Szafy sterownicze – do czego służą, gdzie są stosowane i jak wygląda ich produkcja i montaż?

Ich rola jest kluczowa dla zapewnienia bezpiecznego oraz efektywnego zarządzania wieloma procesami. Różnego rodzaju awarie układów rozdziału mocy, systemów automatyki lub części elektrycznych maszyn mogłyby doprowadzić do przestojów w funkcjonowaniu zakładów produkcyjnych i tym samym dużych strat finansowych. Sposobem na uniknięcie tego problemu są właśnie szafy sterownicze. Do czego służą i jak się je wykorzystuje? Dlaczego w szafach stosowane są miedziane elementy, takie jak bus bary,konkektory czy szynoprzewody? Jak wygląda produkcja szafy sterowniczej i jakie wymagania musi spełniać? Na te oraz inne pytania odpowiadamy poniżej.

Co to jest szafa sterownicza?

Szafa sterownicza to konstrukcja, której podstawowym zadaniem jest zabezpieczanie elementów automatyki, układów rozdziału mocy oraz części elektrycznych przed negatywnym wpływem czynników zewnętrznych, takich jak kurz, pył, wilgoć czy skrajne temperatury. W efekcie zapewnia bezproblemową i ciągłą pracę systemów lub aparatury elektrycznej.

Szafy sterownicze pełnią wiele innych ważnych funkcji, między innymi:

• doprowadzają zasilanie do urządzeń;
• kontrolują rozruch i pracę urządzeń oraz systemów;
• pozwalają uporządkować i usystematyzować skomplikowaną aparaturę elektroniczną;
• chronią przed dostępem do aparatury nieuprawnione osoby.

Dzięki zastosowaniu odpowiednio zaprojektowanej i skonstruowanej szafy sterowniczej możliwe jest zachowanie prawidłowych parametrów elektrycznych, takich jak napięcie elektryczne, oraz zminimalizowanie ryzyka awarii zasilanego urządzenia. Szafy sterownicze odpowiadają za dystrybucję odpowiedniego napięcia prądowego, dlatego rozwiązania tego typu stosowane są bardzo powszechnie, w wielu branżach.

Rodzaje szaf sterowniczych

Firmy produkujące szafy sterownicze oferują zróżnicowane rozwiązania, które różnią się pod kątem budowy oraz konstrukcji. Bardzo często szafy sterownicze produkowane są na konkretne zamówienie danego klienta – szafa jest wtedy odpowiednio dopasowywana do wymagań urządzeń, którymi będzie sterować i zasilać oraz do warunków, w których będzie pracować. Najczęściej wybieranymi są:

• pojedyncze szafy sterownicze – są bardzo uniwersalne i najczęściej składają się z pojedynczej komory, w której znajdują się różnego rodzaju elementy infrastruktury, np. IT;
• modułowe szafy sterownicze, które składają się z kilku modułów łączonych w całość – dzięki temu możliwe jest tworzenie większych konstrukcji wykorzystywanych np. w rozbudowanych instalacjach przemysłowych;
• rozdzielcze szafy sterownicze, które najczęściej montuje się na ścianach – są wyposażone w specjalne rozdzielnice wewnętrzne do oddzielania różnych obwodów, np. w rozdzielniach elektrycznych.

Co znajduje się w szafie sterowniczej?

Wewnątrz szaf sterowniczych elektrycznych znajdują się elementy odpowiadające za zasilanie, rozdział energii elektrycznej oraz sterowanie poszczególnymi elementami systemu. Są to między innymi:

• sterowniki;
• falowniki;
• serwonapędy;
• miedziane lub aluminiowe szynoprzewody bus bar albo laminowane szyny zbiorcze;
• przekaźniki elektryczne;
• wyłączniki nadprądowe;
• listwy zaciskowe;
• korytka i przepustki kablowe;
• konektory i złączki.

Obsługa szafy sterowniczej jest możliwa dzięki panelowi sterującemu, który – poza przyciskami, sygnalizatorami i wyświetlaczami – posiada specjalne czujniki umożliwiające efektywne rozdzielanie energii elektrycznej i regulowanie pracy instalacji lub systemu.

Bardzo istotną częścią każdej szafy sterowniczej są elementy miedziane lub aluminiowe. Miedź zapewnia skuteczne przesyłanie prądu oraz minimalizację strat energii, co przekłada się na efektywność i niezawodność systemów elektrycznych.

W szafach znajdują zatem zastosowanie takie komponenty, jak na przykład: szynoprzewody, bus bary, szyny uziemiające, konektory, elementy laminowane, malowane epoksydowo czy galwanizowanie. Elementy miedziane są również stosowane jako zaciski i złącza, umożliwiające połączenie przewodów elektrycznych wewnątrz szafy. Zapewniają one nie tylko skuteczne połączenie elektryczne, ale także minimalizują straty energii.

Aluminium z kolei, ze względu na swoją lekkość, wytrzymałość oraz odporność na korozję, jest głównie wykorzystywane do produkcji obudów szaf sterowniczych. Aluminiowe obudowy zapewniają solidną ochronę dla zawartych wewnątrz układów elektrycznych oraz ułatwiają transport i montaż szaf. Aluminium może być również wykorzystywane do produkcji radiatorów czy paneli chłodzących, które odpowiadają za chłodzenie oraz dyspersję ciepła w szafach sterowniczych. Dzięki swojej dobrej przewodności cieplnej aluminium pomaga w efektywnym odprowadzaniu ciepła z wnętrza szafy, dzięki czemu utrzymywana jest odpowiednia temperatura pracy urządzeń elektrycznych.

Electris oferuje dedykowane, produkowane ściśle według wymagań klientów komponenty z miedzi i aluminium, które są często stosowane w szafach sterowniczych różnego typu.

Jakie funkcje pełni obudowa szafy sterowniczej?

Kluczową rolę w zakresie funkcji ochronnych odgrywa obudowa szafy sterowniczej. Elementy, z których jest ona zbudowana, to najczęściej:

• rama, którą wykonuje się zwykle ze stali nierdzewnej/kwasoodpornej lub blachy stalowej ocynkowanej;
• drzwi jedno- lub dwuskrzydłowe zamykane na klucz, które wykonuje się z blachy stalowej malowanej proszkowo lub aluminium;
• panele boczne, tylne (tzw. plecy) oraz dach;
• płyta montażowa;
• płyta podłogowa.

W niektórych przypadkach stosuje się rozwiązania, które mają na celu dodatkowe zabezpieczenie lub usprawnienie działania szafy sterowniczej. Budowa może uwzględniać uszczelki chroniące przed zanieczyszczeniami i innymi czynnikami zewnętrznymi lub systemy wentylacji, które zapewniają odpowiednią cyrkulację powietrza, np. w celu uniknięcia przegrzewania urządzeń wewnątrz szafy.

Gdzie w praktyce wykorzystywane są szafy sterownicze?

Jak wspomnieliśmy wcześniej, szafy sterownicze znajdują zastosowanie w różnych sektorach przemysłu oraz w różnych aplikacjach, zapewniając niezbędną kontrolę oraz zarządzanie systemami elektrycznymi i automatyką. Są stosowane między innymi w:

• automatyce przemysłowej: w fabrykach i zakładach produkcyjnych, tam gdzie konieczne jest sterowanie maszynami i urządzeniami produkcyjnymi, liniami montażowymi, robotami przemysłowymi oraz wieloma innymi urządzeniami.
• dystrybucji energii: branża energetyczna korzysta z szaf sterowniczych i stosuje je na przykład w elektrowniach, stacjach transformatorowych, generatorach, instalacjach energetycznych oraz systemach zarządzania energią – wszędzie tam, gdzie jest potrzebne sterowanie i monitorowanie sieci energetycznej. Stosuje się je również w urządzeniach korzystających z odnawialnych źródeł energii, jak na przykład turbiny wiatrowe;
• automatyce budynków: szafy sterownicze pełnią istotne funkcje w zarządzaniu systemami oświetleniowymi i wentylacyjnymi, a także w monitorowaniu systemów bezpieczeństwa i kontroli dostępu w budynkach mieszkalnych czy biurowych;
• trakcjach kolejowych i pociągach: szafy sterownicze są stosowane m.in. do kontrolowania systemów trakcyjnych, sterowania systemami hamulcowymi czy zarządzania systemami zasilania awaryjnego.

Szafy sterownicze są stosowane również:

• w transporcie i logistyce: w systemach sterowania ruchem na lotniskach, w portach, magazynach oraz w systemach transportowych, takich jak windy i schody ruchome;
• w obszarze telekomunikacji do zarządzania sieciami telekomunikacyjnymi i systemami łączności;
• w przemyśle chemicznym: do sterowania procesami produkcyjnymi i monitorowania parametrów środowiskowych;
• w przemyśle spożywczym: do sterowania liniami produkcyjnymi, w tym w procesach pakowania, pasteryzacji i mrożenia;
• w przemyśle farmaceutycznym: do kontrolowania procesów produkcyjnych, w tym w produkcji leków i suplementów diety;
• w przemyśle metalurgicznym: w hutach, stalowniach i odlewniach do sterowania piecami, maszynami walcowymi oraz innymi urządzeniami produkcyjnymi.

Jak wygląda produkcja szaf sterowniczych?

Kluczową rolę w kontekście bezpieczeństwa i funkcjonalności szaf sterowniczych odgrywają dokładność ich wykonania oraz montażu poszczególnych elementów. Proces ich produkcji wymaga precyzji, zaawansowanej technologii oraz skrupulatnej pracy montażowej.

Aby opracować w pełni funkcjonalną szafę sterowniczą, dopasowaną do zadań, jakie ma pełnić, trzeba wziąć pod uwagę kolejne istotne etapy jej przygotowania. Są to:

• Projektowanie i planowanie. Kluczowym etapem produkcji jest odpowiednie zaprojektowanie szafy sterowniczej, uwzględniające specyfikacje klienta, normy bezpieczeństwa, napięcie elektryczne oraz standardy dotyczące odporności na warunki środowiskowe. Ważne jest także zapewnienie ergonomicznego układu komponentów wewnątrz szafy oraz łatwego dostępu do elementów dla konserwacji, serwisu i napraw. Szafa powinna być zaprojektowana tak, aby zapewnić odpowiednią ochronę przed wilgocią, pyłem, wibracjami oraz innymi czynnikami zewnętrznymi, które mogłyby wpłynąć na jej działanie.
• Dobór odpowiednich komponentów. Montaż szafy wymaga właściwego doboru komponentów, takich jak obudowy, panele, płyty montażowe, elementy sterujące, zaciski, przewody, szynoprzewody, złączki oraz wiele innych. Ważne jest, aby wszystkie elementy były kompatybilne i spełniały odpowiednie normy jakościowe.     
• Precyzyjne łączenie i montaż – prefabrykacja. W trakcie montażu każdy element musi być precyzyjnie zamontowany i połączony. Montaż szafy sterowniczej często wymaga zastosowania zaawansowanych narzędzi oraz odpowiedniej wiedzy technicznej zespołu inżynierów i elektryków.
• Testowanie i kontrola jakości. Po zakończeniu montażu szafa musi przejść przez proces testowania i kontroli jakości, aby upewnić się, że wszystkie komponenty działają poprawnie oraz że produkt finalny spełnia wszystkie wymagane normy bezpieczeństwa i odporności na warunki środowiskowe. Bardzo ważne są też testy elektryczne, które obejmują sprawdzenie napięć oraz zabezpieczeń przed przypadkowym dotknięciem napięcia, przegrzewaniem, zwarciem oraz innymi zagrożeniami dla osób obsługujących lub pracujących w pobliżu szafy.
• Dokumentacja techniczna. Wszelkie zmiany oraz wykonane czynności podczas montażu powinny być dokładnie udokumentowane. Dzięki temu możliwe jest śledzenie procesu produkcji oraz ewentualne naprawy czy modernizacje w przyszłości.

Montaż szaf sterowniczych wymaga zatem nie tylko sprawności technicznej, ale także skrupulatności, dokładności oraz znajomości norm i standardów branżowych. Poprawnie wykonana szafa sterownicza stanowi nie tylko kluczowy element systemu sterowania, ale także gwarantuje bezpieczeństwo i niezawodność procesów przemysłowych czy energetycznych.

Komponenty do szaf sterowniczych dostępne w ofercie Electris

Szafy sterownicze odgrywają istotne funkcje w wielu branżach, dlatego do ich produkcji niezbędne są wysokiej jakości komponenty. W Electris oferujemy miedziane i aluminiowe składniki szaf, takie jak bus bary czy szynoprzewody, które tworzymy zgodnie z indywidualnymi potrzebami i specyfikacjami klientów. Duże możliwości produkcyjne pozwalają nam produkować komponenty niezawodne i znajdujące zastosowanie w różnych typach szaf sterowniczych.