Zoptymalizowana obciążalność prądowa: Most do elektrycznej przyszłości

Przemysł produkcyjny stoi przed wyzwaniem dostosowania swoich systemów do rosnących wymagań wydajnościowych - bez konieczności zajmowania większej przestrzeni. Tutaj dowiedzą się Państwo, w jaki sposób firma HARTING poprawia efektywność i wydajność połączeń elektrycznych poprzez ukierunkowane optymalizacje projektowe i zaawansowane, najnowocześniejsze technologie.

All Electric Society wymaga energii elektrycznej, która jest dostarczana za pośrednictwem rdzenia zasilającego zarówno między sektorami, jak i wewnątrz nich. W wielu przypadkach przejście na systemy zelektryfikowane będzie wiązało się z wyższymi poziomami wydajności lub koniecznością stworzenia nowych systemów o większej mocy.

Przykładem z życia codziennego jest wzrost mocy pokładowej w samochodach. Środek ten upraszcza wdrażanie tak zwanych aplikacji "break by wire" i "steer by wire". Pierwszy z nich odnosi się do elektrycznego układu hamulcowego, w którym siły hamowania są przenoszone elektronicznie, a nie mechanicznie, innymi słowy za pomocą przewodów hamulcowych. Drugi odnosi się do elektronicznego układu kierowniczego, w którym połączenie między kierownicą a kołami również nie jest mechaniczne, jak w przypadku drążków kierowniczych, ale jest realizowane za pomocą sygnałów elektrycznych. Ten wzrost wydajności optymalizuje również proces ładowania samochodów elektrycznych. W tym przypadku duże ilości energii muszą być przesyłane do pojazdu za pomocą złącza w krótkim czasie, aby samochód elektryczny był tak samo mocny jak silnik spalinowy podczas "tankowania". Podobne przykłady można znaleźć również w innych sektorach.

Pomimo wyższego zapotrzebowania na energię, dostępna przestrzeń pozostaje niezmieniona. Jednocześnie wydajna instalacja, konserwacja lub obsługa wymaga zastosowania złącza, które musi być w stanie zaoferować wyższą obciążalność prądową przy zachowaniu tego samego rozmiaru.

W tym miejscu pojawia się kwestia obciążalności prądowej. Wskazuje maksymalny prąd, jaki złącze może przesyłać dla określonej średnicy kabla. Wydajność ta wynika z równowagi między ciepłem generowanym z powodu oporu elektrycznego a ciepłem rozpraszanym. Ta ostatnia jest rozpraszana zarówno przez promieniowanie, jak i przez kabel. Podczas gdy wyższą obciążalność prądową można łatwiej uzyskać za pomocą większych złączy i kabli, w wielu zastosowaniach nie jest to możliwe. W niektórych przypadkach rozwiązaniem może być aktywne chłodzenie złączy lub zastosowanie alternatywnych tworzyw sztucznych, które pozwalają na uzyskanie wyższych temperatur.

Inną alternatywą jest zmniejszenie oporu elektrycznego, co zapobiega powstawaniu ciepła. Poprawia to również wydajność energetyczną. Ostatecznie istnieją trzy kluczowe punkty wyjścia dla poprawy obciążalności prądowej: połączenie kabla, materiał styku i sam punkt styku.

Istnieją różne rozwiązania dla połączenia kablowego. Tak zwane "zaciskanie", czyli wykonywanie mechanicznego połączenia, które zapewnia zarówno kontakt elektryczny, jak i wytrzymałość mechaniczną, jest powszechną techniką w sektorze energetycznym.

Dobrze wykonane zaciskanie znacznie zmniejsza rezystancję styku ze względu na odkształcenie plastyczne kabla i obszaru styku. Odpowiednie narzędzie do zaciskania i prawidłowe parametry są tutaj kluczowymi czynnikami. Jeśli chodzi o materiał styku, wybrany stop jest również szczególnie interesujący, ponieważ może znacznie zwiększyć przewodność. Stop miedzi jest zwykle używany jako materiał bazowy.

Na opór w obszarze krycia mają wpływ różne czynniki. Liczbę i rozmiar punktów styku można zoptymalizować za pomocą konkretnego projektu: Im większa powierzchnia styku, tym niższy opór. Siła normalna - innymi słowy siła, z jaką współpracujące części są dociskane do siebie - również odgrywa ważną rolę w tym kontekście. Wyższa siła normalna zwiększa efektywną powierzchnię styku, co oznacza, że więcej prądu może przepłynąć przez punkt styku, przy czym wybór powierzchni wspiera ten efekt. Większa siła normalna pociąga jednak za sobą również większą siłę wkładania, co z kolei może zwiększyć zużycie.

Ostatecznie jest oczywiste , że zoptymalizowany projekt wielu parametrów poprawia ogólną obciążalność prądową. Najnowocześniejsze narzędzia symulacyjne umożliwiają nam optymalizację bieżącej nośności już na etapie projektowania, co oznacza, że różne projekty i materiały mogą być odpowiednio dobrane i dostosowane.