کاربردهای فنی و روند توسعه شینه‌های آلومینیومی در سیستم‌های توزیع ولتاژ پایین-

در سیستم‌های توزیع{0}ولتاژ پایین، شین‌ها به عنوان رسانای کلیدی برای انتقال جریان عمل می‌کنند. ساختار و خواص مواد آنها مستقیماً بر راندمان الکتریکی و قابلیت اطمینان سیستم تأثیر می گذارد. در طول پنجاه سال گذشته، طراحی شینه به تدریج از شینه‌های مسی سنتی به شینه‌های آلومینیومی با کارایی بالا، به‌ویژه در سیستم‌های آلیاژی شینه‌های آلومینیومی 6101 و 6061 تغییر کرده است. این تعادل عملکرد و هزینه{7}}اثربخشی به یک روند کلیدی در تولید تجهیزات قدرت تبدیل شده است.

 

 

 

در دهه 1970، شینه‌های توزیع عمدتاً میله‌های مسی مسطح بودند که به صورت دستی در پانل‌های توزیع ولتاژ پایین{1} (LV) نصب می‌شدند. در دهه 1980، طرح‌های شینه‌ای با سوراخ‌های نصب ظاهر شد، اما تراز کردن سوراخ‌ها و مونتاژ دستی زمان‌بر بود. در دهه 1990، شین های آلومینیومی اکسترود شده محبوبیت پیدا کردند. سبک وزن، مونتاژ آسان و ساختار بهینه آنها به طور قابل توجهی هزینه های تولید و نصب را کاهش داد.

 

با توسعه تولید هوشمند در دهه 2000، فناوری ساخت شینه بیشتر تکامل یافت. تولیدکنندگان شینه آلومینیومی شروع به استفاده از آلیاژهای آلومینیومی بسیار رسانا مانند شینه آلومینیومی 6101 و شینه آلومینیومی 6101 T61 برای تولید شینه های پروفیلی با درجه بندی جریان های مختلف (مانند 630A، 800A و 1000A) کردند. امروزه آلیاژهای آلومینیوم به طور گسترده ای در شینه های افقی و عمودی استفاده می شوند و طیف وسیع تری از رتبه بندی های فعلی را برای رفع نیازهای کاربردهای صنعتی و انرژی های جدید پوشش می دهند.

 

 

ظهور شینه های آلومینیومی در درجه اول به دلیل پیشرفت در مواد و فرآیندها است. در مقایسه با مس، آلومینیوم دارای چگالی فقط یک سوم- مس است که مزایای سبک وزنی قابل توجهی را ارائه می‌دهد و نصب آسان‌تر سیستم را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، بازیافت عالی آلومینیوم و قیمت پایدار در بازار می تواند به صرفه جویی در هزینه تا 30٪ تا 35٪ منجر شود که با اصول تولید پایدار مطابقت دارد.

 

در برابر تقاضای رو به رشد برای سفارشی سازی، شینه های آلومینیومی سفارشی تبدیل به یک روند شده اند. از طریق اکستروژن CNC و مهر زنی دقیق، مهندسان می توانند پروفیل های شینه را با مقاطع{1}}متفاوت، طول و شعاع خمشی طراحی کنند تا با طرح داخلی انواع تجهیزات پیچیده الکتریکی مطابقت داشته باشند.

 

 

 

طرح های اتصال دهنده برق شینه های آلومینیومی مدرن معمولاً از ساختارهای توخالی یا اکسترود شده استفاده می کنند. در مقایسه با مقاطع متقاطع مستطیلی- سنتی، این ساختارها سطح بزرگتر و راندمان تبادل حرارتی بالاتری را ارائه می دهند. این امر به طور قابل توجهی اتلاف گرما را بهبود می بخشد و شین را قادر می سازد تا عملکرد پایدار خود را تحت بارهای زیاد حفظ کند.

 

برای افزایش بیشتر اتلاف گرما، گسترش شینه یا افزودن پره های اتلاف گرما می تواند همرفت طبیعی و جریان هوا را افزایش داده و به اتلاف گرمای کارآمد دست یابد. مطالعات تجربی نشان داده است که شینه های آلومینیومی 6101 T61 و شینه های آلومینیومی 6061 عملکرد عالی را در دمای محیط بالای 35 درجه و با افزایش دما تا 60 درجه حفظ می کنند که پایداری حرارتی عالی و مقاومت کم را نشان می دهد.

 

 

 

اگرچه رسانایی آلومینیوم تقریباً 65 درصد مس است، اما از نظر هدایت الکتریکی در واحد وزن دارای مزیت است. با محاسبه جرم، رسانایی آلومینیوم تقریباً 50٪ بیشتر از مس است. این بدان معناست که برای همان ظرفیت حمل فعلی، یک شینه آلومینیومی می‌تواند سطح مقطع کمی بزرگ‌تر داشته باشد، اما وزن کلی آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و به تجهیزات سبک‌تر و بهبود راندمان حمل‌ونقل کمک کند.

 

علاوه بر این، آلیاژهای آلومینیومی مدرن با استحکام بالا، مانند شینه‌های آلومینیومی 6101 و شینه‌های آلومینیومی 6061، استحکام مکانیکی و خواص کششی عالی ارائه می‌دهند. شینه‌های آلومینیومی با کیفیت بالا می‌توانند جریان‌های موجی تا 4000 آمپر را تحمل کنند و دارای استحکام کششی 530 نیوتن بر میلی‌متر مربع هستند و به اندازه کافی در برابر تنش‌های مکانیکی ناشی از انبساط و انقباض حرارتی مقاومت می‌کنند و پایداری سازه را تضمین می‌کنند.

 

 

آلومینیوم به راحتی یک لایه اکسید متراکم را تشکیل می دهد. در حالی که این لایه محافظ طبیعی مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند، هدایت الکتریکی را نیز به خطر می اندازد. برای رفع این مشکل، از شینه های آلومینیومی قلع اندود شده- یا آبکاری نقره به طور گسترده استفاده می شود. آبکاری قلع نه تنها از اکسیداسیون جلوگیری می کند، بلکه هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی را در سطح تماس بهبود می بخشد. این متداول ترین درمان برای اتصالات انعطاف پذیر آلومینیومی است.

 

در برخی کاربردها از اتصالات شینه آلومینیومی انعطاف پذیر نیز استفاده می شود. این سازه‌ها، که دارای هادی‌های بافته چند لایه هستند، به انعطاف‌پذیری بالا و امپدانس پایین دست می‌یابند و برای استفاده در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی جدید، کابینت‌های برق و حمل و نقل ریلی مناسب هستند.

 

 

 

در برابر توسعه سریع برق‌سازی و فناوری‌های جدید انرژی، شین‌های آلومینیومی به تدریج جایگزین شین‌های مسی سنتی می‌شوند و به گزینه اصلی برای سیستم‌های توزیع برق هوشمند تبدیل می‌شوند. همانطور که سازندگان شینه آلومینیومی به بهینه سازی فرآیندهای خود ادامه می دهند، استفاده از شینه های آلومینیومی 6101 T61 و شین های آلومینیومی 6061 گسترش بیشتری خواهد یافت و کاربردهای مختلفی از جمله ترانسفورماتورهای قدرت، ایستگاه های شارژ، اینورترهای فتوولتائیک و سیستم های ذخیره انرژی را در بر می گیرد.

 

در آینده، شینه‌های آلومینیومی، همراه با فناوری‌های پیشرفته جوشکاری و ماشین‌کاری، با مونتاژ خودکار، سیستم‌های شینه مدولار و کنترل و نظارت هوشمند دما برای دستیابی به انتقال نیرو کارآمدتر و ایمن‌تر ادغام خواهند شد.