Bara delik düzenleri ve DIN 43673-1'in gerçekte neyi belirlediği

DIN 43673'ü aratın: ilk sayfadaki her sonuç size dokümanı satmak ister. Kimse açıklamaz. Standart, Şubat 1982 tarihli dört sayfalık Almanca bir metindir ve bu numara müşteri çizimlerinde sürekli karşınıza çıkar; genellikle hiçbir ölçü iliştirilmemiş çıplak bir atıf olarak.

Standart neyi kapsıyor

DIN 43673-1

, Stromschienen-Bohrungen und -Verschraubungen; Stromschienen mit Rechteck-Querschnitt — Türkçesiyle dikdörtgen kesitli baralarda delikler ve vidalı bağlantılar. Dört sayfa. Delinen deliklerin konumunu ve ölçüsünü belirler ve vidalı bağlantıların tasarımı ile yapımı için temel veriler verir. Doğru akıma ve 60 Hz'e kadar alternatif akıma uygulanır.

Kapsamı diğer iki DIN dokümanına bağlıdır: sürekli akım değerleri DIN 43670'te (alüminyum, 1975-12, on sayfa) ve DIN 43671'de (bakır, 1975-12, dokuz sayfa) verilen dikdörtgen baralara uygulanır. Aile temiz biçimde bölünür. DIN 43671 size belirli bir bara kesitinin ne kadar akım taşıyacağını söyler; DIN 43673-1 ise delikleri onun neresine koyacağınızı. Her ikisi de DIN Media tarafından hâlâ yürürlükte olarak listeleniyor; bu, o dönemden dokümanlar için sıra dışıdır.

Kapsam ifadesinden iki şey çıkar. Standart yalnızca delme ile değil bağlantı ile ilgilidir ve "vidalı bağlantıların tasarımı için temel veriler", insanların unuttuğu yarısıdır. Bir de 60 Hz tavanı gerçektir: bunun üzerinde, bağlantı bölgesindeki deri ve komşuluk etkileri akımı deliklerin çevresinde, düzeni artık doğru düzen olmaktan çıkaracak ölçüde yeniden dağıtır.

DIN 46433 bir bara delik standardı değildir

Bu düzeltme kendi başlığını hak ediyor, çünkü yanlış atıf her yerde: ihale dokümanlarında ve yıllarca kopyalanarak taşınan tedarikçi çizimlerinde dâhil.

DIN 46433

'in başlığı Flachdrähte und Flachstangen, gezogen, mit gerundeten Kanten — Maße'dir: yuvarlatılmış kenarlı, çekilmiş yassı teller ve yassı çubuklar — ölçüler. Sekiz sayfa. Çekilmiş yassı tel ve çubuk için bir boyut standardıdır: genişlik, kalınlık, kenar radüsü, toleranslar. Delik konumları, delik çapları ya da cıvatalı bağlantılar hakkında hiçbir şey söylemez. Ayrıca yürürlükten kaldırılmıştır ve yerini DIN EN 13601 almıştır.

Size gelen bir çizimde "delikler DIN 46433'e göre" yazıyorsa, çizim yanlıştır. O kişinin kastettiği atıflar, delik düzeni için DIN 43673-1 ve akım değeri için DIN 43671'dir; malzeme şartnamesine uzanıyorlarsa o da EN 13601'dir — yani DIN 46433'ün yerini alan aynı doküman. Metal kesmeden önce bunu gündeme getirin, çünkü bir standardı yanlış gösteren bir çizim genellikle temperi de yanlış gösterir.

Delik düzeninin düzenek doğrulamasıyla buluştuğu yer

Delik düzenleri bir imalat ayrıntısı gibi görünür. Değildir; çünkü ürettikleri bağlantı, bitmiş panonun karşısında doğrulandığı düzenek standardının kapsamı içinde durur.

IEC 61439-1 açıktır. Sıcaklık artışı testinde 10.10.2.3.3 maddesi, "ana devrelerdeki iletken bağlantılarına ve terminallere özellikle dikkat edilmesini" ister. Bağlantılar, adı konmuş ölçüm noktalarıdır. 10.10.2.3.7 a) maddesi, ana baralar ayrı test edildiğinde test edilen boyun en az 2 m olmasını ve baraların uzatılabilir olduğu yerde bir bağlantı içermesini ister; 10.11.5.3.3 kısa devre maddesi ise aynı koşulda bu boyu (2 ± 0,4) m olarak sabitler.

Sonra kabul ölçütü. Kısa devre testinden sonra 10.11.5.5 maddesi "iletkenlerin bağlanmasında kullanılan parçalarda gevşeme olmayacağını" belirtir. Isıl olarak ayakta kalan ama elektromanyetik kuvvet altında gevşeyen bir bağlantı düzeneği düşürür; buna karar veren de kenar mesafesi ve cıvata boyutlandırmasıdır.

Kenar mesafesi

Standart, delik merkezlerini bara kenarına göre sabitler. Birbirinden bağımsız iki şey dengeleniyor.

Mekanik olarak, delik ile bara kenarı arasındaki malzeme köprüsü, bir arıza sırasında cıvatadan gelen ezilme yükünü taşır. Tepe dayanım akımı komşu baraları birbirinden ayırır ya da birbirine iter; bu kuvvetler sonunda cıvata grubu üzerinden karşılanır. Kenarda malzeme az kalırsa köprü akar, delik uzar, ön yük düşer ve bağlantı gevşer. Makul kalınlıktaki bakırda düpedüz yırtılıp kopma nadirdir; asıl arıza, giderek uzayan bir delik ve ardından temas basıncının kaybıdır. Bu daha kötüdür, çünkü termal tarama yakalayana kadar görünmez kalır.

Elektriksel olarak köprü bir boyundur. Akımın deliğin etrafından dolaşması gerekir, dolayısıyla delik ile kenar arasındaki malzeme baranın geri kalanından daha yüksek bir akım yoğunluğu taşır. Deliği kenara çok yakın koyarsanız, bağlantının en çok zorlanan kısmına yerel bir sıcak nokta inşa etmiş olursunuz.

İmalat üçüncü bir kısıt ekler. Delerken — delme yerine matkapla değil zımbayla çalışırken — kalıbın karşı tepki verebilmesi için çevresinde malzemeye ihtiyacı vardır. Sert temperli bakırda çok az kenar mesafesiyle delin: kenar dışa doğru şişer, köprü pekleşir ve bara artık eşleştiği yüzeye düz oturmaz. Normatif bir değer olarak değil atölye uygulaması olarak, delik kenarı ile bara kenarı arasındaki net mesafeyi en az bara kalınlığı kadar, sert temperde ise onun 1,5 katı tutun. Delme işlemi sayfamız aynı kısıtın takım tarafını ele alıyor.

Adım ve deliklerin çevresindeki akım yığılması

Copper Development Association'ın Copper for Busbars (Yayın 22) belgesi, deliklerin bir bağlantıya ne yaptığı konusunda yayımlanmış en açık ele alışı veriyor. Bağlantı direncinin iki bileşeni vardır: akımın bindirmeden geçmek için sapmak zorunda kalmasından doğan akım çizgisi (yayılma) direnci ve ara yüzün kendisindeki temas direnci. Cıvata delikleri birincisini kötüleştirir ve CDA'nın verdiği tahmin, delik çapına ve baranın genişliği boyunca ölçülen delik sayısı olan n'ye bağlıdır.

Bu tek değişken, imalatçıların tartıştığı bir soruyu çözüyor. Delikler bağlantının boyu doğrultusunda aynı hat üzerinde yerleştirilmelidir. Onları genişlik boyunca şaşırtmak direnci artırır, çünkü genişlik boyunca eklenen her delik aynı akım yolundaki bir engel daha demektir. 60 mm'lik bir barada aynı hat üzerindeki iki delik, çapraz kaydırılmış iki delikten daha iyi bir bağlantıdır; ikinci düzenleme sıkma yükünü daha eşit dağıtıyormuş gibi görünse bile.

Bindirme boyunu da aynı etki yönetir. Akım çizgisi cezası, bindirme–kalınlık oranı yaklaşık 2'ye çıkarken çok dik biçimde düşer, sonra 10 oranına kadar yalnızca yavaş iyileşir. Ondan sonra kazanılacak bir şey kalmaz. CDA'nın sonucu: bindirmenin yalnızca gereken temas basıncına ulaşacak kadar cıvatayı sığdıracak uzunlukta olması gerekir. Uzun bindirmeler bakır israfıdır ve iletkenlik satın almadan ağırlık ekler.

Aynı kaynaktan iki iyileştirme uygulaması ucuz ve nadiren kullanılıyor. Bindirmede her iki baradan boyuna bir yarık geçirmek temas direncini %30–40 azaltır, çünkü bağlantının her bacağındaki temas basıncını dengeler. Bara uçlarını 45°'den küçük bir açıyla kesmek başlangıçtaki bağlantı direncini yaklaşık %15 azaltır ve yük çevrimleri altında bağlantı direncinin tırmanma hızını 1,3–1,5 kat yavaşlatır.

Delik çapı

Delik çapı, cıvata için gereken boşluğu tolerans birikimine ve kaldırdığınız temas alanına karşı takas eder.

Boşluk insanların beklediğinden cömerttir. CDA'nın uzun süredir geçerli rehberliği M10 cıvatayı 11,5 mm delikle, M12'yi 14 mm ile eşleştirir; geniş baralarda 15 mm'ye çıkar. Bu 1,5–3 mm'lik bir paydır ve bilinçlidir: farklı günlerde, muhtemelen farklı makinelerde üretilmiş iki barada, beş ya da altı cıvatalı bir düzen boyunca birikmiş adım hatasını soğurur. Boşluğu daraltın: monte edilemeyecek bağlantılar satın alırsınız.

Bedeli temas alanıdır. Her delik bindirmeden ve özellikle sıkma basıncının en yüksek olduğu bölgeden bakır kaldırır. 100 mm'lik bir baradaki 14 mm'lik bir delik, o noktada kesitten genişliğin %14'ünü alır. Sınırda kalan bir bağlantının cevabının, az sayıda büyük cıvata yerine daha çok sayıda orta boy cıvata olmasının nedeni budur. Cıvata sayısı basınç düzgünlüğü satın alır; cıvata çapı kesit kaybı satın alır.

Delik çapı takımla da etkileşir. Malzeme kalınlığından küçük bir deliği delmek bakırda takıma yüklenir ve delik kalitesi düşer. 5–12 mm barada M10 ve üzerinde bu nadiren sorun olur, ama küçük bağlantı delikleri olan ince kumanda barasında olur. Delme kuvveti hesaplayıcısı, düzeni kesinleştirmeden önce belirli bir çapın pres kuvveti olarak neye mal olduğunu söyler.

Cıvata ölçüsü, tork ve pul dizisi

CDA'nın Tablo 22'si onlarca yıldır çalışma referansı olmuştur. Düzen kabaca şöyle ilerler: 25–30 mm bara 17 N·m'de iki M8 alır; 40 mm 28 N·m'de iki M10 alır; 50–80 mm 45 N·m'de M12'ye geçer, 50 mm'de iki, 80 mm'de dört cıvatayla; 100 ve 120 mm bara beş M12 alır; 160 ve 200 mm bara 91 N·m'de altı ila sekiz M16 alır. Sahadaki ölçüler M6 ile M20 arasında değişir; dört ya da altı cıvata yaygın durumdur.

Tork bir göstergedir ve kötü bir göstergedir. Temas basıncı sahada ölçülemez, dolayısıyla T = K·F·D üzerinden çıkarsanır; burada K somun katsayısıdır. CDA K'yi kuru durumda 0,20–0,22, kontak macunuyla 0,19–0,21 ve molibden disülfür sınır yağlayıcısıyla 0,15–0,16 verir. Bunu şöyle okuyun: yağlanmış bir dişte aynı anahtar ayarı, kuru bir dişe göre kabaca %30 daha fazla ön yük üretir. Tork değeriniz bir tablodan geldiyse ve montaj talimatınız dişlerin greslenmesini söylüyorsa, ikisi bir arada durmaz.

Hedeflediğiniz şey bindirme boyunca temas basıncıdır. CDA'nın değerleri: yaklaşık 7 N/mm²'nin altı tavsiye edilmez, 10 N/mm²'nin üzeri tercih edilir ve kabaca 30 N/mm²'nin üzerinde kayda değer bir kazanç kalmaz. Görünen bindirme alanının yalnızca %1 kadarı gerçekten iletir; yük ayrık pürüz temasları üzerinden geçer. Yüzey durumunun cıvata sayısı kadar önemli olmasının ve baraların montajda düz ve yeni zımparalanmış olması gerekmesinin nedeni budur.

Pul dizisi gerçek bir iş yapar. Büyük ve kalın pullar cıvata yükünü delikten uzağa yayar ve işe yarayan basınç bölgesini genişletir; CDA M10'u 2,2 mm kalınlığında 24 mm'lik bir pulla, M12'yi 2,7 mm kalınlığında 28 mm'lik bir pulla eşleştirir. Yüksek mukavemetli çelik cıvatalar kullanıldığında farklı genleşme sorun hâline gelir. Çelik yaklaşık 11,1 × 10⁻⁶/°C ile genleşir, bakır 16,5 × 10⁻⁶/°C ile; dolayısıyla bağlantı ısındıkça cıvata gerilmesi tırmanır ve CDA'nın tavan olarak koyduğu akma dayanımının %95'ini aşabilir. Tabak yay (Belleville) pulları bu artışı soğurur; 16,2 × 10⁻⁶/°C ile alüminyum bronzu CW307G cıvatalar ise bakıra neredeyse denk gelerek sorunu ortadan kaldırır.

Sezgiye aykırı bir nokta. CDA, ortam gerektirmedikçe bakır–bakır bağlantı yüzeylerinin kaplanmasını önermez; çünkü yumuşak kaplama yüksek sıcaklıkta akabilir ve kurmak için uğraştığınız temas basıncını gevşetebilir.

Çizimde yalnızca "DIN 43673'e göre" yazıyorsa

Yaygın durum budur ve teknik bir sorun olmadan önce ticari bir sorundur.

Düzenin hangi baraya ait olduğunu sorun. Standart, delik konumunu ve ölçüsünü DIN 43670 ve DIN 43671'de akım değeri verilmiş dikdörtgen bara kesitlerine göre indeksler. Belirtilen genişlik ve kalınlık bu kesitlerden biri değilse atıf çözülmez ve müşterinin size ölçü vermesi gerekir.

Düzeni mi yoksa bağlantıyı mı kastettiklerini sorun. DIN 43673-1'e atıf yapan pek çok çizim, yalnızca mevcut şalt cihazlarıyla değiştirilebilirlik için standart cıvata düzenini ister. Bazıları vidalı bağlantı verilerini de ister; bu da cıvata sınıfını, pul düzenlemesini ve torku sizin tedarik kapsamınıza çeker. Bunlar farklı tekliflerdir.

Fiziksel bir referans alın. Bir numune bara, üzerine ölçü yazılmış bir eskiz ya da eşleşecek ekipmanın bir fotoğrafı, beş dakikada bir haftalık yazışmadan daha fazla belirsizliği çözer. Çizimde ne yazarsa yazsın, gerçek şartname müşterinin kendi şalt cihazındaki ara yüz delikleridir.

Yorumunuzu geri gönderdiğiniz çizime yazın ve imzalatın. Üreteceğiniz delik çapını, adımı ve kenar mesafesini belirtin. Standart müşterinin elindeyse ve sizde yoksa, bunu bir dakikada kaynağa karşı kontrol edebilir.

Düzen tekrar ediyorsa o dört sayfayı satın alın. Doküman, hurdaya çıkmış bir parti 200 mm baradan daha ucuza mal olur. Bir aracı satıcıdan değil, DIN Media'dan ya da kendi ulusal standart kuruluşunuzdan sipariş edin.

Düzeni makineye almak

Çözüldükten sonra düzen bir takım sorusuna dönüşür. Birkaç bara genişliğinde tekrar eden bir DIN düzeni birkaç delik çapı demektir ve kısıt, aynı anda tarette kaç tanesinin durabildiğidir. EMAC-BP-60 gibi bir delme ve kesme hattı sabit bir takım setini iyi idare eder. Karmanın geniş olduğu yerde, 24 takım istasyonlu — 36'ya çıkarılabilen — ve ±0,05 mm konumlama tutan IMAC-CENTER 60 gibi bir işleme merkezi takım değişimini denklemden çıkarır; adım birikimini bıraktığınız boşluğun içinde tutan da budur.

Aynı işin akım değeri tarafı DIN 43671'e aittir; tabloları 35 °C ortam ve 65 °C bara sıcaklığında referanslanmıştır ve diğer koşullar için düzeltme faktörleri taşır. Bara, bu düzeltmeler uygulanmadan değerlendirildiği için ısıl olarak sınırda kalmışsa, iyi bir delik düzeni onu kurtarmaz. Akım taşıma kapasitesi hesaplayıcımız bunları gizlemek yerine uygular; cıvatalı bağlantılar yazısı ise yüzey hazırlığına burada yer olandan daha derin giriyor.