

1. Realización de metales de alta intensidadCajas eléctricas
2. Realización de blindaje electromagnético deCajas de acero
3.Aplicaciones del blindaje electromagnético enCaja eléctrica de acero

 

 

1. Altación de intensidad de alta intensidad de recintos eléctricos metálicos

Materiales de acero

El acero tiene una alta resistencia debido a su estructura cristalina interna y a sus fuerzas de enlace interatómico. En el acero al carbono, por ejemplo, los átomos de hierro se combinan estrechamente mediante enlaces metálicos para formar una estructura reticular ordenada. La presencia de átomos de carbono en esta estructura fortalece aún más la red al dificultar el movimiento de las dislocaciones. Los grados comunes de acero al carbono, como Q235 y Q345, se utilizan ampliamente en la fabricación de gabinetes eléctricos con requisitos de alta resistencia, como los gabinetes de control industrial comunes.

 

Fortalecimiento de la aleación

Para requisitos especiales se utilizan aceros aleados. Agregar elementos de aleación como cromo, níquel y molibdeno al acero puede formar estructuras de aleación especiales y mejorar aún más la resistencia. El acero de aleación de cromo-molibdeno, por ejemplo, no sólo tiene alta resistencia sino también buena resistencia al calor y a la corrosión. A menudo se utiliza para fabricar carcasas de equipos eléctricos que funcionan en entornos de alta temperatura y alta presión, como las carcasas de ciertos transformadores de potencia.

 

B. Técnicas de procesamiento

 

Frío - Endurecimiento por trabajo

A través de procesos de trabajo en frío, como el laminado en frío, el estirado en frío y la extrusión en frío, el metal sufre deformación plástica. Durante este proceso, la densidad de dislocaciones dentro del metal aumenta y las dislocaciones interactúan y se entrelazan entre sí, dificultando el movimiento de las dislocaciones y mejorando así la resistencia del metal. Por ejemplo, las placas de acero delgadas laminadas en frío pueden aumentar la resistencia de las placas, que se usa comúnmente en la fabricación de gabinetes de equipos eléctricos de pequeño tamaño, como los paneles de las puertas de las cajas de distribución.

 

Calor - Fortalecimiento del tratamiento

Al someter el metal a procesos de tratamiento térmico como recocido, normalizado, templado y revenido, se puede cambiar la microestructura del metal, mejorando así su resistencia. El enfriamiento puede transformar el acero en una estructura de martensita, aumentando considerablemente su dureza y resistencia, pero reduciendo su tenacidad. El tratamiento de templado posterior puede restaurar parte de la tenacidad manteniendo una resistencia relativamente alta. Este método se utiliza a menudo en la fabricación de gabinetes eléctricos requeridos de gran tamaño y alta resistencia, como los marcos principales de aparamenta de alta tensión.

C. Diseño estructural

 

Forma razonable y grosor de la pared

Al diseñar recintos eléctricos metálicos, de acuerdo con las condiciones de estrés real, se adoptan una forma razonable y un grosor de la pared. Para recintos sometidos a grandes presiones, se utilizan secciones cruzadas circulares o elípticas, ya que pueden dispersar la presión de manera más uniforme. Para las partes que necesitan resistir las fuerzas laterales, el grosor de la pared aumenta adecuadamente. En el caso de algunos gabinetes de equipos eléctricos al aire libre de gran tamaño, a través del diseño razonable de espesor de pared y la optimización de forma, la resistencia general puede mejorarse efectivamente para resistir a las fuerzas externas en entornos hostiles.

 

Diseño de costillas de refuerzo

Establecer costillas de refuerzo en la superficie o dentro del recinto puede mejorar significativamente la resistencia y la rigidez del recinto. Las costillas de refuerzo pueden aumentar la resistencia de flexión y torsión del recinto, mejorando efectivamente la resistencia estructural general sin agregar materiales excesivos. Por ejemplo, establecer costillas de refuerzo en los paneles laterales y posteriores de las cajas de distribución puede mejorar la capacidad del recinto para soportar el peso del equipo interno y resistir colisiones externas.

 

2. Realización de blindaje electromagnético de recintos eléctricos metálicos

 

Conductividad eléctrica de materiales

1.Selección de metales de alta conductividad
El principio de blindaje electromagnético de metales se basa en su buena conductividad eléctrica. Cuando un campo electromagnético externo actúa sobre la superficie del metal, se genera una corriente inducida dentro del metal. El cobre y el aluminio se usan comúnmente metales de alta conductividad con una alta densidad de electrones libres, lo que puede responder rápidamente a los cambios en el campo electromagnético externo y generar corrientes inducidas. Por ejemplo, en equipos electrónicos con altos requisitos de protección electromagnética, como los recintos de las unidades de procesamiento de señales en las estaciones base de comunicación, a menudo se usan materiales de aleación de cobre o aluminio. Su alta conductividad genera una fuerte corriente inducida, que a su vez forma un campo electromagnético inverso para compensar la parte del campo electromagnético externo, logrando blindaje electromagnético.

 

2. Aplicación de recubrimientos conductores

Para algunos metales con mala conductividad eléctrica o para mejorar el efecto de protección, se pueden aplicar recubrimientos conductores a sus superficies. Por ejemplo, recubrir la superficie de gabinetes eléctricos de acero con una pintura que contenga partículas conductoras como plata y cobre para formar una ruta conductora. Cuando actúa un campo electromagnético externo, las partículas conductoras del revestimiento pueden guiar el flujo de corrientes inducidas, mejorando el efecto de blindaje. Este método se utiliza a menudo en gabinetes de equipos eléctricos que son sensibles al costo y tienen ciertos requisitos de blindaje electromagnético.

B. Diseño estructural cerrado

1.Estructura sellada sin costuras

Los recintos eléctricos de metal se diseñan como estructuras cerradas para minimizar los huecos, los agujeros, etc. porque los campos electromagnéticos pueden filtrarse o ingresar fácilmente a través de estas aberturas. Por ejemplo, al diseñar el recinto, la soldadura, la remachado, etc. se utilizan para garantizar una conexión estrecha entre varias partes del recinto, reduciendo los huecos. Para las aberturas de ventilación necesarias, las interfaces, etc., se adoptan diseños de blindaje especiales, como la instalación de mallas metálicas, juntas de goma conductor, etc., que no solo pueden garantizar las funciones de ventilación y conexión, sino que también bloquean efectivamente la propagación de campos electromagnéticos.

 

2.Estructura de blindaje multicapa

Para ocasiones con entornos electromagnéticos complejos y requisitos de blindaje extremadamente altos, se puede adoptar una estructura de blindaje metálico multicapa. Diferentes capas de materiales metálicos pueden proteger campos electromagnéticos de diferentes frecuencias. Por ejemplo, en el diseño de carcasa de algunos equipos de prueba electrónicos de alta gama, la capa interior utiliza un metal con alta permeabilidad magnética (como la aleación permanente) para proteger los campos magnéticos de baja frecuencia, y la capa exterior utiliza un metal con alta conductividad eléctrica. (como cobre) para proteger campos electromagnéticos de alta frecuencia. A través de una estructura multicapa, se puede lograr un blindaje electromagnético de alta eficiencia en toda la banda de frecuencia.

 

3. Aplicaciones de blindaje electromagnético enRecintos eléctricos de metalen campos clave

Adjuntos en campos clave

 

Campo de comunicación electrónica

estaciones base de comunicación

En el ámbito de la comunicación moderna, las estaciones base 4G y 5G se representan como los linchpins de la conectividad perfecta. Sus unidades de procesamiento de señal y los módulos de radio de la estación base funcionan en un entorno intensivo de alta frecuencia, datos. Los recintos eléctricos de metal, equipados con mecanismos de blindaje electromagnéticos eficientes, actúan como una salvaguardia. Evite el ruido electromagnético externo, como el de los equipos industriales cercanos u otros dispositivos inalámbricos, se infiltran los circuitos de procesamiento de señal sensible. Este blindaje no solo garantiza el procesamiento estable y preciso de las señales entrantes y salientes, sino que también reduce significativamente la interferencia y la tasa de error bit. Por ejemplo, en áreas urbanas con una alta densidad de infraestructura de comunicación, el protegido electromagnético adecuado de los recintos de la estación base es crucial para mantener la transferencia de datos de alta velocidad y la comunicación de voz clara.

Equipo de comunicación por satélite

La comunicación por satélite es la piedra angular de la comunicación global, especialmente para áreas remotas y transmisiones internacionales. Tanto los equipos de las estaciones terrestres como los terminales de comunicación por satélite están expuestos a un entorno electromagnético complejo. Las cajas metálicas con blindaje electromagnético desempeñan una doble función. Evitan que las potentes señales electromagnéticas utilizadas para la comunicación satélite-tierra se vean perturbadas por interferencias externas, como erupciones solares o radiación cósmica. Al mismo tiempo, evitan que las propias emisiones electromagnéticas del equipo causen interferencias a otros sistemas satelitales o redes de comunicación terrestres. Esto es vital para mantener la integridad de los enlaces de comunicación por satélite, garantizar una transferencia de datos confiable y evitar pérdidas o errores de señal durante transmisiones de larga distancia.

 

campo de equipos médicos electrónicos

equipo de imágenes médicas

Los dispositivos de imágenes médicas como la resonancia magnética (MRI) y la tomografía computarizada (CT) son esenciales para realizar diagnósticos médicos precisos. En particular, los aparatos de resonancia magnética generan durante su funcionamiento campos magnéticos extremadamente fuertes. Elarmarios electricos metalicosCon un blindaje electromagnético de alto rendimiento está diseñado para contener estos potentes campos magnéticos dentro de la máquina, evitando la fuga de campo magnético. Esto es crucial ya que la fuga de campo magnético puede interferir con otros dispositivos médicos cercanos, interrumpir el equipo electrónico en el entorno hospitalario y potencialmente plantear riesgos para los pacientes y el personal médico. Además, los bloqueos de protección de la interferencia electromagnética externa, asegurando que los delicados sensores de imágenes puedan capturar imágenes precisas y de alta resolución. Sin un blindaje electromagnético adecuado, las imágenes resultantes pueden verse empañadas por artefactos, lo que lleva a diagnósticos erróneos.

 

equipo de soporte vital

Vida: equipos de apoyo como marcapasos y monitores de cuidado intensivos son dispositivos de salvación de vida que operan en un entorno electromagnético complejo dentro de los hospitales. Estos entornos están llenos de diversas fuentes de radiación electromagnética, incluidos otros dispositivos médicos, sistemas de comunicación inalámbrica y equipos eléctricos. Los recintos de metal con blindaje electromagnético alrededor de estos dispositivos de soporte de vida están diseñados para aislarlos de interferencia electromagnética externa. Este blindaje garantiza que los dispositivos puedan monitorear y regular con precisión las funciones vitales, como los ritmos cardíacos y la respiración del paciente. Cualquier interrupción causada por la interferencia electromagnética podría conducir a lecturas inexactas, decisiones de tratamiento incorrectas o incluso situaciones que amenazan la vida para los pacientes.

 

campo aeroespacial

sistemas electrónicos de aviones

Las aeronaves están equipadas con una gran cantidad de sistemas electrónicos críticos, incluidos sistemas de navegación, control de vuelo y comunicaciones. Estos sistemas operan muy cerca unos de otros y la interferencia electromagnética entre ellos podría ser catastrófica. Los gabinetes eléctricos metálicos con blindaje electromagnético están diseñados para evitar la diafonía, que es la transferencia no deseada de señales electromagnéticas entre diferentes sistemas. Por ejemplo, en el sistema de navegación, el blindaje de la carcasa garantiza que las señales de navegación precisas no se vean perturbadas por las señales de comunicación de alta potencia a bordo. Esto es esencial para mantener la seguridad y precisión de las operaciones de vuelo, ya que cualquier desviación en la navegación o el control de vuelo debido a interferencias electromagnéticas podría provocar errores en la trayectoria de vuelo y posibles accidentes.

 

astronave

La nave espacial funciona en un entorno espacial extremadamente duro lleno de una intensa radiación electromagnética del sol, los rayos cósmicos y otras fuentes celestiales. Elgabinetes de metalde la nave espacial están diseñadas con técnicas avanzadas de blindaje electromagnético para proteger los delicados dispositivos electrónicos internos. Estos dispositivos son responsables de varias funciones, como la recopilación de datos, la comunicación con la Tierra y el control de la actitud de la nave espacial. El blindaje electromagnético no solo los guardias contra la radiación de alta energía, sino que también ayuda a mantener el funcionamiento adecuado de los circuitos electrónicos en presencia de cambios rápidos en el entorno electromagnético espacial. Esto garantiza la confiabilidad a largo plazo de la nave espacial durante sus misiones extendidas en el espacio.

 

campo de la automatización industrial

equipos de control industrial

En los entornos industriales modernos, los controladores lógicos programables (PLC) y las computadoras industriales son el cerebro detrás de los procesos de fabricación automatizados. Estos entornos están llenos de potentes motores, sistemas eléctricos de alto voltaje y otras fuentes de interferencias electromagnéticas. Las cajas eléctricas metálicas con blindaje electromagnético se utilizan para proteger los sensibles circuitos de control de estos dispositivos. El blindaje evita que el ruido electromagnético externo corrompa las señales de control, lo que garantiza que los procesos de producción se desarrollen sin problemas y con precisión. Por ejemplo, en una planta de fabricación de automóviles, las líneas de montaje robóticas controladas por PLC dependen del blindaje electromagnético de sus recintos de control para ejecutar movimientos y operaciones precisos, minimizando los errores de producción y el tiempo de inactividad.

 

robots

Los robots industriales son fundamentales para aumentar la productividad y la precisión en la fabricación. Sus sistemas de control interno y sensores son altamente sensibles a las interferencias electromagnéticas.Las Cajas Metálicas Especiales con electromagnéticaEl blindaje juega un papel vital en el mantenimiento de la precisión y la estabilidad de las operaciones de los robots. El blindaje protege los algoritmos de control y los datos de los sensores contra la distorsión de campos electromagnéticos externos, lo que permite a los robots realizar tareas complejas con alta repetibilidad. En una instalación de fabricación de precisión, como una planta de fabricación de semiconductores, el blindaje electromagnético de las carcasas de los robots es crucial para garantizar la manipulación y el montaje precisos de componentes delicados.

 

campo de la electrónica de consumo

teléfonos inteligentes

Los teléfonos inteligentes se han convertido en una parte indispensable de nuestra vida diaria, repletos de múltiples módulos de comunicación inalámbrica como Wi - Fi, Bluetooth y 4G/5G. Las cajas metálicas con blindaje electromagnético están diseñadas para evitar interferencias entre estos diferentes módulos de comunicación. Por ejemplo, cuando un usuario utiliza Wi-Fi para navegar y 4G para transmisión de video simultáneamente, el blindaje garantiza que las señales de estos dos módulos no interfieran entre sí, brindando una experiencia de usuario fluida y de alta velocidad. Además, el blindaje reduce el impacto de la interferencia electromagnética externa de fuentes como otros teléfonos inteligentes cercanos o transmisores de radiofrecuencia, mejorando el rendimiento general y la confiabilidad del dispositivo.

 

portátiles

Las computadoras portátiles se utilizan ampliamente para trabajar, entretenerse y comunicarse. Sus componentes internos, incluida la placa base, el disco duro y las tarjetas de red inalámbrica, generan radiación electromagnética durante el funcionamiento. Elrecintos de metal con electromagnéticoEl blindaje cumple dos propósitos. En primer lugar, reducen la cantidad de radiación electromagnética emitida por la computadora portátil, que es importante para la salud y la seguridad del usuario. En segundo lugar, protegen los componentes internos de la interferencia electromagnética externa, como la de las líneas eléctricas u otros dispositivos electrónicos en las cercanías. Esto ayuda a mantener la estabilidad de la operación de la computadora portátil, evitando la corrupción de datos y garantizar un rendimiento fluido durante tareas como edición de video, juegos o conferencias en línea.