Bakrene zbiralke-za težke obremenitve za vetrne pretvornike na morju in krmiljenje naklona

Omare pretvornikov vetra na morju zahtevajo bakrene zbiralke, ki ohranjajo nizek električni upor, mehansko celovitost in izolacijo pri neprekinjenem toku 2000 A+, vibracijah, vlagi, obremenjeni s-soljo, in izpostavljenosti koroziji C5-M. Za težke pretvorniške zbiralke je praktična zasnova pogosto toga bakrena zbiralka C1100 v kombinaciji s prilagodljivimi pletenimi konektorji, podprtimi z nadzorovanim pocinkanjem, epoksidno izolacijo in kvalificiranimi postopki varjenja ali kovičenja.

 

Pri aplikacijah na morju zasnove zbiralke ni mogoče oceniti zgolj na podlagi prevodnosti. Prerez-prevodnika, upornost spoja, debelino obloge, plazilno pot, vibracijsko obremenitev, temperaturni dvig, oprijem prevleke in odpornost proti koroziji je treba nadzorovati kot en električni-mehanski sistem.

 

 

 

Omare za pretvornike na morju delujejo v okolju z visoko vlažnostjo, usedlinami soli,-ki vsebujejo klorid, in ponavljajočimi se temperaturnimi spremembami. V skladu z ISO 12944 C5-M predstavlja morsko okolje z visoko korozivnostjo, kjer zaščitni sistemi zahtevajo bistveno večjo odpornost proti koroziji kot običajna notranja električna oprema.

 

Pri bakreni zbiralki za vetrne turbine je treba posebno pozornost posvetiti izpostavljeni bakreni površini in priključnim vmesnikom.

 

C1100 baker s pocinkano prevleko za pomorske električne sisteme

C1100 elektrolitski trden-smolni baker zagotavlja visoko električno prevodnost in dobro zmogljivost oblikovanja. Pokositrena -površina lahko zmanjša neposredno izpostavljenost bakra morskemu ozračju, hkrati pa izboljša spajkanje in stabilnost stika na izbranih vmesnikih.
 

Parameter	Tipična inženirska tarča	Oblikovanje
Bakreni material	C1100 / T2	Tokovna pot z visoko{0}}prevodnostjo
Čistost bakra	Večji ali enak 99,90 %	Konsistentnost materiala
Električna prevodnost	Običajno večji ali enak 97 % IACS	Zmanjša izgubo I²R
Pocinkana prevleka	Posebno-za projekt	Površinska zaščita in stabilnost stika
Debelina prevleke	Običajno 3–10 μm	Končna vrednost je odvisna od korozije in zahtev vmesnika
Dimenzijska toleranca	Do ±0,01 mm na nadzorovanih funkcijah	Odvisno od geometrije štancanja/oblikovanja
Površinska obdelava	Nadzor-burr, oksidacija-nadzorovana	Preprečuje slab stik sklepov
Zahteva proti koroziji	Sistem ISO 12944 C5-M	Klasifikacija izpostavljenosti morju

 

3–10 μm plasti kositra se ne sme obravnavati kot univerzalna specifikacija. Zahtevana debelina je odvisna od spojnega vmesnika, izpostavljenosti okolja, gostote toka, kontaktnega tlaka in programa kvalifikacijskega preskusa.

 

Za nabavo mora risba navajati material za prevleko, najmanjšo lokalno debelino, merilno metodo in načrt vzorčenja, namesto da preprosto navaja "kositrano".

 

Zakaj mora zaščita C5-M vključevati območje sklepov

Telo zbiralke lahko ostane vidno nedotaknjeno, medtem ko se električni spoj pokvari.

 

Tipični mehanizmi okvare vključujejo:

Kontaminacija s kloridom na izpostavljenih vmesnikih.
Oksidi ali produkti korozije povečujejo kontaktno odpornost.
Galvanska korozija med različnimi kovinami.
Prodiranje vlage pod izolacijo.
Poškodba prevleke okoli izvrtanih lukenj, zavojev in zvarov.
Razpokana korozija pod podložkami in pritrdilnimi elementi.

Iz tega razloga bi morala kvalifikacija pregledati celotno tokovno pot, vključno s sponkami, vijaki, podložkami, varjenimi vmesniki in prevlečenimi površinami.

 

 

 

Togi prevodnik je učinkovit za-distribucijo velikega toka, vendar lahko dolga toga bakrena zbiralka prenese mehanske vibracije neposredno na sponke, izolatorje in priključne točke omarice.

 

Pretvorniške omare vetrnih turbin doživljajo mehansko vzbujanje zaradi vrteče se opreme, preklopnih dogodkov in strukturnih vibracij.

 

Sistemi za-nadzor naklona uvajajo dodatne zahteve, ker morajo električne povezave prenašati ponavljajoče se mehanske premike brez pretirane koncentracije napetosti.

 

Rešitev ni le v tem, da bi bakreno zbiralko odebelili.

 

Robustnejša arhitektura ločuje funkcije:

Toga zbiralka → gibki pleteni konektor → terminal opreme

Togi odsek zagotavlja primarno nizko{0}}upornost toka in stabilnost položaja. Prilagodljiv priključek absorbira relativno gibanje in zmanjša mehansko obremenitev, ki se prenaša na fiksne sponke.

 

Toge in prožne tokovno-komponente

 

Značilno	Toga zbiralka C1100	Prilagodljiv konektor iz bakrene pletenice
Primarna funkcija	Visok{0}}trenutna porazdelitev	Absorpcija vibracij in gibanja
Trenutna zmogljivost	visoko	Visoko, odvisno od-prereza
Mehanska prožnost	Nizka	visoko
Absorpcija vibracij	Omejeno	visoko
Geometrija namestitve	Popravljeno	Omogoča gibanje
Tipska konstrukcija	Trden bakreni trak	Več{0}}žična bakrena pletenica
Način povezave	Vijačenje, varjenje, kovičenje	Vijačenje, trdo spajkanje, varjenje
Glavna skrb za oblikovanje	Toplotni dvig in mehanske obremenitve	Utrujenost in celovitost zaključka

 

Fleksibilnega odseka ne bi smeli obravnavati kot premajhen nadomestek za tog zbiralnik. Njegov efektivni prevodni prerez-je treba izbrati glede na RMS tok, dovoljen dvig temperature, pretok zraka vgradnje, geometrijo pletenice in konfiguracijo sponk.

 

Zasnova vibracij zahteva več kot fleksibilen baker

Prilagodljiv konektor lahko zmanjša mehanski prenos, vendar lahko nepravilna geometrija še vedno povzroči okvaro zaradi utrujenosti.

 

Inženirski pregled mora vključevati:

Prosta dolžina gibljivega dela.
Širina pletenice in število plasti.
Polmer upogiba.
Prekrivanje terminalov.
Prednapetost pritrdilnega elementa.
Kontaktni pritisk.
Število ciklov gibanja.
Temperatura med preskusom vibracij.
Odmik od sosednjih prevodnih delov.
Koncentracija napetosti v bližini varjenih ali spajkanih sponk.

 

Pri aplikacijah za-nadzor naklona mora biti upogljivi konektor nameščen tako, da se premika pretežno skozi predvideni upogljivi del in ne skozi terminal ali zvar.

 

Odpornost povezave je sistemski parameter

Pri 2000 A že majhno povečanje upora spoja povzroči znatno toploto.

Osnovno razmerje je:

P = I²R

Na primer, pri 2000A:

 

Odpornost sklepov	Proizvodnja toplote
10 μΩ	40 W
20 μΩ	80 W
50 μΩ	200 W
100 μΩ	400 W

 

Zato bi moralo biti merjenje kontaktnega upora del načrta-nadzora proizvodnje, namesto da bi se zanašalo le na vizualni pregled.

 

Zahtevajte brezplačno oceno in ponudbo DFM

 

 

 

Pri zbiralki pretvornika-za težke pogoje je nazivni tok določen z več kot širino in debelino bakra.

 

Dejansko povišanje temperature je odvisno od:

DC ali AC valovna oblika.
RMS tok.
Površina prečnega-prereza bakra.
Površina zbiralke.
Pretok zraka v kabinetu.
Temperatura okolja.
Dimenzije ohišja.
Učinek bližine in učinek kože.
Odpor sklepov.
Konfiguracija prevleke in prevleke.
Delovni cikel.

Bakreni prerez-za aplikacije 2000A+

Za sisteme z enosmernim tokom je izguba vodnika odvisna predvsem od:

P = I²R

Za poenostavljen vodnik:

R = ρL/A

kjer:

R=odpornost prevodnika
ρ=upornost bakra
L=dolžina prevodnika
= Prečni prerez-prevodnika

Povečanje površine prečnega-prereza zmanjša odpornost, vendar lahko pretirana debelina poveča oblikovno silo, obremenitev orodja in stroške materiala.

Zato je treba zbiralko 2000 A+ optimizirati glede na celotno arhitekturo omare in ne izbrati samo iz toka.

 

Tipične konstrukcijske spremenljivke-zbiralk za težka dela

 

Spremenljivka	Inženirski učinek
Debelina bakra	Neposreden učinek na-površino preseka in togost
Širina bakra	Trenutna zmogljivost in površina-odvajanja toplote
Polmer roba	Koncentracija-električnega polja in možnost izdelave
Premer luknje	Prileganje pritrdilnega elementa in vmesnik-za prenos toka
Toleranca položaja luknje	Poravnava montaže
Višina bruha	Tveganje glede varnosti, izolacije in montaže
Debelina kositra	Korozija in delovanje vmesnika
Debelina nanosa	Dielektrična izolacija in dimenzijska zračnost
Polmer upogiba	Kakovost preoblikovanja in delovno utrjevanje
Odpor sklepov	Lokalizirana proizvodnja toplote

 

Končno oceno toka je zato treba določiti s preskusom toplotnega-naraščanja, ki ga določi stranka, ne s splošnim pravilom "amperov na mm²".

 

 

Offshore pretvorniške omare združujejo visok tok z omejenim prostorom za namestitev. To ustvarja konflikt med velikostjo prevodnika, električno zračnostjo in mehansko embalažo.

Zbirka-za težke obremenitve lahko zahteva površinsko zaščito in električno izolacijo.

Običajni izolacijski sistemi vključujejo epoksi premaz v prahu, toplo{0}}skrčljive cevi in ​​oblikovano izolacijo.

 

Epoksi praškasti premaz v primerjavi s toplotno-izolacijo

 

Parameter	Epoksi praškasti premaz	Toplo{0}}skrčljive cevi
Aplikacija	Prašno pršenje + strjevanje	Namestitev mehanskega tulca
Površinska skladnost	visoko	Odvisno od geometrije
Kompleksni zavoji	Dobro, če je postopek nanašanja premaza nadzorovan	Lahko se naguba ali premosti
Nadzor dimenzij	Debelina nanosa je nadzorovana s postopkom	Debelina stene rokava je odvisna od materiala
Mehanski oprijem	Vezan premaz	Mehansko prileganje
Lokalno popravilo	Bolj težko	Relativno enostavno
Avtomatizacija	visoko	Srednje
Tipična specifikacija	Projekt{0}}debelina v μm	Projekt{0}}določena debelina stene
Stopnja plamena	Lahko se določi po UL 94 V-0	Odvisno-od materiala
Pokritost robov	Potreben je nadzor-postopka premazovanja	Oblika rokava-odvisna

 

Za-industrijsko proizvodnjo velikega obsega lahko epoksi praškasti premaz zagotovi ponovljivo pokritost oblikovane bakrene geometrije, ko so parametri predobdelave, ozemljitve, nanašanja prahu in strjevanja nadzorovani.

 

Specifikacija premaza mora opredeliti:

Najmanjša in največja debelina nanosa.
Zahteva za oprijem.
Dielektrična vzdržljiva napetost.
Prebojna napetost, kjer je primerno.
Klasifikacija UL 94, kadar je to potrebno.
Temperatura in čas sušenja.
Predobdelava površine.
Območja maskiranja.
Neprevlečene električne kontaktne cone.

Izolacija mora ohranjati električni vmesnik

Pogosta proizvodna napaka je prekomerna prevleka okoli terminalskega vmesnika.

Zbiralka mora vzdrževati nadzorovana gola{0}}kontična območja za:

Vijačne povezave.
Varjene povezave.
Spajkani vmesniki.
Ozemljitvene točke.
Testne točke.

Toleranca prikrivanja tako postane dimenzionalna zahteva in ne kozmetična težava.

 

 

 

Bakrene zbiralke za-težke obremenitve se pogosto proizvajajo s kombinacijo rezanja, CNC krivljenja, progresivnega žigosanja, vrtanja, odstranjevanja robov, varjenja in površinske obdelave.

 

Visoka toplotna in električna prevodnost bakra povzroča posebne proizvodne izzive.

 

Vtiskovanje bakra zahteva nadzor nad robovi in ​​deformacijami

Za natančno žigosanje zbiralk kritične spremenljivke vključujejo:

Punch{0}}to-oddaljenost.
Temperatura materiala.
Obraba udarcev.
Obraba matrice.
Hitrost rezanja.
Natančnost podajanja trakov.
Toleranca položaja lukenj.
Višina robov.

Prekomerni robovi lahko poškodujejo izolacijo in zmanjšajo lezno pot. Prevelik odmik lahko povzroči popačene luknje in slabo kakovost robov.

 

Za nadzorovane komponente lahko inšpekcija CMM preveri:

Skupna dolžina in širina.
Sredinski položaj luknje.
Kot upogiba.
Ravnost.
Geometrija terminala.
Kritični referenčni odnosi.

Varjenje bakrenih zbiralk brez prekomernega vnosa toplote

Zaradi toplotne prevodnosti bakra je običajno varjenje s taljenjem težje kot varjenje številnih jekel.

 

Odvisno od geometrije spoja, obsega proizvodnje in kombinacije materialov lahko uporabni postopki vključujejo:

Lasersko varjenje.
Uporovno varjenje.
Spajkanje.
Molekularno difuzijsko varjenje.
Ultrazvočno varjenje.
Spajanje-na osnovi trenja.

Za sklope Cu-Al lasersko varjenje Cu-Al zahteva nadzor nad tvorbo intermetalnih spojin, ker lahko čezmeren vnos toplote poveča krhke faze v spoju.

 

Za sestave baker-na-baker lahko pride v poštev uporovno varjenje in trdo spajkanje, kjer geometrija omogoča stabilen dostop do elektrod in ponovljivo kontrolo postopka.

 

Kvalifikacijski parametri varilnega postopka

Parameter	Kaj mora biti nadzorovano
Laserska moč	Preboj zvara in vnos toplote
Hitrost potovanja	Gostota energije
Fokus žarka	Geometrija zvara
Zaščitni plin	Nadzor oksidacije
Sila elektrode	Konzistentnost-uporovnega varjenja
Varilni tok	Proizvodnja toplote
Zadrži čas	Utrjevanje in stabilnost sklepov
Stanje površine	Kontakt in varivost
Skupna vrzel	Prodorna konsistenca
Metalografski odsek	Notranje preverjanje napak

 

Kvalificiran varilni postopek mora biti podprt s -metalografijo presekov, pregledom dimenzij in preskusom električnega upora.

 

 

Pri programih za avtomobilsko in industrijsko-elektroniko stopnje 1 mora nadzor kakovosti presegati končni pregled dimenzij.

 

Načrt nadzora proizvodnje lahko vključuje:

Preverjanje potrdila o vhodnem materialu.
Preskušanje prevodnosti bakra.
Preverjanje trdote.
Merjenje debeline prevleke.
Dimenzionalni CMM pregled.
Pregled burra.
Merjenje odpornosti zvara.
Analiza-preseka zvara.
Merjenje debeline nanosa.
Preizkušanje dielektrične odpornosti.
Preskus-toplotnega vzpona.
Solni{0}}pršilec ali okoljska kvalifikacija.
Sledljivost po seriji ali proizvodni seriji.

Matrika pregledov in skladnosti

 

Nadzorni element	Tipična metoda	Ustrezen standard/zahteva
Sistem kakovosti	Revizija procesa	IATF 16949 / ISO 9001
Upravljanje z okoljem	Revizija sistema	ISO 14001
Debelina prevleke	XRF / metalografsko merjenje	Specifikacija stranke
Dimenzije	CMM / optična meritev	Risanje GD&T
Prevodnost bakra	Merilec prevodnosti	ASTM B193 / specifikacija kupca
Debelina nanosa	Mera/prerez-prevleke	Specifikacija stranke
Dielektrična trdnost	Hi-test testa	IEC / specifikacija kupca
Vnetljivost	Preskus navpičnega gorenja	UL 94 V-0, kjer je navedeno
Odpornost proti koroziji	Solni sprej / ciklična korozija	Metoda ISO/ASTM,-specifična za projekt
Odobritev proizvodnje	PPAP	AIAG PPAP
Kakovost zvara	Metalografija/merjenje upora	Specifikacija zvara kupca

 

3. stopnja PPAP mora vključevati ustrezne načrtovalne zapise, diagram poteka procesa, PFMEA, načrt nadzora, rezultate dimenzij, rezultate preskusov materiala in učinkovitosti, dokaze MSA in dele vzorčne proizvodnje v skladu z zahtevami naročnika.

 

 

Okvara zbiralke je lahko posledica enega samega nenormalnega vmesnika in ne množičnega bakrenega materiala.

 

Zato mora sledljivost proizvodnje vključevati:

 

Serija surovin → serija žigosanja → postopek oblikovanja → serija varjenja → serija galvanizacije → serija premaza → končni pregled → pošiljka

 

To omogoča, da se upor ali toplotna anomalija, ugotovljena na terenu, izsledi nazaj do specifičnih pogojev izdelave.

 

 

Medenina C2680 lahko zagotovi večjo mehansko trdnost in dobre lastnosti oblikovanja, vendar je medenina C1100 na splošno prednostna, kadar sta nizka električna upornost in-zmožnost prenosa visokega toka primarni konstrukcijski zahtevi.

 

Lastnina	C1100 baker	C2680 medenina
Električna prevodnost	Visoka, običajno večja ali enaka 97 % IACS za ustrezne stopnje	Bistveno nižje
Upornost	Nizka	višje
Učinkovitost prenosa-toka	Odlično	Nižje
Mehanska trdnost	Zmerno	višje
Možnost oblikovanja	Dobro	Dobro
Toplotna prevodnost	visoko	Nižje
Tipična uporaba zbiralke	Visok{0}}tokovni vodnik	Terminali, strojna oprema, oblikovani konektorji
2000A+ primernost	Prednostno za glavni vodnik	Na splošno ni prednostno za pot primarnega toka

 

C2680 je lahko še vedno primeren za pomožne sponke, nosilce ali mehanske komponente, kjer prevodnost ni prevladujoča zahteva.

 

Za program OEM za bakrene zbiralke marine razreda mora torej izbira materiala temeljiti na električni funkciji vsake komponente, namesto da bi določili eno bakrovo zlitino za celoten sklop.

 

 

Pred sprostitvijo orodja ali proizvodnje mora inženirska risba opredeliti parametre, ki neposredno vplivajo na električno in mehansko delovanje.

 

Priporočeni vnosi za risanje vključujejo:

Stopnja in temperatura bakra.
Nazivna debelina in širina.
Območje-prečnega prereza.
Premer luknje in položajna toleranca.
Polmer upogiba.
Ravnost.
Omejitev višine burra.
Po potrebi hrapavost površine.
Material za pocinkanje in minimalna debelina.
Material in debelina prevleke.
Mere terminalov brez premaza.
Specifikacija zvara.
Omejitev skupnega upora.
Zahteva za-toplotni dvig.
Zahteva za dielektrično odpornost.
Kvalifikacija korozije.
Profil preskusa vibracij.
Zahteve glede pakiranja.

 

Za žigosane bakrene komponente je treba tolerance določiti glede na funkcijo. Uporaba ±0,01 mm brez razlikovanja pri vsaki dimenziji lahko poveča stroške orodja in pregledov brez izboljšanja delovanja sistema. Ozke tolerance morajo biti rezervirane za parne vmesnike, položaje lukenj in električne referenčne značilnosti.

 

 

Tehnično uporaben RFQ bi moral zagotoviti več kot 2D risbo in letno količino.

 

Dobavitelj mora prejeti:

Električne zahteve
Nazivni tok.
Vrhunski tok.
Pogoji delovanja DC/AC.
Dovoljen dvig temperature.
Največja odpornost sklepov.
Okoljske zahteve
Temperatura okolja.
Relativna vlažnost.
Izpostavljenost soli.
Kategorija korozije, kot je ISO 12944 C5-M.
Profil vibracij.
Življenjska doba.
Materialne zahteve
C1100/T2 ali odobren enakovredni.
Stanje temperamenta.
Zahteva po prevodnosti.
Specifikacija pločevine.
Zahteve glede izolacije
Epoksi prah ali alternativna izolacija.
Najmanjša debelina nanosa.
Dielektrična odpornost.
Klasifikacija UL 94, kjer je to primerno.
Zahteve glede kakovosti
IATF 16949 ali ISO 9001.
PPAP 3. stopnja.
Poročila o dimenzijah CMM.
Materialni certifikati.
Poročila o debelini prevleke.
Kvalifikacija zvara.
Sledljivost serije.
Proizvodne zahteve
Količina prototipa.
Zahteva po orodju.
Letna količina.
Ciljni proizvodni cikel.
Konfiguracija embalaže.
Spremenite-postopek nadzora.

 

Te informacije proizvajalcu omogočajo, da pred ponudbo oceni orodja, zmogljivosti procesa in kakovostna tveganja, namesto da odkrije navzkrižja specifikacij med množično proizvodnjo.

 

 

Za visoko{0}}tokovno omarico pretvornika na morju naslednja arhitektura zagotavlja praktično izhodišče:

Toga bakrena zbiralka C1100
↓
Pokositr{0}}priključni vmesnik
↓
Prilagodljiv konektor iz bakrene pletenice na-občutljivih lokacijah
↓
Nadzorovan vijačen/varjen/spajkan terminal
↓
Izolacija iz epoksidnega prahu na izpostavljenih površinah prevodnikov
↓
CMM + elektrika + premaz + okoljski pregled

 

Končno zasnovo je treba nato potrditi glede na dejansko topologijo pretvornika, trenutno valovno obliko, toplotni model omarice in spekter mehanskih vibracij.

 

Inženirski cilj ni povečati maso bakra. Hkratno nadzoruje električni upor, temperaturni dvig, mehansko obremenitev, izpostavljenost koroziji in izolacijo.

 

 

Kateri razred bakra je primeren za zbiralko vetrne turbine na morju 2000 A+?

Visoko{1}}prevodni baker C1100 je običajno primeren za primarni prevodnik zaradi nizke električne upornosti in visoke toplotne prevodnosti. Končna izbira mora upoštevati določene zahteve glede toka, dviga temperature ter mehanskih in okoljskih zahtev.

 

Kako je treba določiti debelino kositrne prevleke za bakreno zbiralko-razreda mornarice?

Določite najmanjšo lokalno debelino kositra, metodo prevleke, merilno metodo in zahteve za vzorčenje. Običajno inženirsko območje je 3–10 μm, vendar je treba končno vrednost določiti iz kvalifikacijskega načrta za korozijo in električni vmesnik.

 

Ali lahko toga bakrena zbiralka nadomesti gibljivi konektor v vibrirajoči omarici vetrne turbine?

Ne vedno. Toga zbiralka lahko učinkovito prenaša visok tok, vendar lahko upogljiv konektor z bakreno pletenico zmanjša mehansko obremenitev, ki jo povzročajo vibracije ali relativno gibanje. Končno konfiguracijo je treba potrditi s preskusom vibracij in utrujenosti.