Vysokoprúdové{0}}flexibilné medené expanzné konektory pre elektrolyzéry a ťažké tavenie

S prípojnicou elektrolyzéra 5000A+ nemožno zaobchádzať ako s pevným medeným vodičom, keď opakované tepelné cykly menia vzdialenosť medzi pevnými svorkami. Flexibilný medený kompenzátor vyrobený z tenkých medených fólií absorbuje axiálny pohyb a zároveň zachováva dráhu prúdu s nízkym-odporom; molekulárne difúzne zváranie môže spájať 0,1 mm medené fólie bez spájkovacieho taviva alebo spájky. Pre vysokoprúdové elektrolyzéry a ťažké taviace zariadenia nie je cieľom konštrukcie samotná flexibilita, ale riadený odpor, prúdová hustota, nárast teploty, mechanická dráha a integrita spoja.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elektrická strata vysoko{0}}prúdového pripojenia je nasledovná:

P = I²R

Pri 5000 A už pri odpore 20 μΩ vzniká na pripojení približne 500 W tepla. Vďaka tomu je úbytok napätia na-úrovni milivoltov a mikro-ohm-úroveň odporu relevantnými konštrukčnými premennými a nie položkami sekundárnej kontroly.

 

5000A+ prúdové dráhy a 100% vodivosť medi IACS

Pre vysoko{0}}prúdové elektrolyzérové ​​systémy s jednosmerným prúdom sa vo všeobecnosti vyberá meď, pretože elektrická- meď s vysokou čistotou poskytuje veľmi vysokú vodivosť a podporuje kompaktné prúdové cesty.

 

Parameter	Typická technická úvaha
Aktuálne hodnotenie	5 000 A+ nepretržite alebo -špecificky pre aplikáciu
Medený materiál	C1100 / vysoko-vodivá meď
Vodivosť	Až približne 100 % IACS pre vhodný materiál C1100
Hrúbka fólie	0,1 mm na vrstvu fólie
Štruktúra kĺbov	Viacnásobné paralelné medené fólie
Hlavná funkcia	Kompenzácia tepelnej rozťažnosti a prenos prúdu
Elektrická strata	Určené odporom, kontaktnou plochou a rozložením prúdu
Inšpekcia	Kontrola rozmerov, elektrického odporu a integrity zvaru

 

Viacvrstvová fóliová štruktúra rozdeľuje mechanické napätie medzi početné tenké medené vrstvy. Namiesto toho, aby prinútili pevnú medenú tyč absorbovať tepelný posun, jednotlivé fólie sa ohýbajú nezávisle.

 

Týka sa to najmä sústav elektrolyzérov, pripojení usmerňovačov, systémov jednosmernej zbernice a vysokoprúdových zariadení pecí, kde sa teplota vodiča môže výrazne meniť medzi spustením, stabilnou prevádzkou a vypnutím.

 

0,1 mm medené fólie a molekulárne difúzne zváranie bez taviva

Difúzne zváraný medený bočník využíva stohované medené fólie, ktoré sú spojené kontrolovaným tlakom a tepelnou energiou. Cieľom je vytvoriť metalurgickú väzbu cez fóliové rozhranie, a nie spoliehať sa na samostatnú spájku alebo spájkovaciu zliatinu.

 

V prípade medenej fólie s hrúbkou 0,1 mm sa kontrola procesu stáva dôležitou, pretože fólia je dostatočne tenká na to, aby povrch, rovinnosť, rozloženie tlaku a oxidácia ovplyvnili spájané rozhranie.

 

Proces zvárania s riadenou difúziou-za normálnych okolností zohľadňuje:

Čistota medi a elektrická vodivosť
Hrúbka fólie a počet vrstiev
Čistota povrchu pred spájaním
Kontaktný tlak cez celú oblasť lepenia
Teplota zvárania a doba zotrvania
Lokálna deformácia stohu fólie
Tvorba oxidu pri zahrievaní
Spojená-kontinuita oblasti
Elektrický odpor po zváraní
Mechanická pevnosť a únavové správanie

 

Výsledné spojenie neobsahuje žiadnu konvenčnú vrstvu spájky, ktorá by mohla zaviesť dodatočné elektrické alebo tepelné rozhranie.

 

Pre vysokoprúdové aplikácie je cieľom široké metalurgické spojenie s konzistentným prenosom prúdu cez navrhovanú oblasť prekrytia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IEC 60269 a IATF 16949-Kontrola procesu pre vysokoprúdové spoje

 

Výrobná cesta by mala oddeľovať kontrolu materiálu, tvarovanie, spájanie a výstupnú kontrolu. Pre priemyselných nákupcov by mal byť príslušný dôkaz kvality spojený so skutočnými požiadavkami na aplikáciu a výkres, a nie so všeobecným certifikátom materiálu.

 

Typické ovládacie prvky zahŕňajú:

Overenie materiálu - triedy medi, hrúbky a vodivosti.
Príprava fólie - rozmerová presnosť, stav povrchu a čistota.
Riadenie stohovania - počet fólií, orientácia a navrhnuté prekrytie.
Riadenie tlaku, teploty a cyklu difúzneho zvárania -.
Formovanie - konečnej dĺžky rozšírenia, šírky, polohy otvoru a geometrie koncovky.
Elektrická kontrola - meranie poklesu odporu alebo napätia-.
Mechanická kontrola - integrita zvaru a overenie rozmerov.
Záverečná kontrola kvality - CMM, vizuálna kontrola a dokumentácia PPAP špecifická pre zákazníka-.

 

Pre automobilové-systémy kvality odvodené od automobilového priemyslu je možné použiť procesnú disciplínu IATF 16949 a dokumentáciu PPAP úrovne 3, ak to určí zákazník. Pri projektoch priemyselných elektrolyzérov by mal byť kontrolný plán namiesto toho zosúladený so schváleným výkresom, technickou špecifikáciou a platnými elektrickými normami.

 

Vyžiadajte si bezplatné hodnotenie a cenovú ponuku DFM

 

 

Pevná medená tyč má definovaný koeficient tepelnej rozťažnosti. Keď sú jeho dva upevňovacie body mechanicky obmedzené, zmena teploty vytvára skôr posun a napätie než voľný pohyb.

 

Pre vodič s dĺžkou L je približná tepelná rozťažnosť:

ΔL = × L × ΔT

kde:

 

ΔL=tepelný posun
= koeficient tepelnej rozťažnosti
L=pôvodná dĺžka vodiča
ΔT=zmena teploty

 

Pre meď je koeficient približne 16–17 × 10⁻⁶/K v závislosti od materiálu a teplotného rozsahu.

Napríklad 500 mm medený vodič vystavený zvýšeniu teploty o 100 K môže zaznamenať približne:

AL ≈ 0,82 mm

Pevné spojenie sa musí prispôsobiť tomuto pohybu cez okolitú konštrukciu, montážne otvory, deformáciu svoriek alebo namáhanie vodiča. Flexibilný medený dilatačný spoj namiesto toho zahŕňa mechanickú poddajnosť priamo do elektrického spojenia.

 

16–17 × 10⁻⁶/K roztiahnutie medi a tepelná-kompenzácia cyklu

Flexibilná časť je zvyčajne navrhnutá ako stoh tenkých medených fólií, a nie ako jedna hrubá medená platňa.

 

Stavebníctvo	Mechanické správanie	Elektrická cesta	Typická úvaha o aplikácii
Pevná medená tyč C1100	Nízka flexibilita	Priamy vodič	Pevná geometria
Stoh laminovanej medenej fólie	Vysoká axiálna flexibilita	Paralelné fóliové cesty	Tepelný pohyb
Medený opletený konektor	Vysoká flexibilita	Viaceré vlákna	Dynamický pohyb
Difúzne-zváraný medený skrat	Pružná fóliová časť s lepenými koncovkami	Veľkoplošný-metalurgický spoj	Vysokoprúdové systémy jednosmerného prúdu{{0}

 

Stoh fólie umožňuje ohýbanie a axiálny pohyb bez toho, aby sa vyžadovala deformácia celej konštrukcie koncovky.

Pre prípojnicu elektrolyzéra by preto mal byť dilatačný spoj špecifikovaný väčším ako nominálnym menovitým prúdom. Technický výkres by mal definovať:

Nepretržitý prúd
Špičkový prúd
Teplota okolia
Teplota vodiča
Očakávaný tepelný cyklus
Maximálny pohyb
Minimálny polomer ohybu
Geometria-koncových otvorov
Smer montáže
Dostupná inštalačná obálka
Požadovaný elektrický odpor alebo pokles napätia

5000A+ prúdová hustota a rozptyl tepla

Pri 5000 A závisí distribúcia prúdu cez flexibilný konektor od efektívneho vodivého prierezu-a geometrie rozhrania.

Zvýšením počtu vrstiev medenej fólie sa zväčší dostupná vodivá plocha. Jednoduché pridanie fólie však nezaručuje rovnomerné rozloženie prúdu.

Koncový prechod je obzvlášť dôležitý. Ak prúd vstupuje do zväzku fólií cez úzku oblasť, miestna hustota prúdu sa môže zvýšiť v blízkosti prechodovej oblasti.

Z tohto dôvodu by sa šírka koncovky, prekrytie fólie, oblasť zvaru a geometria montážneho- otvoru mali posudzovať spoločne.

 

Praktická kontrola dizajnu by mala preskúmať:

Prúd → svorka → viazaná zóna → zväzok fólií → viazaná zóna → svorka

než hodnotiť fóliovú časť izolovane.

 

Odpor 20μΩ a strata I²R pri 5000A

Účinok kĺbového odporu sa stáva významným pri vysokom prúde.

 

Odolnosť kĺbov	Pokles napätia pri 5000A	Strata prúdu pri 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

 

Tieto hodnoty demonštrujú, prečo by mal byť prechodový odpor a odpor zvaru zahrnutý do plánu overenia návrhu.

 

Zníženie z 20 μΩ na 10 μΩ nezníži len nameraný pokles napätia o 50 mV. Pri 5000 A tiež znižuje teoretickú stratu odporu približne o 250 W pri tomto zapojení.

 

Skutočný výkon poľa závisí aj od teploty vodiča, kontaktného tlaku, stavu povrchu, tvaru vlny prúdu a geometrie inštalácie.

 

Stiahnite si špecifikáciu dizajnu prípojnice

 

 

 

Zostavy tenkých medených fólií vyžadujú iné rozmerové kontroly ako bežné opracované medené tyče.

 

Kritické rozmery nie sú obmedzené na celkovú dĺžku a šírku. V prípade rozširujúceho konektora hrúbka fólie, výška stohu, rovinnosť svoriek, poloha otvoru, šírka zvaru a geometria voľnej{1}}dĺžky ovplyvňujú inštaláciu a elektrický výkon.

 

±0,01 mm CMM Kontrola medených koncoviek

V prípade presných koncových komponentov je možné vybrané rozmery regulovať s presnosťou ±0,01 mm, ak to vyžaduje schválený výkres a výrobná kapacita.

Inšpekcia CMM môže overiť:

Poloha montážneho-dieru
Šírka koncovky
Celková dĺžka
Paralelizmus
Plochosť
Vzdialenosť-od{1}}okraja
Geometria zváraných koncoviek
Vytvorený profil

 

Stratégia kontroly by mala rozlišovať medzi rozmermi ovplyvňujúcimi elektrickú inštaláciu a rozmermi ovplyvňujúcimi mechanickú vôľu.

 

Napríklad tolerancia polohy montážneho -diery môže priamo ovplyvniť zarovnanie zostavy, zatiaľ čo rozmer dĺžky bez fólie- ovplyvňuje dostupný tepelný pohyb.

 

C1100 meď a C2680 mosadz: Výber materiálu pri 100 % IACS

Meď a mosadz by sa nemali považovať za vzájomne zameniteľné koncové materiály.
 

Nehnuteľnosť	C1100 čistá meď	C2680 mosadz
Elektrická vodivosť	Vysoká; vhodné známky sa môžu priblížiť k 100 % IACS	Nižšie ako C1100
Hlavná výhoda	Nízky elektrický odpor	Vyššia mechanická pevnosť a správanie pri tvárnení
Vysokoprúdový{0}vodič	Preferované	Závisí{0}}na aplikácii
Tepelná vodivosť	Vysoká	Nižšia
Typické použitie	Prípojnice, fólie, bočníky	Svorky, konštrukčné elektrické časti
Vysoká-aktuálna strata	Nižšie pre ekvivalentnú geometriu	Vyššie pre ekvivalentnú geometriu
Vodič výberu materiálu	Elektrický výkon	Mechanické/formovacie požiadavky

 

Pre prúdovú dráhu 5000A+ je C1100 vo všeobecnosti východiskovým materiálom, keď pri návrhu dominuje elektrická vodivosť. Mosadz môže byť zvažovaná tam, kde tuhosť koncovky, odolnosť proti opotrebovaniu alebo požiadavky na tvarovanie odôvodňujú jej použitie.

 

Konečný výber by mal vychádzať z elektrických, mechanických a environmentálnych požiadaviek zákazníka.

 

Požiadavky na dielektrikum 15 kV/mm pre izolované vysokoprúdové-zostavy

Ak je flexibilný medený konektor inštalovaný vo vnútri izolovaného krytu, izolácia sa musí hodnotiť oddelene od medeného vodiča.

Možné izolačné systémy zahŕňajú:

Epoxidový práškový náter
Laminovaná polymérová izolácia
PET film
Polyimidový film
PVC alebo iné izolačné materiály-špecifické pre aplikáciu

 

Príslušná dielektrická špecifikácia by mala byť uvedená ako skúšobná požiadavka, a nie predpokladaná len z názvu materiálu.

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 kV/mm, spolu s hrúbkou izolácie, povrchovou vzdialenosťou, svetlosťou a starnutím vplyvom prostredia.

 

V prípade vysokonapäťového elektrolyzéra by sa pri kvalifikácii dielektrika mala brať do úvahy kompletná zostava-nielen poťahový materiál-.

 

 

 

Elektrolyzérové ​​usmerňovače, systémy na výrobu vodíka a ťažké taviace zariadenia zriedkavo zdieľajú identické obálky prípojníc. Flexibilný konektor môže preto vyžadovať odsadené koncovky, nerovnaké šírky koncoviek, stupňovité zväzky fólií, šikmé montážne povrchy alebo asymetrické expanzné časti.

 

Inžiniersky proces by mal začať nákresom a inštalačným obalom zákazníka a nie nútením aplikácie do štandardnej geometrie konektora.

 

5000A+ DFM recenzia pre ofsetové a asymetrické medené bočníky

Kontrola DFM by mala preskúmať:

Aktuálny-smer vstupu
Kontaktná oblasť terminálu
Priemer otvoru a tolerancia polohy
Počet vrstiev-fólie
Šírka fólie
Flexibilná voľná dĺžka
Požadovaný pohyb
Smer ohybu
Odsadenie terminálu
Rozmery zváranej-plochy
Inštalačná vôľa

Asymetrická konštrukcia môže byť elektricky prijateľná, pričom vytvára nadmerné mechanické namáhanie, ak je os neutrálneho pohybu zle umiestnená.

Z tohto dôvodu by sa mechanická dráha a distribúcia elektrického prúdu mali posudzovať spoločne.

 

-Nitovanie a ±0,01 mm kontrola polohy koncovky

Ak medené koncovky obsahujú pomocné kovové komponenty,-do výrobného postupu možno integrovať nitovanie, lisovanie alebo sekundárne tvarovanie.

Typické kontroly procesov zahŕňajú:

Postupné razenie alebo vysekávanie
Ovládanie výšky-otrepov
Formovanie
Ak je to možné, -strhujúce
Príprava medenej fólie
Difúzne zváranie
Koncové tvarovanie
Povrchová úprava alebo izolácia
Kontrola CMM
Elektrické a mechanické overenie

V prípade presne lisovaných komponentov by sa opotrebenie nástrojov malo monitorovať podľa kritických rozmerov, a nie spoliehať sa iba na údaj o menovitej{0}}životnosti formy.

 

PPAP Level 3 a IATF 16949 Dokumentácia pre hromadnú výrobu

V prípade automobilových alebo automobilových{0}}projektov môže dokumentácia PPAP zahŕňať:

Záznamy o dizajne
Dokumentácia inžinierskych zmien
Vývojový diagram procesu
PFMEA
Kontrolný plán
Analýza meracieho systému
Dimenzionálne výsledky
Výsledky testov materiálu a výkonu
Počiatočné procesné štúdie
Ukážka výrobných dielov
V prípade potreby schválenie vzhľadu
Príkaz na predloženie dielu

PPAP Level 3 sa bežne používa, keď zákazník požaduje kompletný balík.

Pre priemyselné elektrolyzéry a taviace aplikácie môže byť dokumentácia prispôsobená dohode o kvalite zákazníka a nie automaticky aplikovaná automobilová štruktúra PPAP.

 

Vyžiadajte si bezplatné hodnotenie a cenovú ponuku DFM

 

 

Vysokoprúdové kompenzátory by mali byť overené podľa skutočných elektrických a mechanických porúch aplikácie.

Plán inšpekcie by mal pokrývať medený materiál aj hotový konektor.

 

Elektrický odpor a teplota 5000 A+-Overenie vzostupu

Program overovania výroby môže zahŕňať:

 

Test	Inžiniersky účel
DC odpor	Skontrolujte odpor vodiča a spoja
meranie poklesu napätia-	Kvantifikujte elektrickú stratu pri špecifikovanom prúde
Test nárastu-teploty	Vyhodnoťte tepelný výkon
Tepelné cyklovanie	Skontrolujte mechanickú kompenzáciu
Kontrola integrity zvaru	Overte spojitosť-pripojenej oblasti
Rozmerová kontrola	Potvrďte súlad výkresu
Meranie CMM	Overte kritickú geometriu
Izolačný odpor	Skontrolujte elektrickú izoláciu
Dielektrická odolnosť	Skontrolujte izolačný systém
Environmentálne testovanie	Vyhodnoťte špecifikované prevádzkové podmienky

 

Presný prúd, trvanie testu a akceptačné limity by mali byť stanovené zo špecifikácie produktu.

 

5000A nepretržitý prúd a testovanie tepelného-cyklu

V prípade vysoko{0}}prúdového rozširujúceho konektora je užitočná postupnosť overenia:

Počiatočný odpor → riadené prúdové zaťaženie → stabilizácia teploty → vypnutie → chladenie → tepelný cyklus → konečný odpor

Porovnanie medzi počiatočným odporom a odporom po{0}}teste môže odhaliť degradáciu, ktorú jednorozmerná kontrola nedokáže odhaliť.

Konektor, ktorý zostáva rozmerovo prijateľný, ale zvyšuje sa odpor rozhrania, sa môže počas dlhej{0}}prevádzky stať bodom tepelného zlyhania.
 

EN 45545 a UL 94 V-0 pre výber izolácie

Pre zariadenia inštalované v prepravných alebo uzavretých elektrických systémoch môžu požiadavky na izoláciu zahŕňať špecifické normy pre nehorľavosť- alebo dymivosť/toxicitu.

V závislosti od konečnej aplikácie môžu špecifikácie odkazovať na:

UL 94 V-0
EN 45545
Požiadavky na dielektrickú odolnosť
Izolačný odpor
Dotvarovanie a vyčistenie
Teplotná trieda
Chemická odolnosť
Environmentálne starnutie

Tieto normy by mali byť priradené podľa kategórie zariadení a cieľového trhu. Samotný materiálový certifikát nezaručuje zhodu hotovej zostavy.

 

 

Správna konštrukcia závisí od prúdu, pohybu, teploty, geometrie inštalácie a požiadaviek na overenie.

 

Požiadavka	Odporúčaný inžiniersky smer
5000A+ nepretržitý jednosmerný prúd	Viacvrstvová medená fólia C1100{0}
Vysoký tepelný pohyb	Dlhšia pružná voľná časť
Obmedzený priestor na inštaláciu	Kompaktná viacvrstvová geometria fólie
Nízky elektrický odpor	Vysoká-vodivosť medi a veľká lepená plocha
Opakované tepelné cyklovanie	Flexibilný stoh fólie s kontrolovaným pohybom
Odsadené montážne body	Tvarovaná/asymetrická koncová geometria
Vysokonapäťový kryt	Definovaná izolácia, dotvarovanie a vôľa
Automobilový systém kvality	IATF 16949 / PPAP Level 3 podľa špecifikácie
Presná geometria koncovky	Kontrola CMM
Spájanie medi-bez taviva	Molekulárne difúzne zváranie
Ochrana proti korózii	Povrchová úprava-špecifická pre aplikáciu
Vysoké mechanické zaťaženie	Optimalizácia geometrie koncovky a oblasti zvaru

 

Flexibilný medený kompenzátor by preto mal byť špecifikovaný ako kompletný elektro-mechanický komponent, nielen ako kus ohybnej medi.

 

 

Pre presné posúdenie DFM by nákupný balík mal obsahovať:

 

Menovitý trvalý prúd
Maximálny prevádzkový prúd
DC alebo AC aplikácia
Prevádzkové napätie
Teplota okolia
Maximálna teplota vodiča
Rozsah tepelného-cyklu
Požadovaný pohyb
Voľná ​​dĺžka konektora
Rozmery koncovky
Vzor dier
Trieda medi
Hrúbka fólie
Požiadavka na izoláciu
Požiadavka-na povrchovú úpravu
Cieľ elektrického odporu
Limit nárastu-teploty
Množstvo a ročný dopyt
Požadovaný štandard kontroly
Požiadavka PPAP
Požiadavky na balenie

 

Výkres, súbor STEP alebo 2D rozmerový výkres postačuje na počiatočnú kontrolu vyrobiteľnosti.

 

Pri aplikáciách nad 5000 A by sa mal konektor hodnotiť ako súčasť celej prúdovej cesty. Geometria prípojníc, terminálové rozhrania, montážny hardvér a podmienky chladenia môžu podstatne zmeniť nameraný odpor a nárast teploty.

 

 

Aké informácie sú potrebné na uvedenie flexibilného medeného dilatačného spoja 5000A+?

Uveďte menovitý prúd, napätie, druh medi, hrúbku fólie, rozmery svoriek, schému montážnych{0}}dier, tepelný pohyb, teplotný rozsah, požiadavky na izoláciu a ročné množstvo. 2D výkres alebo súbor STEP umožňuje presnejšiu kontrolu DFM.

 

Plechovka 0,1 mmmedená fólia sa difúzne zvárabez spájky alebo spájkovacieho taviva?

áno. Stohované 0,1 mm medené fólie je možné spájať pomocou kontrolovaného molekulárneho difúzneho zvárania. Proces využíva tlakovú a tepelnú energiu na vytvorenie metalurgickej väzby bez konvenčnej spájky alebo vrstvy taviva.

 

Môžu byť s PPAP Level 3 dodané medené kompenzátory vlastného{0}}tvaru?

áno. Ak si to zákazník vyžiada, môže byť výroba zorganizovaná podľa dokumentácie PPAP úrovne 3, vrátane rozmerových výsledkov, materiálových záznamov, toku procesov, PFMEA, plánu kontroly a údajov na overenie výkonu.