Sơ đồ lỗ trên thanh cái và những gì DIN 43673-1 thực sự quy định

DIN 43673 thường xuyên xuất hiện trên bản vẽ của khách hàng, thường là tham chiếu trơ không kèm kích thước. Kết quả tìm kiếm cho tiêu chuẩn này chủ yếu liên quan đến việc mua tài liệu. Chính tài liệu này là một tiêu chuẩn bốn trang bằng tiếng Đức từ tháng 2 năm 1982.

Phạm vi tiêu chuẩn

DIN 43673-1

, Lỗ khoan và mối nối bu lông cho thanh cái; thanh cái có tiết diện hình chữ nhật, được dịch sang tiếng Anh với tên "Drilled holes and screw connections for busbars; rectangular cross-section busbars", gồm bốn trang. Tiêu chuẩn này quy định vị trí và kích thước của các lỗ khoan và cung cấp dữ liệu cơ bản cho việc thiết kế và lắp ráp các mối nối bu lông. Nó áp dụng cho dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều lên đến 60 Hz.

Phạm vi áp dụng gắn liền với hai tài liệu DIN khác: nó áp dụng cho các thanh chữ nhật có dòng điện liên tục được chỉ ra trong DIN 43670 (nhôm, 1975-12, mười trang) và DIN 43671 (đồng, 1975-12, chín trang). Gia tài liệu này tách biệt rõ ràng. DIN 43671 định nghĩa dòng điện mà một mặt cắt thanh nhất định có thể dẫn; DIN 43673-1 định nghĩa vị trí đặt lỗ khoan trên đó. Cả hai đều vẫn được liệt kê là hiện hành bởi DIN Media, điều này là bất thường đối với các tài liệu có niên đại như vậy.

Câu chữ phạm vi nêu rõ rằng tiêu chuẩn đề cập đến mối nối, không chỉ việc khoan lỗ, và "dữ liệu cơ bản cho việc thiết kế các mối nối bu lông" là một thành phần thường bị bỏ qua. Giới hạn 60 Hz là ngưỡng xác định: ở tần số cao hơn, hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng tiếp xúc trong vùng mối nối sẽ phân bố lại dòng điện xung quanh các lỗ足够 để mô hình tiêu chuẩn không còn là mô hình chính xác.

DIN 46433 không phải là tiêu chuẩn lỗ khoan cho thanh cái

Phân biệt này là cần thiết vì sự trích dẫn sai phổ biến, bao gồm cả trong các tài liệu thầu và trong bản vẽ của nhà cung cấp được sao chép trong nhiều năm.

DIN 46433

có tên là Dây phẳng và thanh phẳng, kéo, có cạnh bo tròn — Kích thước: "Rectangular wires and rectangular bars, drawn, with radiused edges; dimensions". Tài liệu này gồm tám trang và là tiêu chuẩn kích thước cho dây và thanh chữ nhật được kéo, bao gồm chiều rộng, độ dày, bán kính cạnh, dung sai. Nó không chứa thông tin về vị trí lỗ, đường kính lỗ hay các mối nối bu lông. Tiêu chuẩn này đã bị thu hồi và được thay thế bởi DIN EN 13601.

Một bản vẽ ghi "lỗ theo DIN 46433" là không chính xác. Các tham chiếu đúng là DIN 43673-1 cho mô hình lỗ và DIN 43671 cho thông số dòng điện. Nếu đề cập đến quy cách vật liệu, tài liệu đó là EN 13601, chính tài liệu đã thay thế DIN 46433. Cần xác minh trước khi cắt kim loại, vì bản vẽ trích dẫn sai một tiêu chuẩn thường cũng trích sai cả quy cách vật liệu.

Nơi mô hình lỗ gặp kiểm tra lắp ráp

Các mô hình lỗ xuất hiện như một chi tiết gia công. Tuy nhiên, mối nối mà chúng tạo ra thuộc phạm vi tiêu chuẩn lắp ráp mà tủ điện thành phẩm được kiểm tra theo.

IEC 61439-1 nêu rõ. Trong thử nghiệm tăng nhiệt, khoản 10.10.2.3.3 yêu cầu "chú ý đặc biệt đến các mối nối trong các dây dẫn và ổ cắm trong các mạch chính". Các mối nối được chỉ định là các điểm đo. Khoản 10.10.2.3.7 a) yêu cầu rằng khi thanh cái chính được thử nghiệm riêng biệt, độ dài thử nghiệm là ít nhất 2 m và bao gồm một mối nối khi thanh có thể mở rộng, và khoản ngắn mạch 10.11.5.3.3 cố định độ dài đó là (2 ± 0,4) m trong cùng điều kiện.

Tiêu chí chấp nhận như sau. Sau thử nghiệm ngắn mạch, điều 10.11.5.5 quy định "không được có sự lỏng lẻo của các bộ phận dùng để nối dẫn". Một mối nối chịu được về nhiệt nhưng bị tuột dưới lực điện từ thì bị coi là không đạt; khoảng cách viền và cỡ bulong quyết định kết quả đó.

Khoảng cách viền

Tiêu chuẩn quy định vị trí tâm lỗ so với viền thanh. Hai yếu tố độc lập được cân bằng.

Về cơ học, phần vật liệu nối giữa lỗ và viền thanh chịu tải nén từ bulong trong sự cố. Dòng điện chịu đựng cực đại đẩy các thanh liền kề ra xa hoặc vào gần nhau với lực được hấp thụ qua cụm bulong. Vật liệu viền không đủ会导致vết nứt bị biến dạng, lỗ bị kéo giãn, lực预紧bị giảm, và mối nối bị lỏng. Sự rách hoàn toàn rất hiếm ở đồng có độ dày hợp lý; chế độ thất bại chính là sự kéo giãn dần dần dẫn đến mất áp suất tiếp xúc, điều này gây rắc rối hơn vì nó không bị phát hiện cho đến khi đo nhiệt.

Về điện học, phần vật liệu nối là một điểm thắt cổ chai. Dòng điện phải đi vòng qua lỗ, do đó phần vật liệu giữa lỗ và viền chịu mật độ dòng điện cao hơn phần còn lại của thanh. Đặt lỗ quá gần viền tạo ra một điểm nóng cục bộ ở phần chịu ứng suất cao nhất của mối nối.

Sản xuất đưa đến ràng buộc thứ ba. Khi đột而不是钻孔, matriz cần vật liệu xung quanh để phản lực. Đột với khoảng cách viền không đủ ở đồng độ cứng cao会导致viền bị phình ra, phần vật liệu nối bị work-harden, và thanh không còn nằm phẳng với mặt接合. Như thực hành hơn là con số quy chuẩn, khoảng cách từ viền lỗ đến viền thanh được giữ ít nhất bằng độ dày thanh, và 1,5 lần đối với độ cứng cao. Trang quy trình đột trình bày khía cạnh dụng cụ của ràng buộc này.

Bước lỗ, và sự tập trung dòng điện quanh các lỗ

Hiệp hội Phát triển Đồng (Copper for Busbars (Publication 22)) cung cấp cách trình bày rõ ràng nhất về tác động của lỗ lên mối nối. Điện trở mối nối gồm hai phần: điện trở dòng chảy hoặc phân tán do dòng điện đi vòng qua vùng接合, và điện trở tiếp xúc tại bề mặt接合. Lỗ bulong làm tăng phần trước, và ước tính CDA phụ thuộc vào đường kính lỗ và n, số lỗ được đếm theo chiều rộng của thanh.

Biến số đơn này giải quyết một tranh luận sản xuất phổ biến. Các lỗ nên được đặt thẳng hàng theo chiều dài mối nối. Việc so le chúng theo chiều rộng làm tăng điện trở vì mỗi lỗ bổ sung theo chiều rộng là thêm một vật cản trong cùng một đường đi của dòng điện. Hai lỗ thẳng hàng trên thanh 60 mm tạo ra mối nối tốt hơn hai lỗ so le chéo, mặc dù cấu hình sau có vẻ phân phối lực kẹp đều hơn.

Chiều dài接合bị điều khiển bởi cùng hiệu ứng. Điện trở dòng chảy giảm mạnh khi tỷ lệ接合/độ dày lên đến khoảng 2, sau đó cải thiện chậm cho đến tỷ lệ 10. Beyond đó, không còn lợi ích. Kết luận CDA là接合 chỉ cần đủ dài để chứa đủ bulong đạt áp suất tiếp xúc yêu cầu.接合dài gây lãng phí đồng và tăng trọng lượng mà không cải thiện độ dẫn điện.

Hai cải tiến từ cùng nguồn đơn giản để thực hiện và hiếm khi được áp dụng. Cắt một khe dọc qua cả hai thanh trong vùng接合giảm điện trở tiếp xúc 30 đến 40% bằng cách cân bằng áp suất tiếp xúc ở mỗi bên của mối nối. Góc nghiêng các đầu thanh nhỏ hơn 45° giảm điện trở mối nối ban đầu khoảng 15% và làm chậm tốc độ tăng điện trở mối nối dưới chu kỳ tải với hệ số 1,3 đến 1,5.

Đường kính lỗ

Đường kính lỗ là sự cân bằng giữa khe hở bu-lông, dung sai tích lũy và diện tích tiếp xúc bị loại bỏ.

Khe hở lớn hơn những gì thường được giả định. Hướng dẫn lâu đời của CDA ghép bu-lông M10 với lỗ 11,5 mm và M12 với 14 mm, tăng lên 15 mm trên các thanh rộng hơn. Đây là 1,5 đến 3 mm khe hở, và điều này là có chủ đích: nó hấp thụ sai lệch bước tích lũy qua một cụm năm hoặc sáu bu-lông trên hai thanh được sản xuất vào các ngày khác nhau, có thể trên các máy khác nhau. Giảm khe hở tạo ra các mối nối không thể lắp ráp được.

Chi phí là diện tích tiếp xúc. Mỗi lỗ loại bỏ đồng khỏi bề mặt tiếp xúc, cụ thể là từ vùng mà áp suất kẹp cao nhất. Lỗ 14 mm trên thanh 100 mm loại bỏ 14% chiều rộng tại điểm đó. Đây là lý do tại sao giải pháp cho mối nối không đủ là nhiều bu-lông cỡ trung bình hơn là ít bu-lông lớn hơn. Số lượng bu-lông cung cấp sự đồng đều áp suất; đường kính bu-lông dẫn đến mất tiết diện.

Đường kính lỗ cũng tương tác với công cụ. Đột lỗ nhỏ hơn độ dày vật liệu khó thực hiện trên công cụ gia công đồng và làm giảm chất lượng lỗ. Điều này hiếm khi là vấn đề với M10 trở lên trên thanh 5 đến 12 mm, nhưng nó xảy ra trên thanh điều khiển mỏng với các lỗ cố định nhỏ. Máy tính lực đột chỉ ra trọng lượng cần thiết cho một đường kính nhất định trước khi thực hiện mẫu.

Kích thước bu-lông, mô-men xoắn và đế đệm

Bảng 22 của CDA đã là tài liệu tham khảo tiêu chuẩn trong nhiều thập kỷ. Mẫu大致 là: thanh 25 đến 30 mm dùng hai M8 ở 17 N·m; 40 mm dùng hai M10 ở 28 N·m; 50 đến 80 mm dùng M12 ở 45 N·m, với hai bu-lông ở 50 mm và bốn ở 80 mm; thanh 100 và 120 mm dùng năm M12; thanh 160 và 200 mm dùng sáu đến tám M16 ở 91 N·m. Kích thước đang sử dụng từ M6 đến M20, với bốn hoặc sáu bu-lông là phổ biến.

Mô-men xoắn là một phép đo thay thế, và không chính xác. Áp suất tiếp xúc không thể được đo tại hiện trường, vì vậy nó được suy ra thông qua T = K·F·D, trong đó K là hệ số đai ốc. CDA cho K là 0,20 đến 0,22 khô, 0,19 đến 0,21 với hợp chất tiếp xúc, và 0,15 đến 0,16 với chất bôi trơn biên giới molybden-disulphide. Điều này có nghĩa: cùng một cài đặt cờ lê trên ren bôi trơn tạo ra khoảng 30% lực预紧 nhiều hơn so với ren khô. Con số mô-men xoắn từ bảng và hướng dẫn lắp ráp để bôi trơn ren là không tương thích.

Mục tiêu là áp suất tiếp xúc trên bề mặt tiếp xúc. Các số liệu của CDA là: dưới khoảng 7 N/mm² không nên, trên 10 N/mm² được ưu tiên, và trên khoảng 30 N/mm² có rất ít lợi ích thêm. Chỉ khoảng 1% diện tích bề mặt tiếp xúc rõ ràng dẫn điện, tải trọng đi qua các điểm tiếp xúc vi điểm, đó là lý do tại sao tình trạng bề mặt quan trọng như số lượng bu-lông và tại sao thanh phải phẳng và được mài mới tại thời điểm lắp ráp.

Đế đệm thực hiện một chức năng cụ thể. Đế đệm lớn, dày phân tán tải bu-lông ra xa lỗ và mở rộng vùng áp suất hữu ích; CDA ghép M10 với đế đệm 24 mm dày 2,2 mm và M12 với đế đệm 28 mm dày 2,7 mm. Khi sử dụng bu-lông thép cường độ cao, sự giãn nở khác biệt trở thành vấn đề. Thép giãn nở khoảng 11,1 × 10⁻⁶/°C so với đồng 16,5 × 10⁻⁶/°C, vì vậy lực预紧 bu-lông tăng khi mối nối nóng lên và có thể bị đẩy quá 95% giới hạn chịu tải mà CDA đặt làm giới hạn trên. Đế đệm lò xo (Belleville) hấp thụ sự tăng đó; bu-lông đồng nhôm CW307G ở 16,2 × 10⁻⁶/°C tránh nó bằng cách gần như phù hợp với đồng.

Có một điểm phản trực giác: CDA không khuyến nghị mạ bề mặt tiếp xúc đồng-đồng trừ khi môi trường yêu cầu, vì lớp mạ mềm có thể chảy ở nhiệt độ cao và làm giảm áp suất tiếp xúc được thiết lập trong quá trình lắp ráp.

Khi bản vẽ ghi "theo DIN 43673" và không có gì khác

Đây là trường hợp phổ biến, và đó là vấn đề thương mại trước khi là vấn đề kỹ thuật.

Thanh cái chứa mẫu phải được xác định. Tiêu chuẩn chỉ mục vị trí và kích thước lỗ theo các phần thanh hình chữ nhật được phân loại trong DIN 43670 và DIN 43671. Nếu chiều rộng và độ dày quy định không thuộc một trong các phần đó, tham chiếu không thể giải quyết và khách hàng phải cung cấp kích thước.

Mục đích phải được làm rõ: mẫu hay mối nối? Nhiều bản vẽ trích dẫn DIN 43673-1 chỉ yêu cầu mẫu buolt chuẩn để tương thích với tủ điện hiện có. Một số yêu cầu thêm dữ liệu kết nối vít, điều này đưa cấp độ buolt, cách sắp xếp đệm và mô-men xoắn vào phạm vi cung cấp. Đây là các báo giá khác nhau.

Một tham chiếu vật lý duy nhất là cần thiết. Một thanh mẫu, một bản phác thảo được đánh dấu, hoặc một bức ảnh của thiết bị ghép nối giải quyết nhiều sự mơ hồ trong năm phút hơn một tuần thư từ. Các lỗ giao diện trên tủ điện của chính khách hàng là thông số kỹ thuật thực sự, bất kể bản vẽ.

Diễn giải được trả lại trên bản vẽ phải được nêu rõ và ký duyệt. Đường kính lỗ, khoảng cách, và khoảng cách mép dự kiến cho sản xuất phải được công bố. Nếu khách hàng giữ tiêu chuẩn và nhà cung cấp không có, việc xác minh so với nguồn là một kiểm tra trong một phút.

Tài liệu nên được mua nếu mẫu lặp lại. Chi phí của bốn trang ít hơn một lô thanh 200 mm bị loại bỏ. Đặt hàng nên từ DIN Media hoặc cơ quan tiêu chuẩn quốc gia liên quan thay vì một trung gian tổng hợp.

Đưa mẫu lên máy

Sau khi giải quyết, mẫu trở thành câu hỏi về công cụ. Một mẫu DIN lặp lại trên nhiều chiều rộng thanh yêu cầu nhiều đường kính lỗ, và ràng buộc là số lượng công cụ sống trong turret. Một dòng đột và cắt như EMAC-BP-60 xử lý tốt một bộ công cụ cố định. Khi sự pha trộn rộng, một trung tâm xử lý như IMAC-CENTER 60 với 24 vị trí công cụ, có thể mở rộng lên 36, loại bỏ vấn đề thay đổi và giữ vị trí ±0,05 mm, duy trì chồng chất khoảng cách trong dung sai cho phép.

Khía cạnh phân loại của cùng một công việc được xác định bởi DIN 43671, các bảng của nó được tham chiếu ở nhiệt độ môi trường 35 °C và nhiệt độ thanh 65 °C với các hệ số hiệu chỉnh cho các điều kiện khác. Một mối nối bị giới hạn nhiệt do phân loại thanh mà không có các hiệu chỉnh đó sẽ không được cứu vãn bằng một mẫu lỗ tốt. Trình tính toán dòng điện áp dụng các hiệu chỉnh này thay vì bỏ qua chúng, và bài viết về mối nối buolt cung cấp thêm chi tiết về chuẩn bị bề mặt hơn có thể được trình bày ở đây.