Tässä blogissa kerrotaan, miksi kupari on edelleen ensisijainen materiaali suurten virtojen jakeluun kojeistoissa ja ohjauskeskuksissa. Käymme myös läpi parhaita käytäntöjä kuparikiskojen oikeaan taivutukseen ja valmistukseen. Lisäksi kerromme, miten tarkkuuskoneet, kuten Rittalin CW 120 -järjestelmä, yhdistettynä Eplanin digitaalisiin suunnittelutyökaluihin tukee tarkkaa ja toistettavaa keskusrakentamista.
Virtakiskot ovat käytännössä kojeistojen ja ohjauskeskusten tärkeä virranjakelureitti, jotka jakavat tehon syöttölähteestä eri lähtöihin.
Kannattaako kiskojen muokkaus tehdä manuaalisesti vai automatisoidusti?
Kiskot valmistetaan tyypillisesti kuparista kevyempien ja edullisempien vaihtoehtojen, kuten alumiinin, sijaan. Kupari tarjoaa paremman sähkönjohtavuuden, lämpöteknisen suorituskyvyn ja mekaanisen lujuuden.
Kuparin keskeisiä etuja ovat:
Alhainen ominaisvastus. Kuparilla on hopean jälkeen paras sähkönjohtavuus kaikista ei-jalometalleista, mikä tarkoittaa, että häviötehot ovat pienemmät ja esim. keskuksen / tilan jäähdytystä tarvitaan vähemmän ja kojeistorakenteista voidaan tehdä kompaktimpi.
Pienempi lämpölaajeneminen. Kupari laajenee ja supistuu alumiinia vähemmän lämpötilavaihtelujen aikana, mikä estää liitoksia löystymästä ajan myötä. Liitosten löystyminen on merkittävä sähköpalojen aiheuttaja.
Parempi korroosionkestävyys. Kupari muodostaa luonnostaan suojaavan oksidikerroksen. Vaativissa ympäristöissä se voidaan helposti esim. hopeoida hapettumisen estämiseksi kokonaan. Kuparin oksidikerros on myös sähköä johtava, mitä alumiinilla ei ole. Tämän vuoksi alumiinin työstämiseen liittyy lisäksi muita toimintavaihteita mm. rasvaus ja harjaus.
Suurempi oikosulkukestoisuus. Vikatilanteessa kiskoihin kohdistuu erittäin suuria sähkömagneettisia voimia. Kuparin suuri vetolujuus varmistaa, etteivät kiskot väänny tai “piiskaa” kuormituksen alla.
Kiskojen asentaminen sähköjärjestelmiin
Suurivirtaisissa järjestelmissä, esimerkiksi yli 1000 A sovelluksissa, kiskot ovat usein kaapelointia käytännöllisempi ja hallittavampi ratkaisu, koska kaapeloinnin mitoitus, lämpeneminen, tilantarve ja asennettavuus voivat muodostua haasteiksi.
Kiskoja täytyy taivuttaa ja muotoilla useista syistä. Taivutuksen avulla ne voidaan esimerkiksi sovittaa yksilöllisesti sähköjärjestelmiin, kuten kojeistoihin tai ohjauskeskuksiin. Lisäksi se vähentää mekaanisten liitosten ja liittimien tarvetta, jotka voivat heikentää suorituskykyä.
Kiinteän kuparikiskon taivuttaminen on kuitenkin tehtävä huolellisesti ja tarkasti. Muuten on vaarana, että metalli työstökarkenee, halkeilee tai taipuman ulkoreuna ohenee. Tämä voi muodostaa kapeampiin kohtiin niin sanottuja “kuumia pisteitä”.
Kuparikiskon taivutuksen keskeiset vaiheet
1. Ennen kuin kuparikiskoon tehdään yhtään taivutusta, on ensin tiedettävä, kuinka paljon materiaalia tarvitaan.
Kun kiskoa taivutetaan, ulkopinta venyy ja sisäpinta puristuu kasaan. Siksi on laskettava neutraaliakseli.
Nyrkkisääntö 90° taivutukselle on:
Oikaistu pituus = sisämitta + ulkomitta + (0,5 × kiskon paksuus).
2. Valitse taivutustyyppi. Tyypillisesti vaihtoehtoja on kolme:
| Taivutustyyppi | Kuvaus |
Lappeellaan tehtävä taivutus | Kisko taivutetaan leveimmän pinnan suuntaisesti. Tämä on yleisin ja helpoin taivutustyyppi.
|
Syrjällään tehtävä taivutus eli niin sanottu kova taivutus | Kisko taivutetaan kapean reunan suuntaisesti. Tämä vaatii erikoistunutta hydraulista laitteistoa, jotta metalli ei loimahda tai repeä.
|
Offset- eli Z-taivutus | Kahdella rinnakkaisella 45° tai 90° taivutuksella kisko siirretään eri tasoon.
|
3. Käytä oikeita työkaluja. Vaihtoehtoja ovat muun muassa:
- Hydrauliset kiskotaivuttimet: tuottavat tasaisen ja hallitun paineen.
- Kulmamitta tai taivutuskulman mittalaite: ottaa huomioon takaisinjouston eli metallin taipumuksen palautua hieman paineen vapauttamisen jälkeen.
- Sädemandriilit: varmistavat, että taivutuksen sisäsäde on vähintään yhtä suuri kuin kiskon paksuus (R ≥ T), mikä ehkäisee halkeilua.
Kaikki nämä vaihtoehdot sisältyvät Rittalin CW 120 -järjestelmään.
Tarjoamme CW 120 -järjestelmävalikoimassa kaksi erilaista taivutuskonetta:
- Rittalin CW 120-S koostuu kahdesta pöytäkoneesta, joilla voidaan taivuttaa, rei’ittää ja katkaista.
- Rittalin CW 120 on pyörillä varustettu, siirrettävä all-in-one-yksikkö.
CW 120 -koneet voidaan yhdistää Rittalin verkkopohjaiseen Eplan Cloud -konfiguraattoriin tai Eplanin Pro Panel Copper Module -moduuliin, jolloin kiskon taivutusta varten voidaan luoda täydellinen, paketoitu ohjeistus.
4. Vältä niin sanottua “appelsiininkuori”-ilmiötä.
Taivutuksen ulkopinnan karkea, pienirakeinen pinta kertoo, että kuparia on ylikuormitettu. Tämä johtuu usein siitä, että taivutus on tehty liian nopeasti tai käytetty taivutussäde on liian pieni. Sileä, peilimäinen pinta taivutuksessa kertoo, että metallin raerakenne on säilynyt ehjänä.
5. Ymmärrä taivutusvara.
Taivutusvarassa täytyy ottaa huomioon materiaalin “venyminen”, jotta pultinreiät osuvat täydellisesti kohdalleen taivutuksen jälkeen. Taivutusvara (BA) voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
BA = (π / 180) × A × (R + K × T)
Missä:
• A = taivutuskulma, esimerkiksi 90°
• R = sisäsäde
• T = materiaalin paksuus
• K = K-kerroin, kuparille tyypillisesti 0,33–0,5
Yhteenveto
Kojeistoilla ja ohjauskeskuksilla on pitkät elinkaaret, usein ympäristöissä, joissa pääsy laitteisiin on rajallista ja suorituskyvyn on oltava taattu. Jos liitokset löystyvät tai taivutus on laskettu huonosti, järjestelmään rakennetaan käytännössä sisään riskejä.
Kuparin vakaus lämpötilavaihtelujen ja vikatilanteiden aikana tarjoaa enemmän turvaa. Paras tulos syntyy hyvällä kokoonpanolla.
Kohdistusongelmat voidaan välttää, kun työstövarat lasketaan tarkasti ja käytetään oikeita työkaluja. Näin varmistetaan, että liitosten resistanssi pysyy mahdollisimman pienenä ja käyttöönotto on suoraviivaista.
Tarkkuus taivutusvaiheessa näkyy suoraan käyttövarmuutena. Oikein käsitellyt kuparikiskot muodostavat perustan turvallisille ja kestäville sähkökeskuksille.