Tillverkningsindustrin står inför utmaningen att anpassa sina system till ökande prestandakrav - utan att ta mer plats i anspråk. Här kan du läsa om hur vi på HARTING förbättrar effektiviteten och prestandan hos elektriska anslutningar genom riktade konstruktionsoptimeringar och avancerad spjutspetsteknik.
Det allelektriska samhället kräver elektrisk energi, som levereras via kraftkärnan både mellan och inom sektorerna. I många fall kommer övergången till elektrifierade system att innebära högre prestandanivåer eller att nya system med mer effekt måste skapas.
Ökningen av inbyggd kraft i bilar är ett illustrativt exempel från vardagslivet. Denna åtgärd förenklar genomförandet av så kallade "break by wire"- och "steer by wire"-applikationer. Med det förstnämnda avses ett elektriskt bromssystem där bromskrafterna överförs elektroniskt och inte mekaniskt, dvs. via bromsledningar. Det andra avser ett elektroniskt styrsystem där förbindelsen mellan ratten och hjulen inte heller är mekanisk, som med styrstänger, utan sker via elektriska signaler. Dessa prestandaförbättringar optimerar också laddningsprocessen för elbilar. Här måste stora mängder energi överföras till fordonet via en kontakt på kort tid för att elbilen ska bli lika kraftfull som en förbränningsmotor när den "tankas". Liknande exempel finns även inom andra branscher.
Trots det högre energibehovet förblir det tillgängliga utrymmet oförändrat. Samtidigt kräver en effektiv installation, underhåll eller drift att man använder kontaktdon som därför måste kunna erbjuda högre strömförande kapacitet samtidigt som de behåller samma storlek.
Det finns tre viktiga utgångspunkter för att förbättra strömförmågan: kabelanslutningen, kontaktmaterialet och själva kontaktpunkten.
Stephan Middelkamp
General Manager för kvalitet och teknik
Nyckeln till ökad effektivitet
Det är här som strömförande kapacitet kommer in i bilden. Det anger den maximala ström som en kontakt kan överföra för en viss kabeldiameter. Denna kapacitet är resultatet av balansen mellan den värme som alstras på grund av det elektriska motståndet och den värme som avleds. Den senare försvinner både genom strålning och via kabeln. Även om det är lättare att uppnå högre strömförande kapacitet med större kontakter och kablar, är detta inte ett alternativ i många applikationer. I vissa fall kan aktiv kylning av kontaktdonen eller användning av alternativa plastmaterial som tillåter högre temperaturer vara en lösning.
Ett annat alternativ är att minska det elektriska motståndet, vilket hindrar värme från att utvecklas. Detta förbättrar också energieffektiviteten. I slutändan finns det tre viktiga utgångspunkter för att förbättra strömförmågan: kabelanslutningen, kontaktmaterialet och själva kontaktpunkten.
Det finns olika lösningar för kabelanslutningen. Så kallad "crimping", det vill säga att göra en mekanisk anslutning som ger både elektrisk kontakt och mekanisk styrka, är en vanlig teknik inom energisektorn.
En väl utförd crimpning minskar kontaktmotståndet avsevärt på grund av den plastiska deformationen av kabeln och kontaktytan. Rätt pressverktyg och korrekta parametrar är avgörande faktorer här. När det gäller kontaktmaterialet är den valda legeringen också av särskilt intresse, eftersom den kan öka ledningsförmågan avsevärt. Kopparlegering används i allmänhet som basmaterial.
Motståndet i kontaktytan påverkas av olika faktorer. Antalet och storleken på kontaktpunkterna kan optimeras med hjälp av den specifika konstruktionen: Ju större kontaktytan är, desto lägre blir motståndet. Normalkraften - det vill säga den kraft med vilken de motstående delarna pressas samman - spelar också en viktig roll i sammanhanget. En högre normalkraft ökar den effektiva kontaktytan, vilket innebär att mer ström kan flyta per kontaktpunkt, varvid valet av yta stöder denna effekt. En högre normalkraft innebär dock också en större instickskraft, vilket i sin tur kan öka slitaget.
I slutändan är det uppenbart att den optimerade utformningen av många parametrar förbättrar den totala strömförande kapaciteten. Med hjälp av avancerade simuleringsverktyg kan vi optimera den aktuella bärförmågan redan i designfasen, vilket innebär att olika konstruktioner och material kan väljas och anpassas därefter.
