Capacità di trasporto di corrente ottimizzata: verso un futuro elettrico

L'industria manifatturiera si trova di fronte alla sfida di adattare i propri sistemi ai crescenti requisiti di prestazione, senza richiedere più spazio. Scopri qui come in HARTING stiamo migliorando l'efficienza e le prestazioni delle connessioni elettriche attraverso ottimizzazioni mirate del design e tecnologie avanzate e all'avanguardia.

All Electric Soaiety richiede energia elettrica, che viene fornita attraverso il nucleo di potenza sia tra i settori che all'interno di essi. In molti casi, la transizione verso i sistemi elettrificati comporterà livelli di prestazioni più elevati oppure la creazione di nuovi sistemi con maggiore potenza.

L'aumento dell'energia a bordo delle automobili è un esempio esemplificativo della vita quotidiana. Questa misura semplifica l'implementazione delle applicazioni cosiddette "break by wire" e "steer by wire". Il primo si riferisce a un sistema di frenatura elettrico in cui le forze frenanti sono trasmesse elettronicamente e non meccanicamente, cioè tramite tubi dei freni. Il secondo si riferisce a un sistema di sterzo elettronico in cui il collegamento tra il volante e le ruote non è meccanico, come nel caso dei tiranti dello sterzo, ma viene eseguito tramite segnali elettrici. Questi guadagni di prestazioni ottimizzano anche il processo di ricarica delle auto elettriche. In questo caso, grandi quantità di energia devono essere trasferite al veicolo tramite un connettore in tempi brevi, in modo che l'auto elettrica abbia la stessa potenza di un motore a combustione al momento del 'rifornimento'. Esempi simili si trovano anche in altri settori.

Nonostante i maggiori requisiti energetici, lo spazio disponibile rimane invariato. Allo stesso tempo, l'efficienza dell'installazione, della manutenzione o del funzionamento richiede l'uso di connettori, che devono quindi essere in grado di offrire una maggiore capacità di trasporto di corrente, pur mantenendo le stesse dimensioni.

Qui entra in gioco la capacità di trasporto della corrente. Indica la corrente massima che un connettore può trasmettere per un diametro di cavo specifico. Questa capacità deriva dall'equilibrio tra il calore generato dalla resistenza elettrica e il calore dissipato. Quest'ultima viene dissipata sia per irraggiamento che attraverso il cavo. Anche se le capacità di trasporto di corrente più elevate possono essere realizzate più facilmente con connettori e cavi più grandi, questo non è un'opzione in molte applicazioni. In alcuni casi, il raffreddamento attivo dei connettori o l'uso di materiali plastici alternativi che consentono di raggiungere temperature più elevate, forniranno una soluzione.

Un'altra alternativa è la riduzione della resistenza elettrica, che impedisce al calore di svilupparsi. Questo migliora anche l'efficienza energetica. In definitiva, ci sono tre punti di partenza fondamentali per migliorare la capacità di trasporto della corrente: il collegamento del cavo, il materiale di contatto e il punto di contatto stesso.

Esistono diverse soluzioni per il collegamento via cavo. La cosiddetta "crimpatura", ossia la realizzazione di un collegamento meccanico che fornisce sia il contatto elettrico che la resistenza meccanica, è una tecnica comune nel settore energetico.

Una crimpatura ben eseguita riduce notevolmente la resistenza di contatto grazie alla deformazione plastica del cavo e dell'area di contatto. Il giusto strumento di crimpatura e i parametri corretti sono fattori cruciali in questo caso. In termini di materiale di contatto, anche la lega selezionata è di particolare interesse, in quanto può aumentare significativamente la conduttività. La lega di rame viene generalmente utilizzata come materiale di base.

La resistenza nell'area di accoppiamento è influenzata da diversi fattori. Il numero e la dimensione dei punti di contatto possono essere ottimizzati dal design specifico: maggiore è la superficie di contatto, minore è la resistenza. Anche la forza normale - in altre parole, la forza con cui le parti accoppiate vengono premute insieme - gioca un ruolo importante in questo contesto. Una forza normale più elevata aumenta la superficie di contatto effettiva, il che significa che può fluire più corrente per punto di contatto, e la scelta della superficie supporta questo effetto. Una forza normale più elevata comporta però anche una maggiore forza di inserimento, che a sua volta può aumentare l'usura.

In definitiva, è evidente che la progettazione ottimizzata di molti parametri migliora la capacità di trasporto di corrente complessiva. Gli strumenti di simulazione all'avanguardia ci permettono di ottimizzare la capacità di carico attuale già nella fase di progettazione, il che significa che si possono selezionare e adattare di conseguenza diversi design e materiali.