Suure vooluga{0}}paindlikud vasest paisutavad pistikud elektrolüsaatorite ja raskesulatusseadmete jaoks

5000A+ elektrolüsaatori siini ei saa käsitleda jäiga vaskjuhina, kui korduv termotsükkel muudab fikseeritud klemmide vahelist kaugust. Õhukestest vaskfooliumist valmistatud painduv vasest paisumisvuuk neelab aksiaalset liikumist, säilitades samal ajal madala-takistusega voolutee; molekulaarne difusioonkeevitus võib ühendada 0,1 mm vaskfooliumi ilma kõvajoodisjootmise või jootmiseta. Kõrge vooluga elektrolüüsaatorite ja raskete sulatusseadmete puhul ei ole konstruktsiooni eesmärk ainult paindlikkus, vaid kontrollitud takistus, voolutihedus, temperatuuri tõus, mehaaniline liikumine ja liigeste terviklikkus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tugeva vooluga{0}}ühenduse elektrikadu on järgmine:

P = I²R

5000 A juures tekitab isegi 20 μΩ takistus ühenduses ligikaudu 500 W soojust. See muudab millivoldi-taseme pingelanguse ja mikro-oomi-taseme takistuse oluliseks konstruktsioonimuutujaks, mitte sekundaarseks kontrollimiseks.

 

5000A+ vooluteed ja 100% IACS vase juhtivus

Suure-voolu alalisvoolu elektrolüüsisüsteemide jaoks valitakse üldiselt vask, kuna kõrge-puhtusastmega elektriline vask tagab väga kõrge juhtivuse ja toetab kompaktseid vooluteid.

 

Parameeter	Tüüpiline insenerikaalutlus
Praegune hinnang	5000 A+ pidev või -rakenduspõhine
Vase materjal	C1100 / suure-juhtivusega vask
Juhtivus	Kuni ligikaudu 100% IACS sobiva C1100 materjali jaoks
Fooliumi paksus	0,1 mm fooliumikihi kohta
Liigestruktuur	Mitu paralleelset vaskfooliumi
Peamine funktsioon	Soojuspaisumise kompenseerimine ja vooluülekanne
Elektriline kadu	Määratakse takistuse, kontaktpinna ja voolujaotuse järgi
Ülevaatus	Mõõtmete, elektritakistuse ja keevisõmbluse terviklikkuse kontroll

 

Mitmekihiline fooliumistruktuur jaotab mehaanilise pinge paljude õhukeste vasekihtide vahel. Selle asemel, et sundida jäika vaskvarda termilist nihet absorbeerima, painduvad üksikud fooliumid iseseisvalt.

 

See on eriti asjakohane elektrolüsaatorite korstnate, alaldi ühenduste, alalisvoolu siinisüsteemide ja kõrge vooluga ahju{0}}seadmete puhul, kus juhtme temperatuur võib käivitamise, püsiva töö ja seiskamise vahel oluliselt muutuda.

 

0,1 mm vaskfooliumid ja molekulaarne difusioonkeevitus ilma vooluta

Difusioonkeevitatud vaskšundis kasutatakse virnastatud vaskfooliume, mis on ühendatud kontrollitud rõhu ja soojusenergia abil. Eesmärk on luua metallurgiline side üle fooliumi liidese, mitte tugineda eraldi joodisele või kõvajoodissulamile.

 

0,1 mm vaskfooliumi puhul muutub protsessi juhtimine oluliseks, kuna foolium on piisavalt õhuke, et pinna seisund, tasasus, rõhu jaotus ja oksüdatsioon saaksid mõjutada liidetud liidest.

 

Kontrollitud difusiooni{0}}keevitusprotsess hõlmab tavaliselt järgmist:

Vase puhtus ja elektrijuhtivus
Fooliumi paksus ja kihtide arv
Pinna puhtus enne liitumist
Kontaktrõhk kogu liimimispiirkonnas
Keevitustemperatuur ja ooteaeg
Fooliumivirna lokaalne deformatsioon
Oksiidi moodustumine kuumutamisel
Liimitud{0}}ala järjepidevus
Elektritakistus pärast keevitamist
Mehaaniline tugevus ja väsimuskäitumine

 

Saadud ühendus ei sisalda tavalist jootekihti, mis võiks luua täiendava elektrilise või termilise liidese.

 

Kõrge vooluga-rakenduste puhul on eesmärgiks lai metallurgiline ühendus koos järjepideva vooluülekandega kogu kavandatud kattuvuspiirkonnas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IEC 60269 ja IATF 16949-Põhinev protsessi juhtimine kõrge vooluga liigendite jaoks

 

Tootmistee peaks eraldama materjali kontrolli, vormimise, ühendamise ja lõppkontrolli. Tööstuslike ostjate puhul peaksid asjakohased kvaliteeditõendid olema seotud tegelike rakendus- ja joonistamisnõuetega, mitte üldise materjalisertifikaadiga.

 

Tüüpilised kontrollid hõlmavad järgmist:

Materjali kontroll - vase klass, paksus ja juhtivus.
Fooliumi ettevalmistamine - mõõtmete täpsus, pinna seisund ja puhtus.
Virnastamise juhtimine - fooliumide arv, suund ja kavandatud kattuvus.
Difusioonkeevitus - rõhu, temperatuuri ja tsükli juhtimine.
- lõpliku laienemise pikkuse, laiuse, ava asukoha ja terminali geomeetria moodustamine.
Elektrilise kontrolli - takistuse või pinge-languse mõõtmine.
Mehaaniline kontroll - keevisõmbluse terviklikkuse ja mõõtmete kontrollimine.
Lõplik QA - CMM-i kontroll, visuaalne kontroll ja kliendi-spetsiifiline PPAP-dokumentatsioon.

 

Autotööstuse{0}}tuletatud kvaliteedisüsteemide puhul saab kliendi määramisel rakendada IATF 16949 protsessidistsipliini ja PPAP 3. taseme dokumentatsiooni. Tööstuslike elektrolüüsiprojektide puhul tuleks ülevaatusplaan selle asemel viia vastavusse kinnitatud joonise, tehnilise spetsifikatsiooni ja kehtivate elektristandarditega.

 

Küsige tasuta DFM-i hindamist ja hinnapakkumist

 

 

Jäigal vaskvardal on määratletud soojuspaisumistegur. Kui selle kaks kinnituspunkti on mehaaniliselt piiratud, tekitab temperatuurimuutus pigem nihkumist ja pinget kui vaba liikumist.

 

Juhi pikkusega L on ligikaudne soojuspaisumine:

ΔL = × L × ΔT

kus:

 

ΔL=termiline nihe
= soojuspaisumistegur
L=algne juhi pikkus
ΔT=temperatuuri muutus

 

Vase puhul on koefitsient olenevalt materjalist ja temperatuurivahemikust ligikaudu 16–17 × 10⁻⁶/K.

Näiteks 500 mm vaskjuht, mille temperatuur tõuseb 100 K võrra, võib kogeda ligikaudu:

ΔL ≈ 0,82 mm

Jäik ühendus peab võimaldama seda liikumist läbi ümbritseva konstruktsiooni, kinnitusavade, klemmi deformatsiooni või juhi pinget. Paindlik vasest paisumisvuuk sisaldab selle asemel mehaanilist vastavust otse elektriühendusele.

 

16–17 × 10⁻⁶/K vase paisumine ja termiline-tsükkelkompensatsioon

Painduv osa on tavaliselt kujundatud õhukeste vaskfooliumide virna, mitte ühe paksu vaskplaadina.

 

Ehitus	Mehaaniline käitumine	Elektriline tee	Tüüpiline rakenduse kaalutlus
Jäik C1100 vaskvarras	Madal paindlikkus	Otsene dirigent	Fikseeritud geomeetria
Lamineeritud vaskfooliumi virn	Suur aksiaalne paindlikkus	Paralleelsed fooliumiteed	Termiline liikumine
Põimitud vasest pistik	Suur paindlikkus	Mitu kiudu	Dünaamiline liikumine
Difusioon{0}}keevitatud vase šunt	Paindlik fooliumosa ühendatud klemmidega	Suur{0}}pindala metallurgiline vuuk	Kõrge voolu-alalisvoolusüsteemid

 

Fooliumivirn võimaldab painutamist ja aksiaalset liikumist ilma, et kogu terminali struktuur deformeeruks.

Elektrolüsaatori siini puhul tuleks paisumisvuuk seega määrata rohkem kui selle nimivoolu nimivool. Tehniline joonis peaks määratlema:

Pidev vool
Tippvool
Ümbritsev temperatuur
Juhi temperatuur
Eeldatav termiline tsükkel
Maksimaalne liikumine
Minimaalne painderaadius
Terminali-augu geomeetria
Paigaldussuund
Saadaval paigaldusümbrik
Nõutav elektritakistus või pingelangus

5000A+ voolutihedus ja soojuse hajumine

5000 A juures sõltub voolu jaotus painduva pistiku vahel efektiivsest juhtivast ristlõikest ja liidese geomeetriast.

Vaskfooliumikihtide arvu suurendamine suurendab saadaolevat juhtivat ala. Kuid lihtsalt fooliumi lisamine ei taga ühtlast voolujaotust.

Terminali üleminek on eriti oluline. Kui vool siseneb fooliumivirna läbi kitsa ala, võib kohalik voolutihedus üleminekupiirkonna lähedal suureneda.

Sel põhjusel tuleks klemmide laiust, fooliumi kattumist, keevisõmbluse pindala ja paigaldus{0}}ava geomeetriat hinnata koos.

 

Praktiline disainiülevaade peaks uurima:

Voolu → klemm → sidetsoon → fooliumivirn → ühendatud tsoon → klemm

selle asemel, et hinnata fooliumiosa eraldi.

 

20μΩ takistus ja I²R kaotus 5000A juures

Liigese takistuse mõju muutub oluliseks suure voolu korral.

 

Liigese takistus	Pingelangus 5000A juures	Toitekadu 5000A juures
5 μΩ	25 mV	125 W
10 μΩ	50 mV	250 W
20 μΩ	100 mV	500 W
30 μΩ	150 mV	750 W
50 μΩ	250 mV	1,250 W

 

Need väärtused näitavad, miks tuleks kontakttakistus ja keevisõmbluse takistus projekti kontrollimise kavasse lisada.

 

Vähendamine 20 μΩ-lt 10 μΩ-le ei vähenda ainult mõõdetud pingelangust 50 mV võrra. 5000 A juures vähendab see ka teoreetilist takistuskadu sellel ühendusel ligikaudu 250 W võrra.

 

Tegelik välja jõudlus sõltub ka juhi temperatuurist, kontaktrõhust, pinna seisundist, voolu lainekujust ja paigaldusgeomeetriast.

 

Laadige alla siini disaini spetsifikatsioon

 

 

 

Õhukesed vaskfooliumisõlmed nõuavad tavapärastest töödeldud vaskvarrastest erineva mõõtmetega juhtelemente.

 

Kriitilised mõõtmed ei ole piiratud kogupikkuse ja laiusega. Laienduspistiku puhul mõjutavad paigaldust ja elektrilist jõudlust fooliumi paksus, virna kõrgus, klemmide tasasus, ava asukoht, keevisõmbluse laius ja vaba-pikkuse geomeetria.

 

±0,01 mm CMM vaskklemmide kontroll

Täppisklemmide komponentide puhul saab valitud mõõtmeid reguleerida ±0,01 mm-ni, kui seda nõuab kinnitatud joonis ja tootmisvõimsus.

CMM-i kontroll võib kinnitada:

Paigaldus-ava asend
Terminali laius
Üldpikkus
Paralleelsus
Tasasus
Aukude-serva-kaugus
Keevitatud klemmi geomeetria
Moodustatud profiil

 

Kontrollistrateegias tuleks eristada elektripaigaldist mõjutavaid mõõtmeid ja mehaanilist vahekaugust mõjutavaid mõõtmeid.

 

Näiteks võib paigaldus{0}}ava asukoha tolerants otseselt mõjutada koostu joondamist, samas kui fooliumivaba-pikkuse mõõde mõjutab saadaolevat soojusliikumist.

 

C1100 vask ja C2680 messing: materjali valik 100% IACS-ga

Vaske ja messingit ei tohiks käsitleda vahetatavate klemmmaterjalidena.
 

Kinnisvara	C1100 puhas vask	C2680 messing
Elektrijuhtivus	kõrge; sobivad hinded võivad läheneda 100% IACS-le	Madalam kui C1100
Peamine eelis	Madal elektritakistus	Suurem mehaaniline tugevus ja vormimiskäitumine
Kõrge{0}}voolujuht	Eelistatud	Rakendus-sõltub
Soojusjuhtivus	Kõrge	Madalam
Tüüpiline kasutus	Siinid, kiled, šundid	Klemmid, konstruktsioonilised elektriosad
Suur{0}}praegune kahjum	Samaväärse geomeetria jaoks madalam	Kõrgem samaväärse geomeetria korral
Materjali valiku juht	Elektriline jõudlus	Mehaanilised/vormimisnõuded

 

5000A+ voolutee puhul on C1100 üldiselt lähtematerjal, kui disainis domineerib elektrijuhtivus. Messingit võib kaaluda, kui selle kasutamist õigustavad klemmide jäikus, kulumiskindlus või vormimisnõuded.

 

Lõpliku valiku tegemisel tuleks lähtuda kliendi elektri-, mehaanilistest ja keskkonnanõuetest.

 

15 kV/mm dielektrinõuded isoleeritud kõrge voolu{1}}sõlmedele

Kui painduv vaskpistik on paigaldatud isoleeritud korpusesse, tuleb isolatsiooni hinnata vaskjuhtmest eraldi.

Võimalikud isolatsioonisüsteemid on järgmised:

Epoksiidpulbervärvimine
Lamineeritud polümeerist isolatsioon
PET-kile
Polüimiidkile
PVC-st või muudest -otstarbelistest isolatsioonimaterjalidest

 

Asjakohane dielektriline spetsifikatsioon tuleks esitada katsenõudena, mitte ainult materjali nimetuse põhjal.

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 kV/mm koos isolatsiooni paksuse, roomamiskauguse, kliirensi ja keskkonnast tingitud vananemisega.

 

Kõrgepinge{0}}elektrolüüsiseadmete puhul tuleks dielektrilise kvalifitseerimise käigus arvesse võtta ka kogu komplekti-mitte ainult kattematerjali-.

 

 

 

Elektrolüsaatori alaldid, vesiniku tootmissüsteemid ja rasked sulatusseadmed jagavad harva identset siiniümbrist. Painduv konnektor võib seetõttu nõuda nihkeid klemme, ebavõrdseid klemmilaiusi, astmelisi fooliumivirnasid, nurga all olevaid kinnituspindu või asümmeetrilisi paisutussektsioone.

 

Projekteerimisprotsess peaks algama kliendi joonise ja paigalduse ümbrikuga, mitte sundima rakendust standardsele pistiku geomeetriale.

 

5000A+ DFM-i ülevaade nihke- ja asümmeetriliste vaskšuntide jaoks

DFM-i ülevaatus peaks uurima:

Praegune{0}}sisenemise suund
Terminali kontaktala
Ava läbimõõt ja asukoha tolerants
Fooliumi-kihtide arv
Fooliumi laius
Paindlik vaba pikkus
Nõutav liikumine
Painde suund
Terminali nihe
Keevitatud{0}}ala mõõtmed
Paigaldusruum

Asümmeetriline disain võib olla elektriliselt vastuvõetav, tekitades samas liigset mehaanilist pinget, kui neutraalne liikumistelg on halvasti paigutatud.

Sel põhjusel tuleks mehaanilist liikumist ja elektrivoolu jaotust koos vaadata.

 

Sisene-stantsimine ja ±0,01 mm klemmi asendi juhtimine

Kui vaskklemmidel on metallist abikomponente, saab tootmisprotsessi integreerida stantsimise, stantsimise või teisene vormimise.

Tüüpilised protsessikontrollid hõlmavad järgmist:

Progressiivne tembeldamine või tühjendamine
Burr{0}}kõrguse juhtseade
Moodustamine
In-stantsimine, kui see on asjakohane
Vaskfooliumi valmistamine
Difusioonkeevitus
Terminali moodustamine
Pinnatöötlus või isolatsioon
CMM-i kontroll
Elektriline ja mehaaniline kontroll

Täppisstantsitud komponentide puhul tuleks tööriistade kulumist jälgida kriitiliste mõõtmete suhtes, mitte tugineda ainult vormi{0}}nimelisele kasutuseale.

 

PPAP 3. tase ja IATF 16949 dokumentatsioon mahutootmise jaoks

Auto- või autotööstusest{0}}tuletatud projektide puhul võib PPAP-i dokumentatsioon sisaldada järgmist:

Disainikirjed
Tehniliste muudatuste dokumentatsioon
Protsessi vooskeem
PFMEA
Kontrolliplaan
Mõõtesüsteemi analüüs
Mõõtmelised tulemused
Materjali ja jõudluskatse tulemused
Esialgsed protsessiuuringud
Tootmisosade näidised
Vajaduse korral välimuse kinnitus
Osade esitamise tagatis

PPAP 3. taset kasutatakse tavaliselt siis, kui klient soovib esitada täielikku esituspaketti.

Tööstuslike elektrolüüsi- ja sulatusrakenduste puhul saab dokumentatsiooni kohandada vastavalt kliendi kvaliteedikokkuleppele, mitte automaatselt rakendada autotööstuse PPAP-struktuuri.

 

Küsige tasuta DFM-i hindamist ja hinnapakkumist

 

 

Kõrge vooluga-paisumisvuugid tuleks valideerida vastavalt rakenduse tegelikele elektrilistele ja mehaanilistele riketele.

Ülevaatusplaan peaks hõlmama nii vaskmaterjali kui ka valmis pistikut.

 

5000A+ elektritakistus ja temperatuuri{2}}tõusu kinnitamine

Tootmise valideerimisprogramm võib sisaldada:

 

Test	Tehniline eesmärk
DC takistus	Kontrollige juhtme ja liigendi takistust
Pinge{0}}languse mõõtmine	Kvantifitseerige elektrikadu kindlaksmääratud voolu all
Temperatuuri{0}}tõusu test	Hinnake soojuslikku jõudlust
Termorattasõit	Kontrollige mehaanilist kompensatsiooni
Keevisõmbluse terviklikkuse kontroll	Kontrollige liidetud{0}}ala järjepidevust
Mõõtmete ülevaatus	Kinnitage joonise vastavus
CMM mõõtmine	Kontrollige kriitilist geomeetriat
Isolatsioonitakistus	Kontrollige elektriisolatsiooni
Dielektriline vastupidavus	Kontrollige isolatsioonisüsteemi
Keskkonna testimine	Hinnake kindlaksmääratud töötingimusi

 

Täpne vool, katse kestus ja vastuvõtupiirid tuleks kindlaks määrata toote spetsifikatsioonist.

 

5000A pideva voolu ja termilise{1}}tsükli testimine

Suure vooluga{0}}laienduskonnektori jaoks on kasulik valideerimisjada järgmine:

Algtakistus → juhitav voolukoormus → temperatuuri stabiliseerimine → väljalülitamine → jahutus → termotsükkel → lõpptakistus

Esialgse ja katsejärgse{0}}resistentsuse võrdlus võib paljastada lagunemise, mida ühemõõtmeline kontroll ei suuda tuvastada.

Pistikust, mis jääb mõõtmetelt vastuvõetavaks, kuid mille liidese takistus kasvab, võib pika-töötamise ajal siiski saada termilise rikke punktiks.
 

EN 45545 ja UL 94 V-0 isolatsiooni valimiseks

Transpordi- või suletud elektrisüsteemidesse paigaldatud seadmete puhul võivad isolatsiooninõuded hõlmata konkreetseid leegiaeglustuse või suitsu/toksilisuse standardeid.

Sõltuvalt lõplikust rakendusest võivad spetsifikatsioonid viidata:

UL 94 V-0
EN 45545
Dielektrilise vastupidavuse nõuded
Isolatsioonitakistus
Pugemine ja kliirens
Temperatuuriklass
Keemiline vastupidavus
Keskkonna vananemine

Need standardid tuleks määrata vastavalt seadmekategooriale ja sihtturule. Materjalisertifikaat üksi ei kinnita valmiskoostu vastavust.

 

 

Õige konstruktsioon sõltub voolust, liikumisest, temperatuurist, paigaldusgeomeetriast ja valideerimisnõuetest.

 

Nõue	Soovitatav insenerisuund
5000A+ pidev alalisvool	Mitmekihiline C1100 vaskfoolium
Kõrge soojusliikumine	Pikem paindlik vaba osa
Piiratud paigaldusruum	Kompaktne mitmekihiline foolium{0}}geomeetria
Madal elektritakistus	Suure{0}}juhtivusega vask ja suur sidepind
Korduv termotsükkel	Paindlik fooliumivirn kontrollitud liikumisega
Nihutatud kinnituspunktid	Moodustatud/asümmeetriline terminali geomeetria
Kõrgepinge{0}}kapp	Määratud isolatsioon, roomamine ja kliirens
Autode kvaliteedisüsteem	IATF 16949 / PPAP tase 3, nagu on määratud
Täpne terminali geomeetria	CMM-i kontroll
Flux{0}}vaba vase liitmine	Molekulaardifusioonkeevitus
Korrosioonikaitse	Rakendusspetsiifiline pinnatöötlus-
Suur mehaaniline koormus	Klemmide geomeetria ja keevitusala optimeerimine

 

Painduvat vasest paisumisvuuki tuleks seetõttu määratleda tervikliku elektro-mehaanilise komponendina, mitte lihtsalt painduva vasetükina.

 

 

DFM-i täpseks hindamiseks peaks ostupakett sisaldama:

 

Nimivoolu pidev nimivool
Maksimaalne töövool
DC või AC rakendus
Tööpinge
Ümbritsev temperatuur
Maksimaalne juhi temperatuur
Soojus{0}}tsüklivahemik
Nõutav liikumine
Pistikuvaba pikkus
Terminali mõõtmed
Aukude muster
Vase klass
Fooliumi paksus
Isolatsiooni nõue
Pinna{0}}töötluse nõue
Elektritakistuse sihtmärk
Temperatuuri{0}}tõusupiirang
Kogus ja aastane nõudlus
Nõutav kontrollistandard
PPAP nõue
Pakendi nõuded

 

Esialgseks valmistatavuse ülevaatamiseks piisab joonisest, STEP-failist või 2D-mõõtmelisest joonisest.

 

Üle 5000 A rakenduste puhul tuleks pistikut hinnata kogu voolutee osana. Siini geomeetria, terminali liidesed, paigaldusriistvara ja jahutustingimused võivad oluliselt muuta mõõdetud takistust ja temperatuuri tõusu.

 

 

Millist teavet on vaja 5000A+ painduva vasest paisumisvuugi pakkumiseks?

Esitage nimivool, pinge, vase klass, fooliumi paksus, klemmide mõõtmed, paigaldus-ava muster, soojusliikumine, temperatuurivahemik, isolatsiooninõuded ja aastane kogus. 2D-joonis või STEP-fail võimaldab täpsemat DFM-i ülevaadet.

 

Purk 0,1 mmvaskfoolium olema difusioonkeevitatudilma joote- või kõvajoodisvooluta?

Jah. Virnastatud 0,1 mm vaskfooliumi saab ühendada kontrollitud molekulaarse difusioonkeevitusega. Protsess kasutab survet ja soojusenergiat metallurgilise sideme moodustamiseks ilma tavapärase joote- või räbustikihita.

 

Kas kohandatud -kujuga vasest paisumisvuuke saab tarnida PPAP-i 3. tasemega?

Jah. Kui klient seda nõuab, saab tootmist korraldada PPAP-i 3. taseme dokumentatsiooni alusel, mis hõlmab mõõtmete tulemusi, materjalikirjeid, protsessivoogu, PFMEA-d, juhtimisplaani ja toimivuse valideerimise andmeid.