Kaçık bükme, ağız genişletme ve ek plakası: bir bara kanalı eki nasıl yapılır

Bara kanalı hakkında yayımlananların neredeyse tamamı bitmiş sistemi anlatır: anma değerleri, branşman üniteleri, IP sınıfı, montaj sırası. Ekin gerçekte nasıl oluşturulduğunu anlatan çok az şey vardır ve bu tuhaftır; çünkü ek, imalatçının yapmak zorunda olduğu parçadır ve hattın bir sıcaklık artışı testinden geçip geçmeyeceğine karar veren parçadır. Üç şekillendirme operasyonu düz iletken malzemesini bara kanalı uçlarına çevirir: kaçık bükme, ağız genişletme ve ek plakası. Her birinin ne yaptığı ve onu yapan makineden ne istediği aşağıda.

Dizinin hat içinde bir adımı, ekte başka bir adımı vardır

Sandviç tipi bara kanalı iletkenlerini, aralarında ince bir yalıtım filmiyle yüz yüze paketler. Yapının bütün amacı budur: asgari aralık asgari ilmek alanı demektir, o da düşük reaktans ve kötü güç katsayısında bile düşük gerilim düşümü demektir. 6 mm baralar ve 0,5 mm yalıtımla dört kutuplu bir hatta iletken merkezleri yaklaşık 6,5 mm aralıkla durur.

Ekte bu aralık korunamaz. Her iletken çifti iki iletken plaka arasında sıkıştırılmalıdır ve her fazın plaka çifti, tasarımın iddia ettiği hava aralığı ile yüzeysel kaçak yolunu karşılayacak kalınlıkta bir yalıtkanla bir sonraki fazdan ayrılmalıdır. Bir ek bloğunun içindeki iletken adımı tipik olarak hat adımının üç ila dört katıdır. Dolayısıyla iletkenlerin ek ucuna yaklaşırken birbirinden uzaklaştırılması gerekir; her biri farklı bir miktarda ve her biri ek bloğunun beklediği tam yüksekliğe varmak zorundadır.

Bu yer değiştirme kaçık bükmedir. Aynı yöndeki, birbirine bağlı iki bükümdür; barayı hat düzleminden ek düzlemine taşır ve iki yüzü paralel bırakır. A barası 9 mm yukarı, B barası 3 mm yukarı, C barası 3 mm aşağı, D barası 9 mm aşağı gider. Değerler tamamen ek bloğuna bağlıdır, ama düzen dizinin merkez eksenine göre simetriktir ve uç yüzlerin hepsi bloğun tanımladığı referansta biter. Bir baranın ofsetini yarım milimetre kaçırın: ek plakaları eğri girer, tabak yay dizisi düzensiz yüklenir ve o faz, hattın ömrü boyunca diğer üçünden daha sıcak çalışır.

Kaçık bükme kuvveti

Kaçık bükme çizimde küçük görünür ve preste küçük değildir. Kuvveti iki şey belirler. Birincisi kesittir: bükmede kuvvet genişlikle ve kalınlığın karesiyle ölçeklenir. İkincisi daha sık küçümsenir. Kaçık bükmenin iki bükümü birbirine yakındır, dolayısıyla etkin kalıp ağzı kısadır ve kısa bir açıklık, belirli bir sehim için yüksek kuvvet ister; tıpkı kısa bir kirişin uzun olandan daha fazla yük istemesi gibi.

Bir büyüklük mertebesi kontrolü meseleyi anlatıyor. EN 13601 uyarınca R240/H065 yarı sert temperde, çekme dayanımı 240–300 N/mm² olan 300 mm × 6 mm Cu-ETP'yi alın. Bu baranın tam kesit çekme kapasitesi 480 kN civarındadır. Yerel plastik bükme bunun bir kesrini ister, ama kalıp ağzı kısa olduğunda ve malzeme ikinci büküm başlamadan önce ilk bükümle pekleştiğinde küçük bir kesrini değil. EMAC-BDM bara kanalı hattı gibi kaçık bükme istasyonu 300 kN olarak belirtilmiş bir bara kanalı şekillendirme makinesi tam da bunun için boyutlandırılmıştır: geniş, sert bakırda, koç bir baradan diğerine ofseti değiştirecek kadar sehim yapmadan tekrarlanan ofsetler.

Geri yaylanma burada sıradan bara bükmede olduğu kadar önemlidir ve telafisi daha zordur. Tek bir bükümde düzeltilecek tek bir açı vardır. Kaçık bükmede geri yaylanmaları kısmen birbirini götüren iki büküm vardır ve kalan hata bir açı hatası olarak değil bir ofset hatası olarak ortaya çıkar; dolayısıyla operatör, açısı gözle görülür biçimde yanlış bir bara yerine kötü oturan bir bara görür. Kaçık bükme ofsetlerinin gözle düzeltilmek yerine bir dayamaya karşı programlanmış bir ölçü olarak ayarlanmasının nedeni budur.

Ağız genişletme bir giriş konikliğidir, ikinci bir kaçık bükme değil

Kaçık bükme baranın nerede duracağını belirler. Ağız genişletme, iletkenin tam ucundaki, ek merkez ekseninden dışarı açılan sığ açılı bir bükümdür ve görevi baranın kendi yuvasını bulmasını sağlamaktır. Bir bara kanalı ekinin sahada montajı, bir bölümün çıplak iletken uçlarını komşu bölüme takılı bloğun içine kaydırmak demektir; havada, bir platform üzerinde, çoğu zaman zor bir açıyla. Giriş konikliği olmadan bara, ek plakasının kenarına ya da yalıtkana takılır, montajcı da zorlar; bu kaplamayı çizer ve ekin içine bakır talaşı sürer.

Terminoloji üreticiden üreticiye değişir. Bazıları uç şekillendirme operasyonunun tamamına ağız genişletme der, bazıları ağız genişletmeyi uç konikliğine, kaçık bükmeyi ofsete saklar, bazı makine katalogları ise her iki kelimeyi aynı istasyon için kullanır. Atölyede önemli olan, bu iki detayın farklı toleransları olmasıdır. Ofset bir uyum ölçüsüdür ve birkaç onda bir milimetrede tutulmalıdır. Ağız genişletme açısı ise bir elleçleme detayıdır ve bir derece şu ya da bu yön hiçbir şeyi değiştirmez; onu şekillendiren makinelerin bunu genellikle özel bir takımla değil programlanabilir bir açıyla yapmasının nedeni budur. EMAC-BDM'de ağız genişletme stroku 30 mm'dir ve açı programda ayarlanır; dolayısıyla ek bloğunun değişmesi takım değişimi anlamına gelmez.

Üretim planlaması açısından bir sonuç: iletken boya kesildiği ve aynı bağlamada şekillendirildiği için boy referansı ile ofset referansı aynıdır. Kesme ve şekillendirme ayrı fikstürlerle ayrı makinelerde yapılıyorsa, her transfer hiç payı olmayan bir ölçüye bir tolerans birikimi hatası ekler.

Ek plakaları ve delme, germe, kesme sırası

Ek plakası (kimin çizimini okuduğunuza göre bağlantı plakası, birleştirme plakası ya da ek barası), uç uca gelen iki iletken arasındaki boşluğu köprüleyen ve akımı ekin üzerinden taşıyan iletken şerittir. Alın alına bir ekte, bindirme boyunca tam faz akımını taşır; bu da kesitini, kaplamasını ve düzlemselliğini mekanik değil elektriksel parametreler hâline getirir.

Malzeme normalde iletkenle aynı alaşımdır — bakır sistemlerde Cu-ETP — ama daha ince kesitte: iletkenin kendisi için 5–10 mm'ye karşılık, olağan band 3–4,5 mm'dir. Alüminyum sistemler aynı nedenle alüminyum plaka kullanır. Alüminyum bara üzerinde bakır plaka, hattın en sıcak ve en zor erişilen kısmına farklı metallerden oluşan bir çift koyar.

Özel bir ek plakası makinesinde şekillendirme sırası delme, germe, kesmedir. Ortadaki operasyon, adının ima ettiğinden daha fazla tasarım niyeti taşır.

Delme, cıvata geçme deliğini şeridin içinden geçirir. Sıradan bir delme işidir; tek fark, delik konumunun ekin kendi kendine konumlanmasını sağlayan tek özellik olmasıdır, dolayısıyla toleransı bütün montajın toleransıdır.

Germe — bazen şişirme ya da ezme de denir — plakadan, deliğin çevresinde ya da yanında yükseltilmiş bir çıkıntı çeker. O çıkıntı bir mesafe parçasıdır. İki plaka çıkıntıları birbirine değecek şekilde karşı karşıya geldiğinde çıkıntı yüksekliği aralarındaki boşluğu belirler ve o boşluk, iletkenin girdiği yuvadır. Ayrıca aşırı sokmaya karşı sert bir dayama görevi görür; böylece bir montajcı barayı, plakanın arkasındaki faz yalıtkanını ezecek kadar içeri itemez. Teknik eski ve iyi belgelenmiştir: 5760339 numaralı ABD patenti, delik açılırken yer değiştiren malzemeden şekillendirilen ve plaka aralığını koruyup sokma derinliğini tam da bu şekilde sınırlayan mesafe tırnaklarını tarif ediyor. Mesafe parçasını plakanın kendisinden şekillendirmek malzeme listesinden bir parçayı ve tolerans zincirinden bir birikimi çıkarır.

Kesme, bitmiş plakayı şeritten ayırır. Şerit sürekli işlendiği ve en son kesildiği için plakalar arasında artık parça oluşmaz.

Delik adım hassasiyeti neden birikir

Özel bir ek plakası makinesi kuvvetle değil delik adım hassasiyetiyle tanımlanır ve nedeni birikimli hatadır.

Önce ek içindeki durumu ele alalım. Bir ek bloğundaki her plaka aynı cıvatayı paylaşır. Bir plakanın deliği konumundan 0,3 mm kaçıksa, o plaka cıvataya ortalanamaz ve tabak yay pulları onu eksantrik olarak yükler. Cıvatalı bir bağlantıda temas direncini pürüz tepelerindeki gerçek temas alanı belirler; bu da görünen bindirme alanının küçük bir kesridir ve o gerçek alanı basıncın nasıl dağıldığı belirler. Basıncı eğriltin: plakanın bir tarafında teması, öbür tarafında kazandığınızdan daha hızlı kaybedersiniz. Ek yine de monte olur, yine bir süreklilik kontrolünden geçer ve komşularından birkaç kelvin daha sıcak çalışır. On yıllarla ölçülen bir tasarım ömrü boyunca yük çevrimleri altında ekler işte böyle bozulur.

Şimdi hat boyunca durum. Bara kanalı yapı geometrisine göre kurulur: hat bir panoda başlar ve sabit bir noktada biter; her bölüm boyunun ve her ek boşluğunun toplamı o noktaya oturmak zorundadır. ±0,1 mm/m ile işlenmiş bir şerit, 6 m boyunca uçtan uca en çok 0,6 mm biriktirir. ±0,5 mm/m tutan bir makine aynı şeritte 3 mm biriktirir. 3 m'lik bölümlerden kurulmuş 60 m'lik bir hatta bu kabaca yirmi ek eder. Hata rastgele değil sistematikse, hat bölüm başına hatanın yirmi katı kadar aynı yönde kayar ve makine hatası genellikle sistematiktir; çünkü gürültüden değil bir vidalı milden ya da bir enkoderden gelir. Altı milimetrelik kayma ek boşluğu tarafından soğurulur. Otuz milimetre soğurulmaz ve son bölüm yerine oturmaz.

Yani ±0,1 mm/m'den iyisini tutmanın nedeni aritmetiktir: birikmiş hatayı, bloğun tasarlandığı ek boşluğunun içinde tutar.

Montaj: tek cıvatalı ek

Modern bara kanalı ekleri tek cıvatalı tasarımlardır. Yüksek mukavemetli tek bir cıvata dizinin tamamından geçer — yalıtkandan plakaya, iletkene, plakaya, yalıtkana, faz faz — ve tek bir sıkma işlemi ekteki her temas ara yüzünü sıkıştırır. Büyük sandviç bara kanalı serilerinde yayımlanan değerler, o tek cıvatanın sıkma kuvvetini 4.000 lbf'nin, yani kabaca 18 kN'nin üzerinde veriyor; kuvvet, temas yüzeylerine büyük çaplı çanak biçimli konik yay pullarıyla dağıtılıyor. Yaklaşık 2.000 A'in üzerinde aynı seriler iletken grubu başına bir tane olmak üzere iki ya da üç cıvataya geçiyor; çünkü tek bir cıvata basıncı daha geniş iletken boyunca artık düzgün dağıtamıyor.

Cıvata genellikle çift başlı bir kopmalı somundur. Dış baş, tanımlı bir torkta kopacak şekilde işlenmiştir ve iç başı geride bırakır; böylece gözle yapılan bir saha kontrolü, tork anahtarı olmadan ve o anahtar için bir kalibrasyon kaydı olmadan, bir hattaki her ekin doğru sıkıldığını doğrulayabilir. Bazı tasarımlar, baş koptuğunda düşen renkli bir gösterge diski ekler.

Bloğa giren parçalar tolerans dışıysa bunların hiçbiri işe yaramaz. Ek bloğu, bilinen bir yükseklikte ve bilinen bir kaplama bitişine sahip bir iletken, deliği bilinen bir konumda ve çıkıntısı bilinen bir yükseklikte olan bir ek plakası ve tek bir cıvatanın basıncının hepsine ulaşacağı kadar düz yüzeyler varsayar.

Standartların durduğu yer

Çoğu ihalede bara kanalını iki doküman çerçeveler ve bunlar sanıldığı gibi örtüşmez.

UL 857 Kuzey Amerika bara kanalı ürün standardıdır. Kapsamı 600 V ve 6.000 A'e kadar uzanır; servis girişi, besleme ve branşman devresi bara kanallarını kapsar. Uygunluk, takip eden fabrika denetimiyle birlikte NRTL listelemesiyle sağlanır; bu da test edilen yapının, üretmeye devam etmek zorunda olduğunuz yapı olduğu anlamına gelir. NEMA BU 1 ürün standardı olarak yanında durur ve BU 1.1 ile birlikte 100 A ve üzeri bara kanallarının elleçlenmesini ve montajını kapsar.

IEC 61439-6

, IEC 61439 serisinin bara kanalı bölümüdür. Ona atıf yapmadan önce kapsamını kontrol edin. 1.000 V AC ya da 1.500 V DC'ye kadar bara kanalı sistemlerine uygulanır ve UL 857'den farklı olarak bir akım tavanı belirtmez. Ayrıca tek başına kullanılamaz: IEC 61439-1'e göre bir fark dokümanı olarak yazılmıştır ve tıpkı IEC 61439-2 gibi onunla birlikte okunmalıdır. IEC 60439-2'nin yerini aldı ve bara kanalını serinin geri kalanının kullandığı doğrulama yapısına taşıdı: test, hesap ya da doğrulanmış bir referans tasarımla karşılaştırma. Bir imalatçı için bu üçüncü yolun pratik sonucu şudur: sevk ettiğiniz üniteler doğrulanan üniteyle karşılaştırılabilir olsun diye prosesinizin yeterince tekrarlanabilir olması gerekir. Yükümlülük doküman sorumlusuna değil, üretime düşer.

Hiçbir standart size bir kaçık bükmeyi nasıl şekillendireceğinizi söylemez. İkisi de onu kötü şekillendirmenin sonuçlarını sizin sorununuz yapar.

Veri merkezi yükünün eke yaptığı

Bara kanalı ekleri eskiden bir dağıtım tasarımında düşük akımlı bir sonradan akla gelen konuydu. Bu değişti. Kabinler 5–15 kW temel değerinden 60, 80 ve 100+ kW çeken yapay zekâya göre optimize edilmiş dolaplara geçerken, 400 A sürekli ve üzeri branşman ve ek değerleri istisna değil sıradan hâle geldi. Ömrünü 100 A yerine 400 A'de geçiren bir ek, aynı temas direncinde, aynı kapalı hacimde ve yanında aynı yalıtkan dururken on altı katı gücü ısı olarak harcar.

Bu, bir imalatçının neyi denetlemesi gerektiğini değiştirir. Temas yüzeylerindeki kaplama, maliyet çalışmasında elenen bir kalem olmaktan çıkar. Ek plakasının düzlemselliği kozmetik olmaktan çıkar. Ve eskiden özensiz bir eki soğuran sıcaklık artışı payı artık orada değildir. Belirli bir kesitte iletken sıcaklığının akımla ne kadar hızlı hareket ettiğini görmek isterseniz, bara akım taşıma kapasitesi hesaplayıcısı I²R ilişkisini somutlaştırıyor.