Elektrische Stromschiene

Die Legierungsgüte legt den Kompromiss zwischen Leitfähigkeit und Bearbeitungsverhalten fest. C11000-Elektrolyt-Kupfer mit hohem Sauerstoffgehalt ist zu 99,9 % rein und führt mindestens 100 % IACS – der Standard für Sammelschienensysteme – aber es zerspant sich gummiartig und verschleißt die Werkzeuge, also werden die Vorschübe verlangsamt. C10100-sauerstofffreies Kupfer erreicht etwa 101 % IACS und wird gewählt, wenn Hartlöten, Löten oder Butt-Schweißen auf der Zeichnung steht. C12200 lötet leicht mit einem Leitfähigkeitsabstrich; C14500-Tellurkupfer hält nahezu reine Leitfähigkeit und zerspant sich wie freispanendes Material; C360-Messing ist die zerspanungsfreundlichste Kupferlegierung von allen.

Die Rohlingslängen stammen aus unserem Kupfer-Stangen-Rohling-Sortiment, und die Kompromiss-Rechnung steht in Kupfer versus Aluminium.

Rein kommerzielles 1100- und 1350-Aluminium liegt bei 50 bis 61 % IACS, wobei 1100 das festere der beiden ist; die Struktur-Güten der 6000er-Reihe schweißen gut – 6061 nahe 40 % IACS, 6063 nahe 50 – und 6101 ist die Standard-Elektroqualität bei 57 bis 61 %. Aluminium leitet etwa 61 % von Kupfer je Flächeneinheit bei weniger als einem Drittel des Gewichts, nahezu das Doppelte der Leitfähigkeit je Pfund. Die Aushärtungszustände zählen: weicher O-Zustand biegt auf enge Radien, der halbharte H01-H04-Bereich ist der Standard für rechteckige Sammelschienensysteme, und harter Zustand passt zum Zerspanen, nicht zum Biegen. Siehe das Aluminium-Sammelschien-Sortiment.

Wo Fügungen Schwingung, Wärmeausdehnung oder Montageversatz aufnehmen, stapelt eine hochstromige flexible Sammelschiene dünne leitfähige Lagen und schweißt die Enden massiv – ohne separate Laschen – führt mehr Strom je Querschnitt und gibt Wärme besser ab als eine massive Schiene. Für unregelmäßige oder Einzelanfertigungen wird eine Epoxypulverbeschichtung nach jedem Biegen, Stanzen und Fräsen aufgebracht, damit die Isolation dort gleichmäßig bleibt, wo Schrumpfschlauch oder Tauchlack nicht können. Beide Wege beginnen mit dem kundenspezifischen Sammelschien-Entwurf aus Ihrer Zeichnung mit einem DFM-Review vor dem Werkzeugbau.

Die Wahl der Leiterlegierung ist die erste echte Entscheidung auf jeder elektrischen Sammelschien-Zeichnung. Das folgende Kreuzverzeichnis bündelt die fünf Güten, die unsere Werkstätten tatsächlich schneiden – der Sammelschien-Leitermaterial-Leitfaden, den wir Ingenieuren im ersten Meeting in die Hand geben – mit den typischen veröffentlichten Zahlen, an denen Dimensionierung und Fügegestaltung hängen.

Die Aufteilung C11000/C10100-Sammelschien-Kupferlegierung handelt vom Prozess, nicht von der Bemessung: C11000 bleibt billiger und steifer für Schnitt- und Bohrarbeiten, während C10100 durch die Hartlöt-Hitze hindurch intakt bleibt. Die Gütenwahl ändert selten die Fügebeschläge, aber sie verschiebt den Biege spielraum: halbhartes C11000 und C14500 halten engere Radien als geglühtes OFHC, das unter Klemmdruck fließt und sich dehnt. Die Werte in der Tabelle sind typische veröffentlichte Zahlen; bestätigen Sie den genauen Aushärtungszustand gegen Ihre DFM-Zeichnung, bevor Sie das Werkzeug freigeben. Der breitere Leitfähigkeits-Gewicht-Kompromiss ist in unseren Hinweisen Kupfer versus Aluminium erklärt, und sobald die Güte gewählt ist, ist der nächste Schritt die Dimensionierung, und dieser Durchgang beginnt mit dem Ablesen des Bemessungsstrom-Charts.

Sobald die Legierung feststeht, ist die Dimensionierung einer elektrischen Sammelschiene ein Drei-Durchgang-Job statt einer einzelnen Nachschlageübung. Der Fluss unten ist derselbe, den unsere Ingenieure im DFM-Meeting laufen, mit einer Umrechnungstabelle, die den ersten Durchgang in Millimetern skizziert.

1. Schreiben Sie den Dauerstrom, die Baustellen-Umgebung und die Erwärmung auf, die Sie tolerieren können, dann lesen Sie das Sammelschien-Bemessungsstrom-Chart für den Start-Kupferquerschnitt ab.
2. Entscheiden Sie die Leiterfamilie: bleiben Sie bei C11000, wo Schaltschrankraum oder Wärme knapp ist, oder wechseln Sie zu 6101-Aluminium, wo Gewicht und Materialkosten dominieren.
3. Senden Sie den gewählten Querschnitt, den Biege spielraum und das Anschlussmuster an das Ingenieurteam; das DFM bestätigt Erwärmung, Lagerlasten und Beschichtung, bevor das Werkzeug gefertigt wird.

Die Aluminium-Spalte wendet dieselbe Breite-zuerst-Regel an, die wir anderswo verwenden: zusätzliche Breite schlägt zusätzliche Dicke, weil sie zugleich die strahlende Fläche verdoppelt. Parallelverläufe teilen die Wärme, also trimmen Sie die unabhängige Bemessung jeder Schiene um eine kleine Planungsmarge vor dem Schneiden. Diese Zeilen sind Planungsschätzungen, keine bemessenen Werte; der endgültige Querschnitt wird gegen Ihr Gehäuse, Ihre Lager und Ihr Fügelayout im DFM-Review festgelegt. Schaltschrankbauer, die den Hintergrund wollen, lesen was eine Sammelschiene in einer Schalttafel leistet.