Tehnične aplikacije in razvojni trend aluminijastih zbiralk v nizko-napetostnih distribucijskih sistemih

V nizko{0}}napetostnih distribucijskih sistemih služijo zbiralke kot ključni prevodniki za prenos toka. Njihova struktura in lastnosti materiala neposredno vplivajo na električno učinkovitost in zanesljivost sistema. V zadnjih petdesetih letih je zasnova zbiralk postopoma prešla s tradicionalnih bakrenih zbiralk na visoko{3}}zmogljive aluminijaste zbiralke, zlasti v sistemih iz aluminijeve zlitine zbiralk 6101 in 6061. To ravnotežje zmogljivosti in stroškovne-učinkovitosti je postalo ključni trend v proizvodnji električne opreme.

 

 

 

V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so bile razdelilne zbiralke večinoma ravne bakrene palice, ročno vgrajene v nizko{1}}napetostne (NN) razdelilne plošče. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so se pojavile zasnove vodil z montažnimi luknjami, vendar sta bila poravnava lukenj in ročno sestavljanje zamudna-. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so zbiralke iz ekstrudiranega aluminija pridobile popularnost. Njihova lahka teža, enostavna montaža in optimizirana zgradba so občutno zmanjšali stroške proizvodnje in namestitve.

 

Z razvojem pametne proizvodnje v 2000-ih se je tehnologija izdelave vodil še naprej razvijala. Proizvajalci aluminijastih zbiralk so začeli uporabljati visoko prevodne aluminijeve zlitine, kot sta aluminijasta zbiralka 6101 in aluminijasta zbiralka 6101 T61, za izdelavo profiliranih zbiralk z različnimi nazivnimi tokovi (kot so 630 A, 800 A in 1000 A). Danes se aluminijeve zlitine široko uporabljajo tako v vodoravnih kot v navpičnih zbiralkah, ki pokrivajo širši razpon nazivnih tokov za izpolnjevanje potreb industrijskih in novih energetskih aplikacij.

 

 

Vzpon aluminijastih vodil je predvsem posledica napredka v materialih in postopkih. V primerjavi z bakrom ima aluminij le eno-tretjino gostote bakra, kar ponuja pomembne prednosti glede majhne teže in omogoča lažjo namestitev sistema. Poleg tega lahko odlična možnost recikliranja aluminija in stabilna tržna cena dosežejo prihranek stroškov do 30 %-35 %, kar je v skladu z načeli trajnostne proizvodnje.

 

Glede na naraščajoče povpraševanje po prilagajanju so prilagojene aluminijaste zbiralke postale trend. S CNC ekstrudiranjem in natančnim žigosanjem lahko inženirji oblikujejo profile vodil z različnimi prečnimi-prerezi, dolžinami in radiji upogiba, da ustrezajo notranji postavitvi različne kompleksne električne opreme.

 

 

 

Sodobne zasnove električnih napajalnih konektorjev iz aluminijaste zbiralke običajno uporabljajo votle ali ekstrudirane strukture. V primerjavi s tradicionalnimi pravokotnimi-prerezi ponujajo te strukture večjo površino in večjo učinkovitost izmenjave toplote. To bistveno izboljša odvajanje toplote, kar omogoča, da zbiralka ohranja stabilno delovanje pri visokih obremenitvah.

 

Za dodatno izboljšanje odvajanja toplote lahko podaljški zbiralke ali dodajanje reber za odvajanje toplote povečajo naravno konvekcijo in pretok zraka ter tako dosežejo učinkovito odvajanje toplote. Eksperimentalne študije so pokazale, da aluminijaste zbiralke 6101 T61 in aluminijaste zbiralke 6061 ohranjajo odlično delovanje pri temperaturah okolja nad 35 stopinj in pri dvigu temperature do 60 stopinj, kar kaže na odlično toplotno stabilnost in nizko odpornost.

 

 

 

Čeprav je prevodnost aluminija približno 65 % prevodnosti bakra, ima prednost glede električne prevodnosti na enoto teže. Preračunano na maso, je prevodnost aluminija približno 50 % višja od prevodnosti bakra. To pomeni, da ima lahko aluminijasta zbiralka za enako -nosilnost nekoliko večji prečni-prerez, vendar bistveno zmanjša svojo skupno težo, kar prispeva k lažji opremi in izboljšani učinkovitosti transporta.

 

Poleg tega sodobne-aluminijeve zlitine visoke trdnosti, kot so aluminijaste zbiralke 6101 in aluminijaste zbiralke 6061, nudijo odlično mehansko trdnost in natezne lastnosti. Visoko{4}}kakovostne aluminijaste zbiralke lahko prenesejo udarne tokove do 4000 A in imajo natezno trdnost 530 N/mm², kar je zadostna odpornost proti mehanskim obremenitvam, ki jih povzroči toplotno raztezanje in krčenje, kar zagotavlja strukturno stabilnost.

 

 

Aluminij zlahka tvori gosto oksidno plast. Medtem ko ta naravni zaščitni sloj zagotavlja odpornost proti koroziji, ogroža tudi električno prevodnost. Za reševanje te težave se pogosto uporabljajo kositr{2}}aluminijaste zbiralke ali posrebrene. Pocinkanje ne le preprečuje oksidacijo, ampak tudi izboljša električno prevodnost in odpornost proti koroziji na kontaktni površini. Je najpogosteje uporabljena obdelava aluminijastih gibljivih povezav.

 

V nekaterih aplikacijah se uporabljajo tudi fleksibilne aluminijaste povezave vodil. Te strukture z več-slojnimi pletenimi prevodniki dosegajo visoko fleksibilnost in nizko impedanco, zaradi česar so primerne za uporabo v novih sistemih za shranjevanje energije, električnih omaricah in železniškem prometu.

 

 

 

V nasprotju s hitrim razvojem elektrifikacije in novih energetskih tehnologij aluminijaste zbiralke postopoma nadomeščajo tradicionalne bakrene zbiralke in postajajo glavna izbira za inteligentne sisteme za distribucijo električne energije. Ker proizvajalci aluminijastih zbiralk še naprej optimizirajo svoje procese, se bo uporaba aluminijastih zbiralk 6101 T61 in aluminijastih zbiralk 6061 še razširila in zajemala različne aplikacije, vključno z močnostnimi transformatorji, polnilnimi postajami, fotovoltaičnimi pretvorniki in sistemi za shranjevanje energije.

 

V prihodnosti bodo aluminijaste zbiralke v kombinaciji z naprednimi tehnologijami varjenja in strojne obdelave integrirane z avtomatsko montažo, modularnimi sistemi zbiralk ter inteligentnim nadzorom in spremljanjem temperature, da bi dosegli učinkovitejši in varnejši prenos električne energije.