材料关系到外壳设计

仅仅在过去的50年里，就有超过10万种新材料被开发出来。因此，对于大多数电气控制设计人员和面板制造商来说，电气元件的材料选择已成为一项非常复杂的任务。设计师应该参与材料选择，因为很多时候，最终用户不会指定所选择的材料。通过了解用于电气外壳的材料，设计师/指定人员可以选择最能满足产品性能目标的材料。然而，在这个评估阶段，设计师最好与材料工程师合作，以避免不必要的昂贵结构和避免失败。

步骤1:回顾最常用于电气元件的材料。

用于保护电气元件的材料可以是金属的，也可以是非金属的，但它必须在装置的使用寿命内发挥其保护功能。耐用性和寿命是关键。有三种典型的材料:金属、塑料和复合材料。

常见的金属材料包括碳钢、不锈钢和铝。碳钢，最突出的选择基于其低的初始成本，通常是镀锌或涂漆，以延长使用寿命。优质金属，如不锈钢和铝，用于长寿命，耐腐蚀性和耐候性至关重要的地方(例如，在保护公用事业光伏发电装置的接线盒控制)。

热塑性塑料，如聚碳酸酯，聚酯和聚氯乙烯提供了一定程度的防腐超越涂碳钢。然而，热塑性塑料随着时间的推移更容易受到紫外线(UV)和风化降解的影响。可以添加某些稳定剂，但最终热塑性塑料的性质将屈服于延长的风化。

多年来，紫外线一直是非金属制造商关注的问题。紫外线降解发生的速率将根据产品安装的温度、湿度和纬度而变化。然而，添加剂和独特的配方已经被引入，以帮助减少故障，并消除了最终用户的大部分担忧。

热固性材料——例如聚酯树脂与玻璃相结合——创造了一种复合玻璃纤维增强聚酯(FRP)，它非常耐用和耐候性。与热塑性塑料一样，FRP比涂漆碳钢具有更大的腐蚀程度，可以在许多不锈钢应用中直接替代，但在极端恶劣的环境中，它的性能优于金属和塑料。

第二步:比较热、电和环境因素，帮助缩小选择范围。

在导热性方面，通常选择非金属材料作为外壳，因为它们是绝缘的，不会散发机柜内产生的热量。非金属材料也不导热，因此在高温环境中起绝缘体的作用。金属外壳面临着几乎相反的考虑，但这两种选择都需要在最终安装时对散热进行一些预先考虑。

电磁干扰(EMI)是由高压设备发出的能量引起的，而射频干扰(RFI)是由无线电波引起的，这两种方法会损害系统正常运行的能力。热塑性和热固性复合材料是恶劣或美观环境的理想选择，但由于它们是非金属，因此不提供EMI/RFI屏蔽。另一方面，金属材料在屏蔽内部组件免受杂散电磁波或无线电频率影响方面具有固有的有效性。然而，复合材料和热塑性材料可以通过在内部涂上高导电性的镍或铜涂层，或通过使用碳纤维或其他高导电性的金属薄片将导电性直接赋予复合材料本身，从而对这种干扰提供一定程度的保护。

影响材料选择的最重要的激励特征是环境。考虑包括温度、化学、湿度，以及对永久装置的物理世界的关注。无论环境是敌对的还是被动的，都要尝试使材料的性能与预期的环境相匹配。过度指定的材料将在自然环境中有效地工作，但在敌对环境中使用指定不足的外壳会产生严重的后果，从而使环境成为压倒一切的考虑因素。

- Roger Schroder是SpecTech enclosure and Materials的主管;编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程，咨询指定工程师,设备工程。

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