Conceptos básicos del sistema de barras eléctricas: componentes, materiales y fabricación personalizada

Cuando un cuadrista reemplaza un mazo de cables con una sola barra de cobre, la conversación generalmente comienza con la ampacidad. En el servicio, eso rara vez es lo que falla. Una junta atornillada que se aprieta una vez y nunca se vuelve a revisar, un soporte que se agrieta después de unos miles de ciclos térmicos, un orificio perforado a medio milímetro del centro para que la barra nunca quede plana sobre su aislante. Esas son las razones por las que se retira un conjunto de barra colectora de un panel activo.

Un sistema de barras eléctricas es una forma modular de cablear dispositivos montándolos sobre conductores rígidos en lugar de tender un cable separado a cada terminal. La idea es sencilla. La ingeniería que lo mantiene confiable durante quince años no lo es, y gran parte de ella se encuentra en las pequeñas piezas estampadas, dobladas y chapadas alrededor del conductor.

Qué hace un sistema de barras eléctricas

Una barra colectora es un conductor rígido, generalmente una barra plana de cobre o aluminio, que recoge energía de los alimentadores entrantes y la distribuye a los alimentadores salientes. A él se conectan disyuntores, portafusibles y medidores, por lo que se puede agregar una nueva derivación sin desviar un haz de cables. En comparación con el cable, una barra ofrece tres ventajas prácticas.

• Menor caída de voltaje para la misma área de sección transversal, porque el conductor corre recto y corto en lugar de pasar por un arnés.
• Mejor eliminación del calor, ya que las caras planas irradian y convectan mucho más eficazmente que un haz de cables dentro de un conducto.
• Búsqueda y modificación de fallos más rápida, porque cada punto de conexión es visible desde el frente del panel.

La barra rectangular sólida es la opción predeterminada para los paneles de distribución. Las barras laminadas huecas y flexibles se utilizan cuando el conductor debe seguir una curva entre dos terminales fijos, por ejemplo entre una batería de condensadores y una pila de convertidores.

Cobre o aluminio: la primera decisión de especificación

El cobre es el valor predeterminado porque conduce mejor y sujeta una unión atornillada de manera más predecible. El aluminio es aproximadamente un 61 por ciento conductor, por lo que necesita entre 1,5 y 1,6 veces la sección transversal para la misma corriente. En cambio, devuelve peso, ya que el aluminio tiene aproximadamente un tercio de la densidad del cobre, lo cual es importante en tiradas largas y en equipos que deben levantarse. El costo oculto es el porro. El aluminio se oxida rápidamente después de la limpieza, por lo que las caras de contacto necesitan abrasión y protección inmediata, y las conexiones de aluminio a cobre necesitan una transición bimetálica o una interfaz chapada para evitar la corrosión galvánica.

Disposiciones de barras colectoras y dónde encajan

La barra es sólo la mitad del diseño. La disposición a su alrededor decide qué parte de la instalación puede mantener sin cerrar todo.

Desde barras hasta herrajes terminados

Las tolerancias que parecen detalles del taller deciden cómo se comporta el conductor una vez instalado.

• Posición del agujero. Un orificio de unión a 0,5 mm del centro reduce el área de contacto y desalinea la barra. Alrededor de más o menos 0,2 mm es una tolerancia normal de taller para los orificios de juntas perforadas.
• Altura de las rebabas. Las rebabas aumentan la resistencia local, dañan el aislamiento y evitan que las caras queden planas. Un máximo de 0,1 mm después del desbarbado es una línea razonable para poner en el dibujo.
• Radio de curvatura. Mantenga el radio interior al menos igual al espesor del material y especifique el ángulo de plegado con una tolerancia, porque la recuperación elástica nunca es cero.
• Enchapado. El estaño de 5 a 10 micrones es el caballo de batalla para las uniones atornilladas. La plata se utiliza cuando la resistencia de contacto debe ser muy baja y el níquel, donde la abrasión o la corrosión son más importantes que la conductividad.
• Llanura. Una barra que se tuerce carga su aislante en un borde, por lo que los límites de planitud y torsión deben darse por unidad de longitud en lugar de como una dimensión general.

Las piezas que combinan punzonado, plegado y soldadura suelen ser más baratas con un solo proveedor, porque los patrones de agujeros y las líneas de plegado deben coincidir entre sí. La elección del material genera gran parte de ese costo, y vale la pena resolver el vínculo entre calidad, conformabilidad y tolerancia del acabado antes de congelar un dibujo: cómo elegir materiales adecuados para piezas de estampado de metal .

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Soportes, Ménsulas y Aislamientos

El director rara vez es el punto débil. Los aisladores, abrazaderas, barreras de fase y soportes de montaje soportan el peso de la barra y resisten las fuerzas de cortocircuito, que pueden alcanzar decenas de kilonewtons entre barras adyacentes durante una falla. Tres puntos pertenecen al pliego de condiciones.

1. El espacio libre y la fuga siguen el estándar según el cual está construido el panel y cambian según el grado de contaminación, la altitud y la clase de voltaje. Fije primero el estándar y luego la geometría del soporte.
2. Los orificios ranurados permiten un ajuste en el sitio, los orificios perforados redondos brindan repetibilidad en la producción. Mezclar los dos a lo largo de una larga fila de barras generalmente produce problemas de alineación en el otro extremo.
3. El material del soporte importa cerca del conductor. El acero galvanizado o con recubrimiento en polvo es la opción común para los marcos, mientras que los separadores aislados mantienen las partes vivas alejadas de cualquier cosa que pueda transportar corriente de falla.

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Qué poner en el dibujo antes de solicitar una cotización

La mayor parte de la diferencia de precio entre dos cotizaciones para el mismo grupo proviene de lo que no se dijo en el dibujo. Un paquete completo de consultas sobre hardware de barras colectoras generalmente cubre lo siguiente.

1. Grado, temple y espesor del material, con certificado de fábrica si el grado del conductor es crítico.
2. Requisito de conductividad o una nota de que el grado comercial es aceptable.
3. Tipo de revestimiento, rango de espesor y objetivo de niebla salina para piezas expuestas.
4. Diámetros de orificio, tolerancia de posición y altura máxima de rebaba.
5. Límites de planitud y torsión expresados ​​por unidad de longitud.
6. Requisitos de desbarbado, tratamiento de cantos, marcado y trazabilidad.
7. Inspección del primer artículo e informe dimensional de expectativas, además de embalaje que no rayará las superficies enchapadas.

Cada elemento se convierte en una decisión del proceso: troquelado o estampado progresivo, desbarbado manual o acabado vibratorio, un dispositivo de soldadura o montaje manual. Las decisiones que se toman después de realizar el pedido modifican el cronograma.

Cómo las herramientas internas cambian el tiempo de entrega y la consistencia

Como ocurre con la mayoría de los trabajos en metal personalizados, las herramientas son el palo largo. Un proveedor con su propio taller de matrices puede revisar un dibujo, señalar una curva que no se formará limpiamente y corregir la herramienta antes de prensar la primera muestra.

Ningbo Dasheng Metal Products diseña y construye sus propios moldes y opera prensas de 4T a 1000T, prensas hidráulicas de hasta 1000T, doblado, soldadura TIG y MIG, punzonado, roscado y desbarbado vibratorio en una sola planta. El estampado cubre láminas de hasta 1300 mm por 1000 mm y un espesor de material de hasta 20 mm, la fábrica cuenta con la certificación ISO9001:2015 y la capacidad anual es de alrededor de 5 millones de piezas.

El conformado, la soldadura y el recubrimiento interactúan en piezas tales como marcos de soporte con recubrimiento en polvo y gabinetes soldados, que normalmente se suministran como un conjunto terminado en lugar de un conjunto de piezas sueltas: Servicios de plegado y soldadura de chapa. .

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Para un sistema de barras, la prueba útil no es cómo se ve la barra en un banco. Se trata de si la unión todavía mantiene el torque después de un año de ciclos de carga, si el soporte ha mantenido el conductor alineado a través de cada falla y reparación, y si se puede agregar la siguiente derivación en veinte minutos. Esos resultados se establecen según el grado del material, el espesor del revestimiento, la posición de los orificios y la calidad de las herramientas, mucho antes de que se active el panel.

Si está obteniendo hardware estampado, doblado o soldado para un conjunto de distribución o barra colectora, envíe el dibujo, los requisitos de material y las especificaciones de revestimiento juntos. Un proveedor que fabrica sus propias herramientas normalmente puede decir en un día si la pieza se formará limpiamente y cuánto costará en los volúmenes que realmente planea comprar.