Noções básicas do sistema de barramento elétrico: componentes, materiais e fabricação personalizada

Quando um construtor de painéis substitui um chicote de cabos por uma única barra de cobre, a conversa geralmente começa com ampacidade. Em serviço, raramente é isso que falha. Uma junta aparafusada apertada uma vez e nunca mais verificada, um suporte que quebra após alguns milhares de ciclos térmicos, um furo perfurado a meio milímetro do centro para que a barra nunca fique plana em seu isolador. Essas são as razões pelas quais um conjunto de barramento é retirado de um painel ativo.

Um sistema de barramento elétrico é uma forma modular de conectar dispositivos, montando-os em condutores rígidos, em vez de passar um cabo separado para cada terminal. A ideia é simples. A engenharia que o mantém confiável por quinze anos não o é, e grande parte dela fica nas pequenas peças estampadas, dobradas e chapeadas ao redor do condutor.

O que um sistema de barramento elétrico faz

Um barramento é um condutor rígido, geralmente uma barra plana de cobre ou alumínio, que coleta energia dos alimentadores de entrada e a distribui para os alimentadores de saída. Disjuntores, porta-fusíveis e medidores são conectados a ele, para que uma nova torneira possa ser adicionada sem redirecionar um feixe de cabos. Comparada ao cabo, uma barra oferece três vantagens práticas.

• Menor queda de tensão para a mesma área de seção transversal, porque o condutor corre reto e curto em vez de passar por um chicote.
• Melhor remoção de calor, uma vez que as faces planas irradiam e transmitem calor com muito mais eficiência do que um cabo agrupado dentro de um duto.
• Detecção e modificação de falhas mais rápidas, porque cada ponto de conexão é visível na parte frontal do painel.

A barra retangular sólida é o padrão para painéis de distribuição. Barras laminadas ocas e flexíveis são usadas onde o condutor precisa seguir uma curva entre dois terminais fixos, por exemplo, entre um banco de capacitores e uma pilha de conversores.

Cobre ou alumínio: a primeira decisão de especificação

O cobre é o padrão porque conduz melhor e mantém uma junta aparafusada de forma mais previsível. O alumínio é cerca de 61% condutor, por isso precisa de cerca de 1,5 a 1,6 vezes a seção transversal para a mesma corrente. Em vez disso, ele devolve peso, já que o alumínio tem cerca de um terço da densidade do cobre, o que é importante em viagens longas e em equipamentos que precisam ser içados. O custo oculto é a junta. O alumínio oxida rapidamente após a limpeza, portanto as faces de contato precisam de abrasão e proteção imediata, e as conexões de alumínio com cobre precisam de uma transição bimetálica ou de uma interface revestida para evitar corrosão galvânica.

Arranjos de barramentos e onde eles se encaixam

A barra é apenas metade do design. A disposição em torno dele decide quanto da instalação você pode manter sem desligar tudo.

Do estoque de barras ao hardware acabado

Tolerâncias que se parecem com detalhes do chão de fábrica decidem como o condutor se comporta depois de instalado.

• Posição do furo. Um furo de junta 0,5 mm fora do centro reduz a área de contato e tira a barra do alinhamento. Cerca de mais ou menos 0,2 mm é uma tolerância normal para furos de juntas perfurados.
• Altura da rebarba. As rebarbas aumentam a resistência local, danificam o isolamento e batem as faces planas. Um máximo de 0,1 mm após o rebarbamento é uma linha razoável para colocar no desenho.
• Raio de curvatura. Mantenha o raio interno pelo menos igual à espessura do material e especifique o ângulo de dobra com tolerância, pois o retorno elástico nunca é zero.
• Chapeamento. O estanho de 5 a 10 mícrons é o carro-chefe para juntas aparafusadas. A prata é usada onde a resistência de contato deve ser muito baixa, e o níquel onde a abrasão ou a corrosão são mais importantes do que a condutividade.
• Planicidade. Uma barra que torce carrega seu isolador em uma borda, portanto, a planicidade e os limites de torção devem ser dados por unidade de comprimento e não como uma dimensão geral.

Peças que combinam puncionamento, dobra e soldagem geralmente são mais baratas de um fornecedor, porque os padrões de furos e linhas de dobra precisam concordar entre si. A escolha do material determina grande parte desse custo, e vale a pena estabelecer a ligação entre classe, conformabilidade e tolerância de acabamento antes que um desenho seja congelado: como escolher materiais adequados para peças estampadas de metal .

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Suportes, Suportes e Isolamentos

O condutor raramente é o ponto fraco. Isoladores, braçadeiras, barreiras de fase e suportes de montagem suportam o peso da barra e resistem às forças de curto-circuito, que podem atingir dezenas de quilonewtons entre barras adjacentes durante uma falta. Três pontos pertencem à especificação.

1. A folga e a fuga seguem o padrão para o qual o painel é construído e mudam com o grau de poluição, altitude e classe de tensão. Fixe primeiro o padrão e depois a geometria do suporte.
2. Furos com fenda proporcionam ajuste no local, furos redondos proporcionam repetibilidade na produção. Misturar os dois ao longo de uma longa fileira de barras geralmente produz problemas de alinhamento na extremidade.
3. O material do suporte é importante perto do condutor. Aço galvanizado ou com revestimento em pó é a escolha comum para estruturas, enquanto espaçadores isolados mantêm as peças energizadas longe de qualquer coisa que possa transportar corrente de falha.

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O que colocar no desenho antes de solicitar orçamento

A maior parte da diferença de preço entre duas cotações da mesma faixa vem do que não foi dito no desenho. Um pacote completo de consulta sobre hardware de barramento geralmente cobre o seguinte.

1. Classe, têmpera e espessura do material, com certificado de usinagem se a classe do condutor for crítica.
2. Requisito de condutividade ou uma nota de que o grau comercial é aceitável.
3. Tipo de revestimento, faixa de espessura e alvo de névoa salina para peças expostas.
4. Diâmetros de furo, tolerância de posição e altura máxima de rebarba.
5. Limites de planicidade e torção expressos por unidade de comprimento.
6. Requisitos de rebarbação, tratamento de bordas, marcação e rastreabilidade.
7. Inspeção do primeiro artigo e expectativas de relatório dimensional, além de embalagens que não riscam superfícies folheadas.

Cada item se torna uma decisão do processo: corte ou estampagem progressiva, rebarbação manual ou acabamento vibratório, um acessório de soldagem ou montagem manual livre. As decisões tomadas após o pedido ser feito alteram o cronograma.

Como as ferramentas internas alteram o prazo de entrega e a consistência

Tal como acontece com a maioria dos trabalhos em metal personalizados, o ferramental é o poste longo. Um fornecedor com sua própria oficina de matrizes pode revisar um desenho, sinalizar uma dobra que não se formará corretamente e corrigir a ferramenta antes que a primeira amostra seja prensada.

A Ningbo Dasheng Metal Products projeta e constrói seus próprios moldes e opera prensas de 4T a 1000T, prensas hidráulicas de 1000T, dobra, soldagem TIG e MIG, puncionamento, rosqueamento e rebarbação vibratória em uma única planta. A estamparia cobre folhas de até 1300 mm por 1000 mm e espessura de material de até 20 mm, a fábrica possui certificação ISO9001:2015 e a capacidade anual é de cerca de 5 milhões de peças.

A conformação, a soldagem e o revestimento interagem em peças como estruturas de suporte revestidas a pó e invólucros soldados, que normalmente são fornecidos como um conjunto acabado, em vez de um conjunto de peças soltas: serviços de dobra e soldagem de chapas metálicas .

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Para um sistema de barramento, o teste útil não é a aparência da barra em uma bancada. É se a junta ainda mantém o torque após um ano de ciclos de carga, se o suporte manteve o condutor alinhado durante cada falha e reparo e se a próxima derivação pode ser adicionada em vinte minutos. Esses resultados são definidos pela classe do material, espessura do revestimento, posição do furo e qualidade da ferramenta, muito antes de o painel ser energizado.

Se você estiver adquirindo ferragens estampadas, dobradas ou soldadas para uma distribuição ou montagem de barramento, envie o desenho, o requisito de material e a especificação de revestimento juntos. Um fornecedor que fabrica suas próprias ferramentas normalmente pode dizer em um dia se a peça terá uma forma limpa e quanto custará nos volumes que você realmente planeja comprar.