Grundlagen des elektrischen Sammelschienensystems: Komponenten, Materialien und kundenspezifische Fertigung

Wenn ein Schalttafelbauer einen Kabelbaum durch eine einzelne Kupferschiene ersetzt, beginnt das Gespräch normalerweise mit der Strombelastbarkeit. Im Servicebereich scheitert das selten. Eine Schraubverbindung, die einmal angezogen und nie wieder überprüft wurde, eine Halterung, die nach ein paar tausend thermischen Zyklen reißt, ein gestanztes Loch, das einen halben Millimeter von der Mitte entfernt liegt, sodass die Stange nie flach auf ihrem Isolator aufliegt. Dies sind die Gründe, warum eine Sammelschienenbaugruppe aus einem stromführenden Schaltschrank herausgezogen wird.

Ein elektrisches Sammelschienensystem ist eine modulare Möglichkeit, Geräte zu verdrahten, indem sie auf starren Leitern montiert werden, anstatt zu jeder Klemme ein separates Kabel zu verlegen. Die Idee ist einfach. Die Technik, die ihn fünfzehn Jahre lang zuverlässig hält, ist jedoch nicht vorhanden, und ein Großteil davon befindet sich in den kleinen gestanzten, gebogenen und plattierten Teilen rund um den Leiter.

Was ein elektrisches Sammelschienensystem bewirkt

Eine Sammelschiene ist ein starrer Leiter, normalerweise eine flache Stange aus Kupfer oder Aluminium, der den Strom von eingehenden Einspeisungen sammelt und an ausgehende Einspeisungen verteilt. Daran werden Leistungsschalter, Sicherungshalter und Messgeräte angeschlossen, sodass ein neuer Abgriff hinzugefügt werden kann, ohne dass ein Kabelbündel umgeleitet werden muss. Im Vergleich zum Kabel bietet eine Bar drei praktische Vorteile.

• Geringerer Spannungsabfall bei gleicher Querschnittsfläche, da der Leiter gerade und kurz verläuft, anstatt sich durch einen Kabelbaum zu schlingen.
• Bessere Wärmeableitung, da flache Flächen weitaus effektiver strahlen und konvektionieren als ein gebündeltes Kabel in einem Kanal.
• Schnellere Fehlersuche und Änderung, da jeder Anschlusspunkt von der Vorderseite des Panels aus sichtbar ist.

Ein massiver rechteckiger Balken ist die Standardeinstellung für Verteilertafeln. Hohle und flexible laminierte Stäbe werden dort eingesetzt, wo der Leiter einer Kurve zwischen zwei festen Anschlüssen folgen muss, beispielsweise zwischen einer Kondensatorbank und einem Wandlerstapel.

Kupfer oder Aluminium: die erste Spezifikationsentscheidung

Kupfer ist die Standardlösung, da es besser leitet und eine Schraubverbindung vorhersehbarer hält. Aluminium ist zu etwa 61 Prozent so leitfähig, benötigt also für den gleichen Strom etwa den 1,5- bis 1,6-fachen Querschnitt. Stattdessen bringt es Gewicht mit sich, da Aluminium etwa ein Drittel der Dichte von Kupfer hat, was bei langen Strecken und bei Geräten, die angehoben werden müssen, von Bedeutung ist. Die versteckten Kosten sind die gemeinsamen Kosten. Aluminium oxidiert nach der Reinigung schnell, daher müssen Kontaktflächen abgerieben und sofort geschützt werden, und Aluminium-Kupfer-Verbindungen benötigen einen Bimetallübergang oder eine plattierte Schnittstelle, um galvanische Korrosion zu vermeiden.

Sammelschienenanordnungen und wo sie passen

Die Bar ist nur die Hälfte des Designs. Die Anordnung darum herum entscheidet darüber, wie viel von der Installation Sie beibehalten können, ohne alles herunterzufahren.

Von der Stange bis zur fertigen Hardware

Toleranzen, die wie Werkstattdetails aussehen, entscheiden darüber, wie sich der Leiter nach der Installation verhält.

• Lochposition. Ein 0,5 mm versetztes Verbindungsloch verringert die Kontaktfläche und bringt die Stange aus der Ausrichtung. Etwa plus oder minus 0,2 mm ist eine normale Werkstatttoleranz für gestanzte Verbindungslöcher.
• Grathöhe. Grate erhöhen den lokalen Widerstand, beschädigen die Isolierung und verhindern, dass Flächen flach sitzen. Ein Maximum von 0,1 mm nach dem Entgraten ist eine sinnvolle Linie für die Zeichnung.
• Biegeradius. Halten Sie den Innenradius mindestens gleich der Materialstärke und geben Sie den Biegewinkel mit einer Toleranz an, da die Rückfederung niemals Null ist.
• Überzug. Zinn mit einer Dicke von 5 bis 10 Mikrometern ist das Arbeitstier für Schraubverbindungen. Silber wird verwendet, wenn der Kontaktwiderstand sehr niedrig sein muss, Nickel, wenn Abrieb oder Korrosion wichtiger sind als die Leitfähigkeit.
• Ebenheit. Ein Stab, der sich verdreht, belastet seinen Isolator an einer Kante, daher sollten Ebenheits- und Verdrehungsgrenzen pro Längeneinheit und nicht als Gesamtabmessung angegeben werden.

Teile, die Stanzen, Biegen und Schweißen kombinieren, sind bei einem Anbieter meist günstiger, da Lochbilder und Biegelinien zueinander passen müssen. Die Wahl des Materials ist für einen Großteil dieser Kosten verantwortlich, und es lohnt sich, den Zusammenhang zwischen Qualität, Formbarkeit und Fertigtoleranz zu klären, bevor eine Zeichnung eingefroren wird: wie man geeignete Materialien für Metallstanzteile auswählt .

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Stützen, Halterungen und Isolierung

Der Dirigent ist selten die Schwachstelle. Abstandsisolatoren, Klemmen, Phasenbarrieren und Montagehalterungen tragen das Gewicht des Stabes und widerstehen Kurzschlusskräften, die bei einem Fehler mehrere zehn Kilonewton zwischen benachbarten Stäben erreichen können. Drei Punkte gehören in die Spezifikation.

1. Luft- und Kriechstrecken entsprechen dem Standard, nach dem das Panel gebaut ist, und ändern sich je nach Verschmutzungsgrad, Höhe und Spannungsklasse. Fixieren Sie zuerst den Standard und dann die Halterungsgeometrie.
2. Langlöcher ermöglichen eine Anpassung vor Ort, runde Stanzlöcher sorgen für Wiederholbarkeit in der Produktion. Das Mischen der beiden entlang einer langen Balkenreihe führt normalerweise zu Ausrichtungsproblemen am anderen Ende.
3. In der Nähe des Leiters kommt es auf das Material der Halterung an. Für Rahmen wird üblicherweise verzinkter oder pulverbeschichteter Stahl verwendet, während isolierte Abstandshalter stromführende Teile von allem fernhalten, was einen Fehlerstrom führen könnte.

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Was Sie in die Zeichnung eintragen müssen, bevor Sie ein Angebot anfordern

Der größte Teil der Preisdifferenz zwischen zwei Angeboten für die gleiche Preisspanne ergibt sich aus dem, was in der Zeichnung nicht erwähnt wurde. Ein komplettes Anfragepaket für Sammelschienen-Hardware umfasst in der Regel Folgendes.

1. Materialqualität, Härte und Dicke, mit Werkszertifikat, wenn die Leitersorte entscheidend ist.
2. Leitfähigkeitsanforderung oder Hinweis, dass kommerzielle Qualität akzeptabel ist.
3. Beschichtungstyp, Dickenbereich und ein Salzsprühziel für freiliegende Teile.
4. Lochdurchmesser, Positionstoleranz und eine maximale Grathöhe.
5. Ebenheits- und Verdrehungsgrenzen, ausgedrückt pro Längeneinheit.
6. Anforderungen an Entgratung, Kantenbearbeitung, Markierung und Rückverfolgbarkeit.
7. Erwartungen an Erstmusterprüfung und Maßbericht sowie eine Verpackung, die plattierte Oberflächen nicht zerkratzt.

Jeder Punkt wird zu einer Prozessentscheidung: Stanzen oder Folgestanzen, Handentgraten oder Gleitschleifen, eine Schweißvorrichtung oder Freihandmontage. Entscheidungen, die nach der Auftragserteilung getroffen werden, verschieben den Zeitplan.

Wie hausinterne Werkzeuge die Durchlaufzeit und Konsistenz verändern

Wie bei den meisten kundenspezifischen Metallarbeiten ist das Werkzeug die lange Stange. Ein Lieferant mit einer eigenen Stanzerei kann eine Zeichnung überprüfen, eine Biegung kennzeichnen, die sich nicht sauber formen lässt, und das Werkzeug korrigieren, bevor das erste Muster gepresst wird.

Ningbo Dasheng Metal Products entwirft und baut seine eigenen Formen und betreibt Pressen von 4T bis 1000T, hydraulische Pressen bis 1000T, Biegen, WIG- und MIG-Schweißen, Stanzen, Gewindeschneiden und Vibrationsentgraten in einer Anlage. Das Stanzen umfasst Bleche mit einer Größe von bis zu 1300 mm x 1000 mm und einer Materialstärke von bis zu 20 mm. Das Werk ist nach ISO9001:2015 zertifiziert und die jährliche Kapazität liegt bei etwa 5 Millionen Stück.

Formen, Schweißen und Beschichten wirken bei Teilen wie pulverbeschichteten Stützrahmen und geschweißten Gehäusen zusammen, die normalerweise als eine fertige Baugruppe und nicht als Satz loser Teile geliefert werden: Blechbiege- und Schweißdienstleistungen .

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Bei einem Sammelschienensystem kommt es nicht darauf an, wie die Schiene auf einer Werkbank aussieht. Es geht darum, ob die Verbindung nach einem Jahr Belastungswechsel immer noch Drehmoment hält, ob die Halterung den Leiter bei jedem Fehler und jeder Reparatur ausgerichtet gehalten hat und ob der nächste Abgriff in zwanzig Minuten hinzugefügt werden kann. Diese Ergebnisse werden durch Materialqualität, Beschichtungsdicke, Lochposition und Werkzeugqualität festgelegt, lange bevor das Panel mit Strom versorgt wird.

Wenn Sie gestanzte, gebogene oder geschweißte Hardware für eine Verteiler- oder Sammelschienenbaugruppe beziehen, senden Sie die Zeichnung, die Materialanforderung und die Beschichtungsspezifikation zusammen. Ein Lieferant, der seine eigenen Werkzeuge herstellt, kann normalerweise innerhalb eines Tages sagen, ob das Teil sauber geformt wird und was es bei den Mengen, die Sie tatsächlich kaufen möchten, kosten wird.