Uốn lệch bậc, loe miệng và tấm nối: mối nối busway được làm ra thế nào

Hầu hết các tài liệu về ống dẫn thanh cái đều mô tả hệ thống hoàn thiện: thông số kỹ thuật, bộ chia, chỉ số IP, quy trình lắp đặt. Rất ít thông tin mô tả cách các mối nối thực sự được tạo ra, điều này khá bất thường vì mối nối là bộ phận mà nhà gia công phải thực hiện và là yếu tố quyết định đoạn đường có vượt được bài kiểm tra tăng nhiệt hay không. Ba thao tác tạo hình biến phôi dẫn thanh bình thường thành các đầu ống dẫn thanh cái: chỉnh so le (joggle), loe rộng (flare) và bản ghép (fish plate). Mỗi thao tác có một chức năng và yêu cầu riêng đối với máy thực hiện nó.

Cụm thanh cái có một khoảng cách nhịp trong đoạn đường và khoảng cách nhịp khác tại mối nối

Ống dẫn thanh cái sandwich xếp các thanh dẫn mặt đối mặt với một lớp màng cách điện mỏng ở giữa. Đây chính là toàn bộ mục đích của kết cấu: khoảng cách tối thiểu nghĩa là diện tích mạch tối thiểu, từ đó suy ra điện trở cảm thấp và sụt giảm điện áp nhỏ ngay cả ở hệ số công suất kém. Trong đoạn đường bốn cực với các thanh 6 mm và lớp cách điện 0.5 mm, các trục thanh dẫn cách nhau khoảng 6.5 mm.

Tại mối nối, khoảng cách này không thể giữ nguyên. Mỗi cặp thanh dẫn phải được kẹp giữa hai bản dẫn điện, và mỗi cặp bản của một pha phải được cách ly với pha tiếp theo bởi một lớp cách điện đủ dày để đáp ứng khoảng cáchxEClearance và bề mặtxECreepage mà thiết kế tuyên bố. Khoảng cách nhịp của các thanh dẫn bên trong khối mối nối thường gấp ba đến bốn lần khoảng cách nhịp của đoạn đường. Do đó, các thanh dẫn phải được đẩy ra xa khi tiến đến cuối mối nối, mỗi thanh một khoảng cách khác nhau, và mỗi thanh phải đến đúng độ cao mà khối mối nối yêu cầu.

Sự dịch chuyển đó chính là thao tác chỉnh so le (joggle). Đó là một cặp uốn kép theo cùng một hướng dịch chuyển thanh từ mặt phẳng đoạn đường sang mặt phẳng mối nối trong khi giữ cho hai mặt phẳng song song. Thanh A dịch lên 9 mm, thanh B dịch lên 3 mm, thanh C dịch xuống 3 mm, thanh D dịch xuống 9 mm. Các thông số này phụ thuộc hoàn toàn vào khối mối nối, nhưng quy trình luôn đối xứng quanh trục trung tâm của cụm thanh và các mặt đầu cuối cùng đều nằm trên mốc chuẩn mà khối mối nối xác định. Sai lệch offset một nửa milimét trên một thanh sẽ khiến bản ghép của nó lắp bị xiên, đống lò xo Belleville chịu lực không đều, và pha đó sẽ chạy nóng hơn ba pha kia trong suốt vòng đời của đoạn đường.

Lực tạo hình chỉnh so le (joggle)

Thao tác chỉnh so le trông nhỏ trên bản vẽ nhưng không nhỏ trên máy ép. Hai yếu tố quyết định lực. Thứ nhất là tiết diện: lực uốn tỷ lệ với chiều rộng và với bình phương độ dày. Thứ hai thường bị đánh giá thấp. Hai đường uốn của thao tác chỉnh so le nằm sát nhau, nên khoảng mở khuôn hiệu quả ngắn, và khoảng ngắn cần lực lớn cho một độ biến dạng nhất định, giống như một beam ngắn cần tải trọng lớn hơn beam dài.

Một phép tính sơ bộ minh họa rõ điểm này. Lấy thanh 300 mm × 6 mm Cu-ETP ở trạng thái bán cứng, R240/H065 theo EN 13601, cường độ kéo 240–300 N/mm². Khả năng chịu kéo toàn tiết diện của thanh này khoảng 480 kN. Uốn cục bộ cần một phần nhỏ lực đó, nhưng không phải phần nhỏ khi khoảng mở khuôn ngắn và vật liệu đã bị biến dạng công suất hóa bởi uốn đầu tiên trước khi uốn thứ hai bắt đầu. Một máy gia công ống dẫn thanh cái được đánh giá 300 kN cho trạm chỉnh so le, giống như dòng máy EMAC-BDM, được thiết kế chính xác cho việc này: các dịch chuyển offset lặp lại trên đồng rộng, cứng mà không bị trục ram uốn đủ để thay đổi offset từ thanh này sang thanh khác.

Hiệu ứng springback ở đây quan trọng như trong uốn thanh cái thông thường, và khó bù đắp hơn. Một uốn đơn có một góc cần chỉnh. Thao tác chỉnh so le có hai uốn mà springback của chúng triệt tiêu một phần, và phần dư thể hiện dưới dạng sai lệch offset thay vì sai lệch góc, nên kết quả là thanh lắp không khớp thay vì thanh có góc sai rõ ràng. Đây là lý do offset chỉnh so le được đặt là kích thước lập trình theo stop thay vì chỉnh bằng mắt.

Thao tác loe rộng (flare) là hình dẫn, không phải chỉnh so le thứ hai

Thao tác chỉnh so le xác định vị trí thanh nằm. Thao tác loe rộng là một đường uốn nông ở góc tại chính đầu mút của thanh dẫn, mở ra xa trục trung tâm mối nối, và nhiệm vụ của nó là giúp thanh tìm được khe của mình. Lắp ráp mối nối ống dẫn thanh cái tại hiện trường có nghĩa là trượt các đầu thanh dẫn trần của một section vào khối đã được lắp trên section kế bên, trên cao, trên thang nâng, thường ở góc khó chịu. Nếu không có hình loe dẫn, thanh sẽ vướng vào mép bản ghép hoặc vào lớp cách điện, dẫn đến việc lắp ráp cưỡng ép làm trầy lớp m phủ và đẩy bụi đồng vào mối nối.

Thuật ngữ thay đổi giữa các nhà sản xuất. Một số gọi toàn bộ thao tác tạo hình cuối là loe rộng (flaring), một số dành riêng loe rộng cho hình loe đầu và chỉnh so le (joggling) cho offset, và một số danh mục máy sử dụng cả hai từ cho cùng một trạm. Điều quan trọng trên xưởng là hai đặc tính này có dung sai khác nhau. Offset là kích thước lắp ráp và cần giữ sai lệch vài phần mười milimét. Góc loe là đặc tính vận chuyển và lệch một độ cũng không thay đổi gì, đó là lý do các máy tạo hình nó thường sử dụng góc có thể lập trình thay vì dụng cụ chuyên dụng. Trên EMAC-BDM, hành trình loe rộng là 30 mm với góc được đặt trong chương trình, nên việc thay đổi khối mối nối không có nghĩa là phải thay đổi dụng cụ.

Một hệ quả đối với lập kế hoạch sản xuất: vì dây dẫn được cắt theo độ dài và tạo hình trong cùng một kẹp, mốc độ dài và mốc bù trừ là giống nhau. Nếu việc cắt và tạo hình diễn ra trên các máy riêng biệt với các đồ gá riêng biệt, mỗi lần chuyển tải sẽ cộng thêm một sai số tích lũy vào một kích thước không có dung sai.

Thép nối và quy trình đột, kéo giãn, cắt

Thép nối (hay bản ghép, bản nối, hoặc thanh nối, tùy thuộc vào bản vẽ được tham chiếu) là dải dẫn điện nối liền khoảng cách giữa hai dây dẫn liền kề và dẫn dòng điện qua mối nối. Trong một mối nối đầu, nó chịu toàn bộ dòng điện pha cho整个 độ dài của phần giao nhau, khiến tiết diện, lớp phủ và độ phẳng của nó trở thành các thông số điện hơn là cơ khí.

Vật liệu thường là hợp kim giống như dây dẫn, Cu-ETP cho hệ thống đồng, ở độ dày nhỏ hơn: dải thông thường từ 3 đến 4.5 mm, so với 5 đến 10 mm cho chính dây dẫn. Hệ thống nhôm sử dụng bản nhôm vì lý do tương tự. Một bản đồng trên thanh nhôm sẽ tạo ra một cặp kim loại khác nhau ở phần nóng nhất, khó tiếp cận nhất của đường dây.

Quy trình tạo hình trên máy làm thép nối chuyên dụng là đột, kéo giãn, cắt. Công đoạn giữa mang nhiều ý tưởng thiết kế hơn tên gọi của nó gợi ý.

Đột tạo lỗ hở bulông xuyên qua dải. Công việc đột thông thường, ngoại trừ vị trí lỗ là đặc điểm tự định vị duy nhất của mối nối, nên dung sai của nó chính là dung sai của toàn bộ lắp ráp.

Kéo giãn, đôi khi được gọi là lồi hoặc dập nổi, kéo một bệ nổi lên khỏi bản xung quanh hoặc bên cạnh lỗ. Bệ đó là một vật đệm. Khi hai bản đối diện nhau với các bệ chạm vào nhau, chiều cao bệ sẽ thiết lập khoảng cách giữa chúng, và khoảng cách đó là khe mà dây dẫn đi vào. Nó cũng hoạt động như một stop cứng chống-insert quá sâu, ngăn không cho thanh được đẩy vào quá xa đến mức làm hỏng bộ cách điện pha phía sau bản. Kỹ thuật này cũ và được ghi chép đầy đủ: bằng sáng chế Mỹ số 5760339 mô tả các tab đệm được tạo ra từ vật liệu bị dịch chuyển khi lỗ được đánh, duy trì khoảng cách bản và giới hạn độ sâu insert chính xác theo cách này. Tạo vật đệm từ chính bản vật liệu loại bỏ một bộ phận riêng biệt khỏi danh sách vật liệu và loại bỏ một sai số tích lũy riêng biệt khỏi chuỗi dung sai.

Cắt cắt bản đã hoàn thành khỏi dải. Vì dải được xử lý liên tục và cắt cuối cùng, không có phần thừa giữa các bản.

Tại sao độ chính xác khoảng cách lỗ lại tích lũy

Máy làm thép nối chuyên dụng được chỉ định dựa trên độ chính xác khoảng cách lỗ hơn là lực, và lý do là sai số tích lũy.

Xét trường hợp trong mối nối trước. Mỗi bản trong một khối mối nối chia sẻ một bulông. Nếu một bản có lỗ lệch vị trí 0.3 mm, bản đó không thể căn giữa trên bulông, nên các đệm Belleville tải nó không đối xứng. Điện trở tiếp xúc tại một mối nối bulông được thiết lập bởi diện tích tiếp xúc thực tại đỉnh vi nhám, là một phần nhỏ so với diện tích giao nhau rõ ràng, và diện tích thực đó được thiết lập bởi cách phân bố áp suất. Việc lệch áp suất gây mất tiếp xúc ở một bên của bản nhanh hơn so với việc gained ở bên kia. Mối nối vẫn lắp được, vẫn vượt qua kiểm tra liên tục, và chạy nóng hơn vài kelvin so với các mối láng giềng. Trong một thiết kế có tuổi thọ tính bằng thập kỷ tải luân chuyển, đó là cách các mối nối suy giảm.

Tiếp theo là trường hợp dọc đường dây. Đường ống dẫn được thiết lập theo hình học tòa nhà: đường dây bắt đầu từ bảng phân phối và kết thúc tại một điểm cố định, và tổng độ dài mỗi phần cộng với khoảng cách mỗi mối nối phải rơi vào điểm đó. Một dải được xử lý với sai số ±0.1 mm/m tích lũy tối đa 0.6 mm từ đầu đến cuối trên độ dài 6 m. Một máy duy trì sai số ±0.5 mm/m tích lũy 3 mm trên cùng một dải. Trên một đường dây 60 m được xây dựng từ các phần 3 m, đó là khoảng hai mươi mối nối. Nếu sai số mang tính hệ thống thay vì ngẫu nhiên, đường dây sẽ lệch gấp hai mươi lần sai số của mỗi phần theo cùng một hướng, và sai số máy thường mang tính hệ thống, vì nó đến từ trục vít hoặc encoder thay vì từ nhiễu. Sáu mm lệch được hấp thụ bởi khoảng hở mối nối. Ba mươi mm thì không, và phần cuối cùng không vừa.

Lý do để giữ sai số tốt hơn ±0.1 mm/m là toán học: nó giữ sai số tích lũy trong khoảng hở của joint mà khối đã được thiết kế.

Lắp ráp: Joint Bolt Đơn

Các joint busway hiện đại đều sử dụng thiết kế bolt đơn. Một bolt cường độ cao đi qua toàn bộ tầng cách điện - bản kim loại - dây dẫn - bản kim loại - cách điện, từng pha một, và một thao tác siết chặt sẽ nén tất cả các bề mặt tiếp xúc trong joint. Các số liệu công bố từ các dòng busway sandwich lớn cho thấy lực kẹp của bolt đó trên 4.000 lbf, khoảng 18 kN, được phân bố lên các bề mặt tiếp xúc bởi các đệm lò xo nón có đường kính lớn. Trên khoảng 2.000 A, các dòng tương tự chuyển sang sử dụng hai hoặc ba bolt, mỗi bolt cho một nhóm dây dẫn, vì một bolt đơn không còn khả năng phân bố đều áp lực lên bề mặt dây dẫn rộng hơn.

Bolt thường là loại bulong chống cắt hai đầu. Đầu ngoài được gia công để đứt ở một momen xoắn xác định, để lại đầu phía trong, để kiểm tra đi bộ có thể xác nhận rằng mọi joint trong một tuyến đều được siết đúng mà không cần chìa vặn momen và không cần bản ghi hiệu chuẩn cho chìa vặn đó. Một số thiết kế bổ sung một đĩa chỉ thị màu sẽ rơi ra khi đầu bolt đứt.

Hiệu suất lắp ráp này phụ thuộc vào các chi tiết cung cấp cho khối nằm trong dung sai. Khối joint giả định một dây dẫn ở chiều cao_known với bề mặt phủ_khudzn知名的, một fish plate với lỗ ở vị trí_known và một gờ với chiều cao_known, và các bề mặt phẳng đủ để áp lực từ một bolt có thể tiếp cận tất cả chúng.

Vị trí của các tiêu chuẩn

Hai tài liệu định khung cho busway trong hầu hết các gói thầu, và chúng không chồng chéo nhau như thường được giả định.

UL 857 là tiêu chuẩn sản phẩm busway Bắc Mỹ. Phạm vi của nó lên đến 600 V và 6000 A, bao gồm busway entrance, feeder và branch-circuit. Sự tuân thủ là bằng danh sách NRTL với kiểm tra nhà máy tiếp theo, có nghĩa là cấu trúc đã được kiểm tra là cấu trúc phải được duy trì sản xuất. NEMA BU 1 đứng bên cạnh nó với tư cách là tiêu chuẩn sản phẩm và, cùng với BU 1.1, bao gồm việc vận hành và lắp đặt busway từ 100 A trở lên.

IEC 61439-6

là phần busbar trunking của chuỗi IEC 61439. Phạm vi của nó cần được kiểm tra trước khi trích dẫn nó. Nó áp dụng cho các hệ thống busbar trunking lên đến 1000 V AC hoặc 1500 V DC và, không giống UL 857, nó không nêu giới hạn dòng điện. Nó cũng không thể được sử dụng riêng lẻ: nó được viết như một delta so với IEC 61439-1 và phải được đọc cùng với nó, theo cách tương tự như IEC 61439-2. Nó đã thay thế IEC 60439-2 và đưa busway vào cấu trúc xác minh mà phần còn lại của chuỗi sử dụng: thử nghiệm, tính toán, hoặc so sánh với một thiết kế tham chiếu đã được xác minh. Đối với một nhà chế tạo, hệ quả thực tế của tuyến thứ ba này là quy trình sản xuất phải đủ khả năng lặp lại để các đơn vị xuất ra có thể so sánh với đơn vị đã được xác minh. Nghĩa vụ thuộc về sản xuất, không phải người quản lý tài liệu.

Không tiêu chuẩn nào quy định cách tạo uốn lồi. Cả hai đều làm cho hậu quả của việc tạo uốn sai là vấn đề của nhà sản xuất.

Tải trọng trung tâm dữ liệu đang tác động lên joint như thế nào

Các joint busway trước đây là một yếu tố dòng thấp phụ trong thiết kế phân phối. Điều đó đã thay đổi. Khi các rack chuyển từ baseline 5–15 kW sang các tủ được tối ưu hóa cho AI tiêu thụ 60, 80 và 100+ kW, các thông số kỹ thuật của tap-off và joint liên tục 400 A trở lên đã trở nên bình thường thay vì ngoại lệ. Một joint hoạt động liên tục ở 400 A thay vì 100 A sẽ tỏa ra gấp mười sáu lần công suất với cùng điện trở tiếp xúc, trong cùng thể tích kín, với cùng bộ cách điện bên cạnh.

Việc này thay đổi những gì nhà sản xuất cần kiểm soát. Lớp mạ trên bề mặt tiếp xúc không còn là mục riêng biệt bị loại bỏ khi tối ưu chi phí. Độ phẳng của bản nối (fish plate) không còn mang tính thẩm mỹ. Và biên độ tăng nhiệt độ từng dùng để bù cho mối nối lỏng lẻo không còn nữa. Công cụ tính dung lượng dòng điện thanh cái giúp hiện thực hóa mối liên hệ I²R cho một tiết diện cụ thể.