Флексибилни бакарни експанзиони конектори велике струје- за електролизере и тешко топљење

Сабирница електролизера 5000А+ не може се третирати као крути бакарни проводник када поновљени термички циклуси мењају растојање између фиксних терминала. Флексибилна бакарна дилатација направљена од танких бакарних фолија апсорбује аксијално померање док одржава струјни пут ниског-отпора; молекуларно дифузионо заваривање може спојити бакарне фолије од 0,1 мм без флукса или лемљења. За електролизере велике{6}}те струје и опрему за топљење, циљ дизајна није само флексибилност, већ контролисана отпорност, густина струје, пораст температуре, механичко кретање и интегритет зглоба.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Електрични губитак везе велике{0}}те струје следи:

P = I²R

На 5000 А, чак и отпор од 20 μΩ производи приближно 500 В топлоте на споју. Ово чини пад напона-миливолтног{4}}нивоа и отпор микро-ома-нивоа релевантним променљивим дизајном, а не секундарним инспекцијским елементима.

 

5000А+ струјни путеви и 100% ИАЦС бакарна проводљивост

За системе електролизера велике{0}}једносмерне струје, бакар се углавном бира зато што електрични бакар високе-чистоће пружа веома високу проводљивост и подржава компактне струјне путеве.

 

Параметар	Типично инжењерско разматрање
Тренутни рејтинг	5000 А+ континуирано или за{2}}специфичну апликацију
Бакарни материјал	Ц1100 / бакар високе{1}}проводљивости
Цондуцтивити	До приближно 100% ИАЦС за одговарајући Ц1100 материјал
Дебљина фолије	0,1 мм по слоју фолије
Структура зглоба	Више паралелних бакарних фолија
Главна функција	Компензација топлотног ширења и пренос струје
Електрични губитак	Одређује се отпором, површином контакта и дистрибуцијом струје
Инспекција	Провера димензија, електричног отпора и интегритета завара

 

Вишеслојна{0}}структура фолије распоређује механичко оптерећење на бројне танке слојеве бакра. Уместо да терају круту бакарну шипку да апсорбује топлотно померање, појединачне фолије се савијају независно.

 

Ово је посебно релевантно за димњаке електролизера, прикључке исправљача, системе сабирница једносмерне струје и опрему за пећи велике струје -у којој температура проводника може значајно да се промени између покретања, стабилног рада и гашења.

 

Бакарне фолије од 0,1 мм и молекуларно дифузионо заваривање без флукса

Дифузионо заварени бакарни шант користи наслагане бакарне фолије које се спајају контролисаним притиском и топлотном енергијом. Циљ је да се створи металуршка веза преко интерфејса фолије уместо ослањања на посебан лем или легуру за лемљење.

 

За бакарну фолију од 0,1 мм, контрола процеса постаје важна јер је фолија довољно танка да стање површине, равност, расподела притиска и оксидација утиче на спојени интерфејс.

 

Контролисани процес{0}}заваривања дифузијом обично узима у обзир:

Чистоћа бакра и електрична проводљивост
Дебљина фолије и број слојева
Чистоћа површине пре спајања
Контактни притисак преко целе површине лепљења
Температура заваривања и време задржавања
Локална деформација фолије
Формирање оксида током загревања
Континуитет везаног{0}}подручја
Електрични отпор након заваривања
Механичка чврстоћа и понашање при замору

 

Добијени спој не садржи конвенционални слој лемљења који би могао да уведе додатни електрични или термички интерфејс.

 

За апликације велике{0}}тренуте, циљ је широка металуршка веза са доследним преносом струје преко пројектоване области преклапања.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЕЦ 60269 и ИАТФ 16949-Контрола процеса заснована на високострујним спојевима

 

Производни пут треба да раздваја контролу материјала, формирање, спајање и завршну инспекцију. За индустријске купце, релевантни докази о квалитету треба да буду повезани са стварном применом и захтевима за цртеж, а не са генеричким сертификатом о материјалу.

 

Типичне контроле укључују:

Верификација материјала - бакра, дебљине и проводљивости.
Припрема фолије - тачност димензија, стање површине и чистоћа.
Контрола слагања - броја фолија, оријентације и дизајнираног преклапања.
Контрола притиска, температуре и циклуса дифузионог заваривања -.
Формирање - коначне дужине проширења, ширине, положаја рупе и геометрије терминала.
Електрична инспекција - мерење отпора или напона-напона.
Механичка провера - интегритета завара и верификација димензија.
Коначна КА - ЦММ инспекција, визуелна инспекција и ППАП документација{1}}специфична за купца.

 

За аутомобилске{0}}системе квалитета, ИАТФ 16949 процесна дисциплина и документација ППАП нивоа 3 могу се применити када их одреди купац. За пројекте индустријских електролизера, план инспекције треба уместо тога да буде усклађен са одобреним цртежом, техничком спецификацијом и важећим електричним стандардима.

 

Затражите бесплатну ДФМ процену и понуду

 

 

Крута бакарна шипка има дефинисан коефицијент топлотног ширења. Када су његове две тачке монтаже механички ограничене, промена температуре ствара померање и напрезање, а не слободно кретање.

 

За проводник дужине Л, приближна топлотна експанзија је:

ΔL = × L × ΔT

где:

 

ΔЛ=термичко померање
= коефицијент топлотног ширења
Л=оригинална дужина проводника
ΔТ=промена температуре

 

За бакар, коефицијент је приближно 16–17 × 10⁻⁶/К у зависности од материјала и температурног опсега.

На пример, бакарни проводник од 500 мм подвргнут повећању температуре од 100 К може доживети приближно:

ΔЛ ≈ 0,82 мм

Чврста веза мора да прихвати ово кретање кроз околну структуру, рупе за монтажу, деформацију терминала или напрезање проводника. Флексибилни бакарни дилатациони спој уместо тога укључује механичку усклађеност директно у електричну везу.

 

16–17 × 10⁻⁶/К бакарна експанзија и термална{3}} компензација циклуса

Флексибилни део је обично дизајниран као гомила танких бакарних фолија, а не као једна дебела бакарна плоча.

 

Изградња	Механичко понашање	Електрични пут	Типично разматрање апликације
Чврста бакарна шипка Ц1100	Ниска флексибилност	Директан проводник	Фиксна геометрија
Ламинирана бакарна фолија	Висока аксијална флексибилност	Паралелне стазе од фолије	Термичко кретање
Плетени бакарни конектор	Висока флексибилност	Више нити	Динамично кретање
Дифузионо{0}}заварени бакарни шант	Флексибилна фолија са спојеним терминалима	Металуршки спој{0}}велике површине	Високо{0}}системи једносмерне струје

 

Стог фолије омогућава савијање и аксијално померање без потребе да се цела терминална структура деформише.

За сабирницу електролизера, дилатациони спој би стога требало да буде специфициран за више од његове називне струје. Инжењерски цртеж треба да дефинише:

Непрекидна струја
Вршна струја
Температура околине
Температура проводника
Очекивани термички циклус
Максимално кретање
Минимални радијус савијања
Геометрија отвора{0} терминала
Правац монтаже
Доступна коверта за инсталацију
Потребан електрични отпор или пад напона

5000А+ Густина струје и расипање топлоте

На 5000 А, дистрибуција струје преко флексибилног конектора зависи од ефективног проводног пресека-и геометрије интерфејса.

Повећањем броја слојева бакарне фолије повећава се расположива проводна површина. Међутим, једноставно додавање фолије не гарантује равномерну дистрибуцију струје.

Терминални прелаз је посебно важан. Ако струја уђе у сноп фолије кроз уско подручје, локална густина струје може се повећати у близини прелазног региона.

Из тог разлога, ширину терминала, преклапање фолије, површину завара и геометрију монтажног{0}}отвора треба заједно проценити.

 

Практични преглед дизајна треба да испита:

Струја → терминал → везана зона → наслага фолија → везана зона → терминал

а не да процењују пресек фолије у изолацији.

 

Отпор од 20 μΩ и губитак И²Р на 5000 А

Ефекат отпора зглоба постаје значајан при великој струји.

 

Заједнички отпор	Пад напона на 5000А	Губитак снаге на 5000А
5 μΩ	25 мВ	125 W
10 μΩ	50 мВ	250 W
20 μΩ	100 мВ	500 W
30 μΩ	150 мВ	750 W
50 μΩ	250 мВ	1,250 W

 

Ове вредности показују зашто контактни отпор и отпор завара треба да буду укључени у план верификације пројекта.

 

Смањење са 20 μΩ на 10 μΩ не смањује само измерени пад напона за 50 мВ. На 5000 А, такође смањује теоретски отпорни губитак за приближно 250 В на тој вези.

 

Стварне перформансе поља такође зависе од температуре проводника, контактног притиска, стања површине, таласног облика струје и геометрије инсталације.

 

Преузмите спецификацију дизајна сабирнице

 

 

 

Склопови танке бакарне фолије захтевају различите контроле димензија од конвенционалних машински обрађених бакарних шипки.

 

Критичне димензије нису ограничене на укупну дужину и ширину. За експанзиони конектор, дебљина фолије, висина наслага, равност терминала, положај рупе, ширина завара и геометрија слободне{1}}дужине утичу на инсталацију и електричне перформансе.

 

±0,01 мм ЦММ инспекција бакарних терминала

За прецизне компоненте терминала, изабране димензије се могу контролисати на ±0,01 мм где то захтевају одобрени цртежи и производне могућности.

ЦММ инспекција може да потврди:

Положај монтажног{0}}отвора
Ширина терминала
Укупна дужина
Паралелизам
Флатнесс
Растојање-до-ивице
Геометрија завареног терминала
Формирани профил

 

Стратегија инспекције треба да прави разлику између димензија које утичу на електричну инсталацију и димензија које утичу на механички зазор.

 

На пример, позициона толеранција рупе за монтажу{0}} може директно да утиче на поравнање склопа, док димензија дужине без фолије{1}} утиче на доступно термичко кретање.

 

Ц1100 Бакар и Ц2680 Месинг: Избор материјала на 100% ИАЦС

Бакар и месинг не треба третирати као заменљиве терминалне материјале.
 

Имовина	Ц1100 Чисти бакар	Ц2680 Месинг
Електрична проводљивост	Хигх; одговарајуће оцене могу се приближити 100% ИАЦС	Ниже од Ц1100
Главна предност	Низак електрични отпор	Већа механичка чврстоћа и понашање при обликовању
Високо{0}}проводник	Пожељно	Зависно од апликације{0}
Топлотна проводљивост	Високо	Ниже
Типична употреба	Сабирнице, фолије, ранжи	Терминали, структурни електрични делови
Висок{0}}струјни губитак	Ниже за еквивалентну геометрију	Више за еквивалентну геометрију
Драјвер за избор материјала	Електричне перформансе	Механички/формациони захтеви

 

За струјни пут од 5000А+, Ц1100 је генерално почетни материјал када електрична проводљивост доминира дизајном. Месинг се може узети у обзир тамо где крутост терминала, отпорност на хабање или захтеви за обликовање оправдавају његову употребу.

 

Коначан избор треба да се заснива на електричним, механичким и захтевима животне средине купца.

 

Диелектрични захтеви од 15 кВ/мм за изоловане високо{1}}струјне склопове

Када је флексибилни бакарни конектор инсталиран унутар изолованог кућишта, изолација се мора проценити одвојено од бакарног проводника.

Могући системи изолације укључују:

Епоксидни премаз у праху
Ламинирана полимерна изолација
ПЕТ филм
Полиимидни филм
ПВЦ или други изолациони материјали{0}}специфични за примену

 

Релевантну диелектричну спецификацију треба навести као захтев за испитивање, а не претпоставити само из назива материјала.

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 кВ/мм, заједно са дебљином изолације, пузном стазом, клиренсом и старењем околине.

 

За-опрему за електролизер високог напона, комплетан склоп-не само материјал за облагање-треба узети у обзир током квалификације диелектрика.

 

 

 

Исправљачи електролизера, системи за производњу водоника и тешка опрема за топљење ретко деле идентичне омоте сабирница. Флексибилни конектор може стога захтевати помакнуте терминале, неједнаке ширине терминала, степенасте наслагане фолије, површине за монтажу под углом или асиметричне експанзионе делове.

 

Процес инжењеринга треба да почне са цртежом и инсталационим омотом купца уместо да се апликација намеће у стандардну геометрију конектора.

 

5000А+ ДФМ преглед за офсетне и асиметричне бакарне шантове

ДФМ преглед треба да испита:

Тренутни{0}}правац уласка
Површина контакта терминала
Пречник рупе и толеранција положаја
Број{0}}слојева фолије
Ширина фолије
Флексибилна слободна дужина
Потребан покрет
Правац савијања
Терминал оффсет
Димензије заварених{0}}области
Дозвола за уградњу

Асиметрични дизајн може бити електрично прихватљив док ствара прекомерно механичко напрезање ако је неутрална оса кретања лоше позиционирана.

Из тог разлога, механичко путовање и дистрибуцију електричне струје треба прегледати заједно.

 

У-закивање и контрола положаја терминала ±0,01 мм

Тамо где бакарни терминали садрже помоћне металне компоненте, у-закивање, штанцање или секундарно обликовање могу да се интегришу у производни пут.

Типичне контроле процеса укључују:

Прогресивно жигосање или слепљивање
Бурр{0}}контрола висине
Формирање
У-закивање где је применљиво
Припрема бакарне фолије
Дифузионо заваривање
Обликовање терминала
Површинска обрада или изолација
ЦММ инспекција
Електрична и механичка верификација

За прецизне жигосане компоненте, хабање алата треба да се прати у односу на критичне димензије, а не да се ослања само на номинални век{0}}о трајања калупа.

 

ППАП ниво 3 и ИАТФ 16949 документација за серијску производњу

За аутомобилске или аутомобилске{0}}пројекте, ППАП документација може да садржи:

Записи о дизајну
Документација о инжењерским променама
Дијаграм тока процеса
ПФМЕА
План контроле
Анализа мерног система
Димензионални резултати
Резултати испитивања материјала и перформанси
Почетне студије процеса
Узорак производних делова
Одобрење за изглед где је применљиво
Налог за подношење дела

ППАП ниво 3 се обично користи када купац захтева комплетан пакет за подношење.

За индустријске електролизере и апликације за топљење, документација се може прилагодити уговору о квалитету купца уместо да се аутоматски примењује ППАП структура за аутомобиле.

 

Затражите бесплатну ДФМ процену и понуду

 

 

Високострујни дилатациони спојеви{0}}треба да буду валидирани у складу са стварним електричним и механичким режимима квара у апликацији.

План инспекције треба да обухвати и бакарни материјал и готов конектор.

 

5000А+ електрична отпорност и температура-Провера пораста

Програм валидације производње може укључивати:

 

Тест	Инжењерска сврха
ДЦ отпор	Проверите отпор проводника и спојева
Мерење{0}}пада напона	Квантификујте електричне губитке под наведеном струјом
Тест{0}}пораста температуре	Процените термичке перформансе
Термални бициклизам	Проверите механичку компензацију
Провера интегритета завара	Проверите континуитет повезане{0}}области
Провера димензија	Потврдите усклађеност цртежа
ЦММ мерење	Проверите критичну геометрију
Отпор изолације	Проверите електричну изолацију
Диелектрична отпорност	Проверите систем изолације
Испитивање животне средине	Процените наведене услове рада

 

Тачну струју, трајање тестирања и границе прихватања треба утврдити из спецификације производа.

 

5000А континуирана струја и тестирање термичког{1}}циклуса

За конектор за проширење -корисне секвенце ваљаности је:

Почетни отпор → контролисано струјно оптерећење → стабилизација температуре → гашење → хлађење → термички циклус → коначни отпор

Поређење између почетне и пост{0}}тестне отпорности може открити деградацију коју једнодимензионална инспекција не може да открије.

Конектор који остаје прихватљив у димензијама, али развија све већу отпорност интерфејса, може и даље да постане тачка термичког квара током дуготрајног{0}}радња.
 

ЕН 45545 и УЛ 94 В-0 за избор изолације

За опрему инсталирану у транспортним или затвореним електричним системима, захтеви за изолацијом могу укључивати специфичне стандарде{0}}оспоравања пламена или дима/токсичности.

У зависности од коначне примене, спецификације се могу односити на:

УЛ 94 В-0
ЕН 45545
Захтеви за диелектричну отпорност
Отпор изолације
Пузање и клиренс
Температурна класа
Хемијска отпорност
Старење животне средине

Ови стандарди треба да буду додељени према категорији опреме и дестинацијском тржишту. Цертификат материјала сам по себи не потврђује усклађеност готовог склопа.

 

 

Исправна конструкција зависи од струје, кретања, температуре, геометрије инсталације и захтева за валидацију.

 

Рекуиремент	Препоручени инжењерски правац
5000А+ континуирани ДЦ	Више-слојна бакарна фолија Ц1100
Високо топлотно кретање	Дужи флексибилни слободни део
Ограничен простор за инсталацију	Компактна више{0}}слојна геометрија фолије
Низак електрични отпор	Висок{0}}бакар високе проводљивости и велика везана површина
Поновљени термални циклуси	Флексибилна фолија са контролисаним кретањем
Оффсет тачке монтаже	Формирана/асиметрична геометрија терминала
Високо{0}напонско кућиште	Дефинисана изолација, пузање и зазор
Систем квалитета аутомобила	ИАТФ 16949 / ППАП ниво 3 као што је наведено
Прецизна геометрија терминала	ЦММ инспекција
Спајање{0}}бакара без флукса	Молекуларно дифузионо заваривање
Заштита од корозије	Површински третман{0}}специфичан за апликацију
Високо механичко оптерећење	Геометрија терминала и оптимизација површине завара

 

Флексибилни бакарни експанзиони спој стога треба да буде специфициран као комплетна електро{0}}компонента, а не само као комад флексибилног бакра.

 

 

За тачну процену ДФМ-а, пакет за куповину треба да обезбеди:

 

Називна стална струја
Максимална радна струја
ДЦ или АЦ апликација
Радни напон
Температура околине
Максимална температура проводника
Опсег термичког{0}}циклуса
Потребан покрет
Слободна дужина конектора
Димензије терминала
Узорак рупа
Квалитет бакра
Дебљина фолије
Захтев за изолацијом
Захтеви за{0}}површински третман
Циљ електричног отпора
Граница{0}}пораста температуре
Количина и годишња потражња
Захтевани стандард инспекције
ППАП захтев
Захтеви за паковање

 

Цртеж, СТЕП датотека или 2Д димензионални цртеж су довољни за почетни преглед производности.

 

За апликације изнад 5000 А, конектор треба проценити као део комплетне струјне путање. Геометрија сабирница, интерфејси терминала, монтажни хардвер и услови хлађења могу значајно да промене измерени отпор и пораст температуре.

 

 

Које информације су потребне за цитирање 5000А+ флексибилног бакарног дилатационог споја?

Наведите називну струју, напон, квалитет бакра, дебљину фолије, димензије терминала, -узорак рупа за монтажу, топлотно кретање, температурни опсег, захтеве за изолацијом и годишњу количину. 2Д цртеж или СТЕП датотека омогућава прецизнији ДФМ преглед.

 

Цан 0.1ммбакарна фолија бити дифузно заваренабез лема или флукса за лемљење?

Да. Наслагане бакарне фолије од 0,1 мм могу се спојити коришћењем контролисаног молекуларног дифузионог заваривања. Процес користи притисак и топлотну енергију за формирање металуршке везе без конвенционалног лема или слоја флукса.

 

Могу ли се дилатације од бакра прилагођеног{0}}обликованог облика испоручити са ППАП нивоом 3?

Да. Када то захтева купац, производња се може организовати око документације ППАП нивоа 3, укључујући резултате димензија, записе материјала, ток процеса, ПФМЕА, план контроле и податке о валидацији перформанси.