Nozioni di base sui sistemi di sbarre elettriche: componenti, materiali e fabbricazione personalizzata

Quando un quadrista sostituisce un cablaggio con una singola barra di rame, il discorso solitamente inizia con l'ampiezza. Nel servizio, questo è raramente ciò che fallisce. Un giunto bullonato serrato una volta e mai ricontrollato, una staffa che si rompe dopo alcune migliaia di cicli termici, un foro perforato mezzo millimetro fuori centro in modo che la barra non si appoggi mai sul suo isolante. Questi sono i motivi per cui un gruppo sbarre viene estratto da un pannello sotto tensione.

Un sistema di sbarre elettriche è un modo modulare di cablare i dispositivi montandoli su conduttori rigidi invece di far passare un cavo separato su ciascun terminale. L'idea è semplice. L'ingegneria che lo mantiene affidabile per quindici anni non lo è, e gran parte di esso si trova nelle piccole parti stampate, piegate e placcate attorno al conduttore.

Cosa fa un sistema di sbarre elettriche

Una sbarra collettrice è un conduttore rigido, solitamente una barra piatta di rame o alluminio, che raccoglie l'energia dalle linee in entrata e la distribuisce alle linee in uscita. Interruttori, portafusibili e contatori si collegano ad esso, quindi è possibile aggiungere un nuovo rubinetto senza deviare un fascio di cavi. Rispetto al cavo, una barra offre tre vantaggi pratici.

• Caduta di tensione inferiore a parità di area della sezione trasversale, poiché il conduttore corre diritto e corto invece di passare attraverso un cablaggio.
• Migliore rimozione del calore, poiché le facce piane si irradiano e convettono in modo molto più efficace rispetto a un fascio di cavi all'interno di un condotto.
• Ricerca e modifica dei guasti più rapida, perché ogni punto di connessione è visibile dalla parte anteriore del pannello.

La barra rettangolare solida è l'impostazione predefinita per i quadri di distribuzione. Le barre laminate cave e flessibili vengono utilizzate laddove il conduttore deve seguire una curva tra due terminali fissi, ad esempio tra un banco di condensatori e uno stack di convertitori.

Rame o alluminio: la prima decisione sulle specifiche

Il rame è l'impostazione predefinita perché conduce meglio e mantiene un giunto bullonato in modo più prevedibile. L'alluminio è conduttivo per circa il 61%, quindi necessita di circa 1,5-1,6 volte la sezione trasversale per la stessa corrente. Restituisce invece peso, poiché l'alluminio ha circa un terzo della densità del rame, il che è importante nei lunghi tragitti e nelle apparecchiature che devono essere sollevate. Il costo nascosto è il giunto. L'alluminio si ossida rapidamente dopo la pulizia, quindi le superfici di contatto necessitano di abrasione e protezione immediata, mentre le connessioni tra alluminio e rame necessitano di una transizione bimetallica o di un'interfaccia placcata per evitare la corrosione galvanica.

Disposizioni delle sbarre collettrici e dove si adattano

Il bar è solo metà del design. La disposizione attorno ad esso decide quanta parte dell'installazione è possibile mantenere senza spegnere tutto.

Dalla barra all'hardware finito

Le tolleranze che assomigliano ai dettagli dell'officina determinano il comportamento del conduttore una volta installato.

• Posizione del foro. Un foro di giunzione decentrato di 0,5 mm riduce l'area di contatto e sposta la barra fuori allineamento. Circa più o meno 0,2 mm rappresentano una normale tolleranza di officina per i fori dei giunti punzonati.
• Altezza della bava. Le bave aumentano la resistenza locale, danneggiano l'isolamento e impediscono alle facce di rimanere piatte. Un massimo di 0,1 mm dopo la sbavatura è una linea ragionevole da inserire nel disegno.
• Raggio di curvatura. Mantenere il raggio interno almeno uguale allo spessore del materiale e specificare l'angolo di piega con una tolleranza, poiché il ritorno elastico non è mai zero.
• Placcatura. Lo stagno da 5 a 10 micron è il cavallo di battaglia per le giunzioni bullonate. L'argento viene utilizzato dove la resistenza di contatto deve essere molto bassa, il nichel dove l'abrasione o la corrosione sono più importanti della conduttività.
• Planarità. Una barra che si torce carica il suo isolante su un bordo, quindi i limiti di planarità e torsione dovrebbero essere forniti per unità di lunghezza piuttosto che come dimensione complessiva.

I pezzi che combinano punzonatura, piegatura e saldatura sono generalmente più economici da un fornitore, perché gli schemi dei fori e le linee di piegatura devono concordare tra loro. La scelta del materiale determina gran parte di tale costo e vale la pena stabilire il collegamento tra grado, formabilità e tolleranza finita prima che un disegno venga congelato: come scegliere i materiali adatti per le parti stampate in metallo .

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Supporti, Staffe e Isolamenti

Il conduttore raramente è il punto debole. Isolatori, morsetti, barriere di fase e staffe di montaggio sostengono il peso della barra e resistono alle forze di cortocircuito, che possono raggiungere decine di kilonewton tra barre adiacenti durante un guasto. Tre punti appartengono alle specifiche.

1. Le distanze e le distanze superficiali seguono lo standard secondo cui il pannello è costruito e cambiano in base al grado di inquinamento, all'altitudine e alla classe di tensione. Correggere prima lo standard, poi la geometria della staffa.
2. I fori asolati consentono la regolazione in loco, i fori punzonati rotondi garantiscono la ripetibilità nella produzione. Mescolare i due lungo una lunga fila di barre solitamente produce problemi di allineamento all'estremità.
3. Il materiale della staffa è importante vicino al conduttore. L'acciaio zincato o verniciato a polvere è la scelta comune per i telai, mentre i distanziatori isolati mantengono le parti sotto tensione lontane da qualsiasi cosa che possa trasportare corrente di guasto.

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Cosa mettere sul disegno prima di richiedere un preventivo

La maggior parte della differenza di prezzo tra due quotazioni per la stessa fascia deriva da ciò che non è stato detto sul disegno. Un pacchetto di richiesta completo per l'hardware delle sbarre collettrici solitamente copre quanto segue.

1. Grado del materiale, tempra e spessore, con certificato di fabbrica se il grado del conduttore è critico.
2. Requisito di conduttività o nota che il grado commerciale è accettabile.
3. Tipo di placcatura, intervallo di spessore e target in nebbia salina per le parti esposte.
4. Diametri dei fori, tolleranza di posizione e altezza massima della bava.
5. Limiti di planarità e torsione espressi per unità di lunghezza.
6. Requisiti di sbavatura, trattamento dei bordi, marcatura e tracciabilità.
7. Ispezione del primo articolo e rapporto dimensionale previsto, oltre a un imballaggio che non graffi le superfici placcate.

Ogni articolo diventa una decisione di processo: tranciatura o stampaggio con stampo progressivo, sbavatura manuale o vibrofinitura, un dispositivo di saldatura o assemblaggio a mano libera. Le decisioni prese dopo l'effettuazione dell'ordine modificano il programma.

Come gli strumenti interni cambiano i tempi di consegna e la coerenza

Come per la maggior parte dei lavori in metallo personalizzati, l'utensile è il palo lungo. Un fornitore con il proprio reparto stampi può rivedere un disegno, contrassegnare una piega che non si formerà in modo pulito e correggere l'utensile prima che venga pressato il primo campione.

Ningbo Dasheng Metal Products progetta e costruisce i propri stampi e gestisce presse da 4T a 1000T, presse idrauliche fino a 1000T, piegatura, saldatura TIG e MIG, punzonatura, filettatura e sbavatura vibrante in un unico stabilimento. Lo stampaggio copre lamiere fino a 1300 mm per 1000 mm e spessore del materiale fino a 20 mm, la fabbrica possiede la certificazione ISO9001:2015 e la capacità annuale è di circa 5 milioni di pezzi.

Formatura, saldatura e rivestimento interagiscono su parti quali telai di supporto verniciati a polvere e involucri saldati, che vengono normalmente forniti come un unico assemblaggio finito anziché come un insieme di pezzi sfusi: servizi di piegatura e saldatura della lamiera .

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Per un sistema di sbarre, il test utile non è l'aspetto della barra su un banco. La questione è se il giunto mantiene ancora la coppia dopo un anno di cicli di carico, se la staffa ha mantenuto il conduttore allineato durante ogni guasto e riparazione e se il tocco successivo può essere aggiunto in venti minuti. Questi risultati sono determinati dalla qualità del materiale, dallo spessore della placcatura, dalla posizione dei fori e dalla qualità degli utensili, molto prima che il pannello venga alimentato.

Se stai acquistando hardware stampato, piegato o saldato per un gruppo di distribuzione o sbarre collettrici, invia insieme il disegno, i requisiti del materiale e le specifiche della placcatura. Un fornitore che produce i propri utensili può normalmente dire entro un giorno se la parte si formerà in modo pulito e quanto costerà in base ai volumi che intendi effettivamente acquistare.