Гъвкави медни разширителни конектори за-висок ток за електролизери и тежко топене

Електролизерна шина 5000A+ не може да се третира като твърд меден проводник, когато многократните термични цикли променят разстоянието между фиксираните клеми. Гъвкав меден компенсатор, изграден от тънко медно фолио, абсорбира аксиалното движение, като същевременно поддържа токов път с ниско-съпротивление; заваряването чрез молекулярна дифузия може да съедини 0,1 mm медни фолиа без флюс за спояване или спойка. За високо{6}}електролизатори и оборудване за тежко топене целта на дизайна не е само гъвкавост, а контролирано съпротивление, плътност на тока, повишаване на температурата, механично движение и цялост на съединението.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загубата на електричество при високо{0}}токова връзка е следната:

P = I²R

При 5000 A дори съпротивление от 20 μΩ произвежда приблизително 500 W топлина при връзката. Това прави падането на напрежението на миливолтово-ниво и съпротивлението на микро-ома-ниво релевантни проектни променливи, а не вторични елементи за проверка.

 

5000A+ токови пътища и 100% IACS медна проводимост

За високо-токови електролизни системи за постоянен ток обикновено се избира мед, тъй като електрическата мед с висока-чистота осигурява много висока проводимост и поддържа компактни токови пътища.

 

Параметър	Типично инженерно съображение
Текущ рейтинг	5000 A+ непрекъснато или-за специфично приложение
Меден материал	C1100 / мед с висока-проводимост
Проводимост	До приблизително 100% IACS за подходящ материал C1100
Дебелина на фолиото	0,1 mm на слой фолио
Ставна структура	Множество паралелни медни фолиа
Основна функция	Компенсация на термично разширение и пренос на ток
Електрическа загуба	Определя се от съпротивление, контактна площ и разпределение на тока
инспекция	Проверки на размерите, електрическото съпротивление и целостта на заварките

 

Много{0}}слойната структура на фолиото разпределя механичното напрежение в множество тънки медни слоеве. Вместо да принуждава твърда медна лента да абсорбира топлинното изместване, отделните фолиа се огъват независимо.

 

Това важи особено за електролизни стекове, връзки на токоизправители, системи за постоянен ток и високо{0}}токово пещно оборудване, където температурата на проводника може да се промени значително между стартиране, постоянна работа и изключване.

 

0,1 мм медно фолио и заваряване чрез молекулярна дифузия без флюс

Дифузионно завареният меден шунт използва подредени медни фолиа, които се съединяват чрез контролирано налягане и топлинна енергия. Целта е да се създаде металургична връзка през интерфейса на фолиото, вместо да се разчита на отделна спойка или припой.

 

За 0,1 mm медно фолио контролът на процеса става важен, тъй като фолиото е достатъчно тънко, за да може състоянието на повърхността, плоскостта, разпределението на налягането и окисляването да повлияят на залепения интерфейс.

 

Процесът на-контролирано дифузионно заваряване обикновено взема предвид:

Чистота на медта и електропроводимост
Дебелина на фолиото и брой слоеве
Чистота на повърхността преди съединяване
Контактен натиск в цялата област на свързване
Температура на заваряване и време на престой
Локална деформация на купчината фолио
Образуване на оксид по време на нагряване
Непрекъснатост на свързаната{0}}област
Електрическо съпротивление след заваряване
Механична якост и поведение при умора

 

Получената връзка не съдържа конвенционален спояващ слой, който би могъл да въведе допълнителен електрически или термичен интерфейс.

 

За приложения с висок{0}}ток целта е широка металургична връзка с постоянен пренос на ток през проектираната зона на припокриване.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IEC 60269 и IATF 16949-Базиран контрол на процеси за високотокови съединения

 

Производственият маршрут трябва да разделя контрола на материала, формоването, съединяването и крайната проверка. За индустриалните купувачи съответните доказателства за качество трябва да бъдат свързани с действителното приложение и изисквания за чертежи, а не с общ сертификат за материал.

 

Типичните контроли включват:

Проверка на материала - степен на мед, дебелина и проводимост.
Подготовка на фолиото - точност на размерите, състояние и чистота на повърхността.
Контрол на подреждането - брой фолио, ориентация и проектирано припокриване.
Дифузионно заваряване - контрол на налягане, температура и цикъл.
Оформяне на - крайна дължина на разширяване, ширина, позиция на отвора и геометрия на терминала.
Електрическа проверка - измерване на съпротивление или-напрежение.
Механична проверка - целостта на заварката и проверка на размерите.
Окончателна проверка на QA - CMM, визуална проверка и-специфична за клиента PPAP документация.

 

За автомобилни{0}}системи за качество може да се приложи дисциплина на процесите IATF 16949 и документация за ниво 3 на PPAP, когато е посочено от клиента. За проекти за промишлени електролизери планът за инспекция трябва вместо това да бъде приведен в съответствие с одобрения чертеж, техническата спецификация и приложимите електрически стандарти.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Твърдият меден прът има определен коефициент на топлинно разширение. Когато двете му точки на монтаж са механично ограничени, температурната промяна създава изместване и напрежение, а не свободно движение.

 

За проводник с дължина L, приблизителното топлинно разширение е:

ΔL = × L × ΔT

където:

 

ΔL=термично изместване
= коефициент на топлинно разширение
L=оригинална дължина на проводника
ΔT=промяна на температурата

 

За медта коефициентът е приблизително 16–17 × 10⁻⁶/K в зависимост от материала и температурния диапазон.

Например, 500 mm меден проводник, подложен на повишаване на температурата със 100 K, може да изпита приблизително:

ΔL ≈ 0,82 мм

Твърдата връзка трябва да поеме това движение през заобикалящата конструкция, монтажни отвори, деформация на клемите или напрежение на проводника. Гъвкав меден компенсатор вместо това включва механично съответствие директно в електрическата връзка.

 

16–17 × 10⁻⁶/K медно разширение и термична{3}}цикълна компенсация

Гъвкавата секция обикновено е проектирана като купчина тънки медни фолиа, а не като единична дебела медна плоча.

 

Строителство	Механично поведение	Електрически път	Типично разглеждане на приложението
Твърда медна шина C1100	Ниска гъвкавост	Директен проводник	Фиксирана геометрия
Купчина ламинирано медно фолио	Висока аксиална гъвкавост	Паралелни пътеки от фолио	Топлинно движение
Оплетка от меден конектор	Висока гъвкавост	Множество нишки	Динамично движение
Дифузионно{0}}заварен меден шунт	Секция от гъвкаво фолио със залепени клеми	Металургично съединение с-голяма площ	Системи с постоянен ток с голям{0}}ток

 

Стекът от фолио позволява огъване и аксиално движение, без да се налага деформиране на цялата структура на терминала.

Следователно за електролизерна шина компенсаторът трябва да бъде определен с повече от номиналния си ток. Инженерният чертеж трябва да определя:

Непрекъснат ток
Пиков ток
Околна температура
Температура на проводника
Очакван топлинен цикъл
Максимално движение
Минимален радиус на огъване
Геометрия на -отвора на терминала
Посока на монтаж
Наличен монтажен плик
Необходимо електрическо съпротивление или спад на напрежението

5000A+ Плътност на тока и разсейване на топлината

При 5000 A разпределението на тока в гъвкав съединител зависи от ефективното проводимо напречно-сечение и геометрията на интерфейса.

Увеличаването на броя на слоевете медно фолио увеличава наличната проводима площ. Обаче простото добавяне на фолио не гарантира равномерно разпределение на тока.

Терминалният преход е особено важен. Ако токът навлезе в купчина фолио през тясна област, локалната плътност на тока може да се увеличи близо до преходната област.

Поради тази причина ширината на клемата, припокриването на фолиото, зоната на заваръчния шев и геометрията на -монтажния отвор трябва да се оценяват заедно.

 

Практическият преглед на дизайна трябва да изследва:

Ток → терминал → свързана зона → купчина фолио → свързана зона → терминал

вместо да оценява фолиевата секция изолирано.

 

20μΩ съпротивление и I²R загуба при 5000A

Ефектът на съвместното съпротивление става значителен при висок ток.

 

Ставно съпротивление	Пад на напрежението при 5000А	Загуба на мощност при 5000A
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

 

Тези стойности показват защо контактното съпротивление и съпротивлението на заваръчния шев трябва да бъдат включени в плана за проверка на проекта.

 

Намаляването от 20 μΩ на 10 μΩ не само намалява измерения спад на напрежението с 50 mV. При 5000 A той също така намалява теоретичните резистивни загуби с приблизително 250 W при тази връзка.

 

Действителната производителност на полето също зависи от температурата на проводника, контактното налягане, състоянието на повърхността, формата на вълната на тока и геометрията на инсталацията.

 

Изтеглете спецификация за проектиране на шини

 

 

 

Сглобките от тънко медно фолио изискват различни контроли на размерите от конвенционалните машинно обработени медни пръти.

 

Критичните размери не се ограничават до общата дължина и ширина. За разширителен конектор дебелината на фолиото, височината на стека, равнината на клемите, позицията на отвора, ширината на заваръчния шев и геометрията на свободната-дължина влияят върху монтажа и електрическите характеристики.

 

±0,01 mm проверка на CMM за медни клеми

За прецизни клемни компоненти избраните размери могат да се контролират до ±0,01 mm, където се изисква от одобрените чертежи и производствени възможности.

Инспекцията на CMM може да потвърди:

Позиция на -монтажния отвор
Ширина на терминала
Обща дължина
Паралелизъм
Плоскост
Разстояние от-до-ръба
Геометрия на заварени клеми
Оформен профил

 

Стратегията за проверка трябва да прави разлика между размерите, засягащи електрическата инсталация, и размерите, засягащи механичното разстояние.

 

Например позиционният толеранс на монтажния-отвор може директно да повлияе на подравняването на сглобката, докато размерът на дължината-без фолио влияе върху наличното термично движение.

 

C1100 мед и C2680 месинг: Избор на материал при 100% IACS

Медта и месингът не трябва да се третират като взаимозаменяеми клемни материали.
 

Собственост	C1100 чиста мед	C2680 Месинг
Електрическа проводимост	Висока; подходящите степени могат да се доближат до 100% IACS	По-ниска от C1100
Основно предимство	Ниско електрическо съпротивление	По-висока механична якост и поведение при формоване
Силен{0}}проводник	Предпочитан	Зависи-от приложението
Топлопроводимост	високо	По-ниска
Типична употреба	Шинопроводи, фолиа, шунтове	Клеми, структурни електрически части
Висока-загуба на ток	По-ниско за еквивалентна геометрия	По-високо за еквивалентна геометрия
Драйвер за избор на материал	Електрически характеристики	Механични/оформящи изисквания

 

За път на ток от 5000 A+ C1100 обикновено е изходният материал, когато електрическата проводимост доминира в дизайна. Може да се има предвид месинг, когато твърдостта на клемите, устойчивостта на износване или изискванията за формоване оправдават използването му.

 

Окончателният избор трябва да се основава на електрическите, механичните и екологичните изисквания на клиента.

 

15 kV/mm диелектрични изисквания за изолирани силно{1}}токови възли

Когато гъвкавият меден конектор е монтиран вътре в изолиран корпус, изолацията трябва да се оценява отделно от медния проводник.

Възможните изолационни системи включват:

Епоксидно прахово покритие
Ламинирана полимерна изолация
PET фолио
Полиимидно фолио
PVC или други специфични{0}}за приложение изолационни материали

 

Съответната диелектрична спецификация трябва да се посочи като изискване за изпитване, а не да се приема само от името на материала.

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 kV/mm, заедно с дебелина на изолацията, път на пълзене, хлабина и стареене в околната среда.

 

За-оборудване за електролизери с високо напрежение, цялостният монтаж-не само материалът на покритието-трябва да се вземе предвид по време на диелектричната квалификация.

 

 

 

Електролизерните токоизправители, системите за производство на водород и оборудването за тежко топене рядко споделят еднакви обвивки на шини. Поради това гъвкавият съединител може да изисква изместени клеми, различни ширини на клемите, стъпаловидни стекове от фолио, ъглови монтажни повърхности или асиметрични разширителни секции.

 

Процесът на проектиране трябва да започне с чертежа на клиента и инсталационния плик, вместо да принуждава приложението към стандартна геометрия на конектора.

 

5000A+ DFM преглед за офсетни и асиметрични медни шунтове

Прегледът на DFM трябва да проучи:

Текуща-посока на влизане
Терминална контактна зона
Диаметър на отвора и позиционен толеранс
Брой-слоеве фолио
Ширина на фолиото
Гъвкава свободна дължина
Необходимо движение
Посока на огъване
Изместване на терминала
Размери на-заварената зона
Разрешение за монтаж

Асиметричният дизайн може да бъде електрически приемлив, като същевременно създава прекомерно механично напрежение, ако неутралната ос на движение е лошо позиционирана.

Поради тази причина механичното движение и разпределението на електрическия ток трябва да бъдат прегледани заедно.

 

В-занитване на матрицата и контрол на позицията на клемите ±0,01 mm

Когато медните терминали включват спомагателни метални компоненти, в-занитването, щамповането или вторичното формоване могат да бъдат интегрирани в производствения маршрут.

Типичният контрол на процеса включва:

Прогресивно щамповане или заготовка
Бор{0}}контрол на височината
Формиране
В -щанцово занитване, където е приложимо
Подготовка на медно фолио
Дифузионно заваряване
Оформяне на клеми
Повърхностна обработка или изолация
Инспекция на CMM
Електрическа и механична проверка

За прецизно щамповани компоненти, износването на инструментите трябва да се следи спрямо критични размери, вместо да се разчита само на номинална-декларация за живот на матрицата.

 

PPAP Ниво 3 и IATF 16949 Документация за серийно производство

За автомобилни проекти или произлезли от-автомобили, PPAP документацията може да включва:

Дизайнерски записи
Документация за инженерни промени
Диаграма на процеса
PFMEA
Контролен план
Анализ на системата за измерване
Резултати от размерите
Резултати от теста за материал и ефективност
Първоначални проучвания на процеса
Примерни производствени части
Одобрение на външния вид, когато е приложимо
Гаранция за подаване на част

PPAP ниво 3 обикновено се използва, когато клиентът изисква пълен пакет за подаване.

За промишлени електролизни и топилни приложения, документацията може да бъде адаптирана към споразумението за качество на клиента, вместо автоматично да се прилага автомобилна PPAP структура.

 

Поискайте безплатна DFM оценка и оферта

 

 

Компенсаторите за голям{0}} ток трябва да бъдат валидирани според действителните електрически и механични режими на повреда на приложението.

Планът за проверка трябва да обхваща както медния материал, така и готовия конектор.

 

5000A+ Електрическо съпротивление и{2}}температурно потвърждаване

Програмата за валидиране на производството може да включва:

 

Тест	Инженерно предназначение
DC съпротивление	Проверете съпротивлението на проводника и съединението
Измерване-на спад на напрежението	Количествено определяне на електрическите загуби при определен ток
Тест-за повишаване на температурата	Оценете топлинните характеристики
Термичен цикъл	Проверете механичната компенсация
Проверка на целостта на заваръчния шев	Проверете непрекъснатостта на свързаната{0}}област
Проверка на размерите	Потвърдете съответствието на чертежа
CMM измерване	Проверете критичната геометрия
Изолационно съпротивление	Проверете електрическата изолация
Диелектрична устойчивост	Проверете изолационната система
Тестване на околната среда	Оценете определени условия на работа

 

Точният ток, продължителността на теста и допустимите граници трябва да бъдат установени от спецификацията на продукта.

 

5000A непрекъснат ток и термичен{1}}цикличен тест

За конектор за разширение с висок{0}}ток полезна последователност за валидиране е:

Първоначално съпротивление → контролирано токово натоварване → стабилизиране на температурата → изключване → охлаждане → термичен цикъл → крайно съпротивление

Сравнението между първоначалната устойчивост и съпротивлението след -теста може да разкрие влошаване, което едноизмерна проверка не може да открие.

Конектор, който остава с приемливи размери, но развива нарастващо съпротивление на интерфейса, все още може да се превърне в точка на термична повреда по време на-продължителна работа.
 

EN 45545 и UL 94 V-0 за избор на изолация

За оборудване, инсталирано в транспортни или затворени електрически системи, изискванията за изолация могат да включват специфични стандарти за -забавяне на пламъка или дим/токсичност.

В зависимост от крайното приложение спецификациите може да се позовават на:

UL 94 V-0
EN 45545
Изисквания за диелектрична устойчивост
Изолационно съпротивление
Пълзене и хлабина
Температурен клас
Химическа устойчивост
Екологично стареене

Тези стандарти трябва да бъдат присвоени според категорията на оборудването и пазара на местоназначение. Сертификатът за материал сам по себе си не установява съответствие на готовата сглобка.

 

 

Правилната конструкция зависи от тока, движението, температурата, геометрията на монтажа и изискванията за валидиране.

 

Изискване	Препоръчително инженерно направление
5000A+ непрекъснат DC	Много{0}}слойно медно фолио C1100
Високо топлинно движение	По-дълъг гъвкав свободен участък
Ограничено място за монтаж	Компактна много{0}}геометрия на фолио
Ниско електрическо съпротивление	Мед с висока{0}}проводимост и голяма свързана площ
Повтарящ се топлинен цикъл	Гъвкав стек от фолио с контролирано движение
Изместени монтажни точки	Оформена/асиметрична геометрия на терминала
Корпус за-високо напрежение	Определена изолация, път на пълзене и хлабина
Система за качество на автомобилите	IATF 16949 / PPAP ниво 3, както е посочено
Прецизна геометрия на терминала	Инспекция на CMM
Свързване на мед-без флюс	Молекулярно дифузионно заваряване
Защита от корозия	Специфично за приложение{0}}обработване на повърхността
Високо механично натоварване	Оптимизиране на геометрията на клемите и зоната на заваряване

 

Поради това гъвкавият меден компенсатор трябва да бъде определен като цялостен електро-механичен компонент, а не просто като парче гъвкава мед.

 

 

За точна оценка на DFM пакетът за покупка трябва да предоставя:

 

Номинален продължителен ток
Максимален работен ток
DC или AC приложение
Работно напрежение
Околна температура
Максимална температура на проводника
Термичен{0}}обхват на цикъла
Необходимо движение
Свободна дължина на съединителя
Размери на терминала
Модел на дупка
Клас мед
Дебелина на фолиото
Изискване за изолация
Изискване-за повърхностна обработка
Мишена за електрическо съпротивление
Граница-на повишаване на температурата
Количество и годишно търсене
Задължителен стандарт за проверка
Изискване за PPAP
Изисквания към опаковката

 

Чертеж, STEP файл или 2D чертеж с размери е достатъчен за първоначален преглед на производителността.

 

За приложения над 5000 A съединителят трябва да се оценява като част от целия токов път. Геометрията на шината, терминалните интерфейси, монтажният хардуер и условията на охлаждане могат съществено да променят измереното съпротивление и повишаването на температурата.

 

 

Каква информация е необходима за оферта за 5000A+ гъвкав меден компенсатор?

Посочете номинален ток, напрежение, качество на медта, дебелина на фолиото, размери на клемите, схема на монтажните -отвори, термично движение, температурен диапазон, изисквания за изолация и годишно количество. 2D чертеж или STEP файл позволява по-точен DFM преглед.

 

Може 0,1 мммедното фолио се заварява чрез дифузиябез спойка или флюс за спояване?

да Подредени 0,1 mm медни фолиа могат да бъдат съединени чрез заваряване с контролирана молекулярна дифузия. Процесът използва налягане и топлинна енергия за образуване на металургична връзка без конвенционален припой или флюсов слой.

 

Могат ли-оформени медни компенсатори да се доставят с PPAP ниво 3?

да Когато се изисква от клиента, производството може да бъде организирано около документация от ниво 3 на PPAP, включително резултати от размери, записи на материали, поток на процеса, PFMEA, план за контрол и данни за валидиране на производителността.