전해조 및 중제련을 위한 고전류 유연한 구리 확장 커넥터-

5000A+ 전해조 버스바는 반복적인 열 순환으로 인해 고정 단자 사이의 거리가 변경될 때 단단한 구리 도체로 취급할 수 없습니다. 얇은 구리 포일로 제작된 유연한 구리 확장 조인트는 낮은-저항 전류 경로를 유지하면서 축 방향 움직임을 흡수합니다. 분자 확산 용접은 브레이징 플럭스나 납땜 없이 0.1mm 구리 호일을 접합할 수 있습니다. 고전류 전해조 및 중제련 장비의 경우 설계 목표는 유연성뿐 아니라 저항, 전류 밀도, 온도 상승, 기계적 이동 및 접합 무결성을 제어하는 ​​것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

고전류 연결의 전기 손실은 다음과 같습니다.-

P = I²R

5000A에서는 20μΩ의 저항이라도 연결 시 약 500W의 열이 발생합니다. 이는 2차 검사 항목이 아닌 밀리볼트-레벨 전압 강하 및 마이크로-옴-레벨 저항 관련 설계 변수를 만듭니다.

 

5000A+ 전류 경로 및 100% IACS 구리 전도도

고전류 DC 전해조 시스템의 경우 일반적으로 구리가 선택됩니다. 그 이유는 고순도 전기 구리가 매우 높은 전도성을 제공하고 소형 전류 경로를 지원하기 때문입니다.

 

매개변수	일반적인 엔지니어링 고려 사항
현재 등급	5000 A+ 연속 또는 애플리케이션별-
구리 소재	C1100 / 높은-전도율 구리
전도도	적합한 C1100 재료의 경우 최대 약 100% IACS
포일 두께	호일 레이어당 0.1mm
조인트 구조	다중 평행 구리박
주요 기능	열팽창 보상 및 전류 전달
전기적 손실	저항, 접촉 면적, 전류 분포에 따라 결정됩니다.
점검	치수, 전기 저항 및 용접 무결성 검사

 

다-층 포일 구조는 수많은 얇은 구리 층에 기계적 변형을 분산시킵니다. 열 변위를 흡수하기 위해 견고한 구리 막대를 강제하는 대신 개별 포일이 독립적으로 구부러집니다.

 

이는 특히 시작, 정상 작동 및 종료 사이에 도체 온도가 크게 변할 수 있는 전해조 스택, 정류기 연결, DC 버스 시스템 및 고전류 용광로 장비와 관련이 있습니다.

 

플럭스 없는 0.1mm 구리 포일 및 분자 확산 용접

확산 용접 구리 션트는 제어된 압력과 열 에너지를 통해 결합된 적층형 구리 포일을 사용합니다. 목표는 별도의 솔더나 브레이징 합금에 의존하는 대신 포일 인터페이스 전체에 야금학적 결합을 생성하는 것입니다.

 

0.1mm 구리 호일의 경우 표면 상태, 평탄도, 압력 분포 및 산화가 접착 계면에 영향을 미칠 만큼 호일이 얇기 때문에 공정 제어가 중요합니다.

 

제어된 확산-용접 공정에서는 일반적으로 다음을 고려합니다.

구리 순도 및 전기 전도성
호일 두께 및 레이어 수
합류 전 표면 청결도
전체 접착 영역에 걸친 접촉 압력
용접 온도 및 체류 시간
포일 스택의 국부적 변형
가열 중 산화물 형성
접착-영역 연속성
용접 후 전기 저항
기계적 강도 및 피로 거동

 

결과 연결에는 추가 전기 또는 열 인터페이스를 도입할 수 있는 기존 납땜 ​​층이 포함되어 있지 않습니다.

 

고전류 애플리케이션의 경우{0}}목표는 설계된 중첩 영역 전체에서 일관된 전류 전송을 통해 광범위한 야금학적 연결을 제공하는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IEC 60269 및 IATF 16949-고전류 접합을 위한 기반 프로세스 제어

 

생산 경로는 자재 관리, 성형, 접합 및 최종 검사를 분리해야 합니다. 산업 구매자의 경우 관련 품질 증거는 일반 재료 인증서가 아닌 실제 적용 및 도면 요구 사항과 연결되어야 합니다.

 

일반적인 제어에는 다음이 포함됩니다.

재료 검증 - 구리 등급, 두께 및 전도성.
호일 준비 - 치수 정확도, 표면 상태 및 청결도.
스태킹 제어 - 포일 개수, 방향 및 디자인된 겹침.
확산 용접 - 압력, 온도 및 사이클 제어.
- 최종 확장 길이, 너비, 구멍 위치 및 터미널 형상을 형성합니다.
전기 검사 - 저항 또는 전압- 강하 측정.
기계적 검사 - 용접 무결성 및 치수 검증.
최종 QA - CMM 검사, 육안 검사 및 고객별-PPAP 문서.

 

자동차{0}} 파생 품질 시스템의 경우 고객이 지정한 경우 IATF 16949 프로세스 규율 및 PPAP 레벨 3 문서를 적용할 수 있습니다. 산업용 전해조 프로젝트의 경우 검사 계획은 승인된 도면, 기술 사양 및 해당 전기 표준에 맞춰 조정되어야 합니다.

 

무료 DFM 평가 및 견적 요청

 

 

견고한 구리 막대에는 정의된 열팽창 계수가 있습니다. 두 개의 장착 지점이 기계적으로 제한되면 온도 변화로 인해 자유로운 움직임이 아닌 변위와 응력이 발생합니다.

 

길이가 L인 도체의 경우 대략적인 열팽창은 다음과 같습니다.

ΔL = × L × ΔT

어디:

 

ΔL=열 변위
= 열팽창 계수
L=원래 도체 길이
ΔT=온도 변화

 

구리의 경우 계수는 재료와 온도 범위에 따라 약 16–17 × 10⁻⁶/K입니다.

예를 들어, 100K의 온도 상승을 겪는 500mm 구리 도체는 대략 다음과 같은 현상을 경험할 수 있습니다.

ΔL ≒ 0.82mm

견고한 연결은 주변 구조, 장착 구멍, 단자 변형 또는 도체 응력을 통한 이러한 움직임을 수용해야 합니다. 유연한 구리 확장 조인트는 기계적 컴플라이언스를 전기 연결에 직접 통합합니다.

 

16–17 × 10⁻⁶/K 구리 확장 및 열{3}}주기 보상

유연한 부분은 일반적으로 단일 두꺼운 구리판이 아닌 얇은 구리박의 스택으로 설계됩니다.

 

건설	기계적 거동	전기 경로	일반적인 애플리케이션 고려 사항
견고한 C1100 구리 바	낮은 유연성	직접 지휘자	고정된 기하학
적층 동박 스택	높은 축 유연성	평행 포일 경로	열 운동
편조 구리 커넥터	높은 유연성	여러 가닥	역동적인 움직임
확산{0}}용접 구리 션트	접착된 단자가 있는 유연한 포일 섹션	대면적 야금 접합	고전류 DC 시스템-

 

포일 스택을 사용하면 전체 단자 구조를 변형하지 않고도 굽힘 및 축 방향 이동이 가능합니다.

따라서 전해조 버스바의 경우 확장 조인트는 정격 전류 정격보다 더 높게 지정되어야 합니다. 엔지니어링 도면에서는 다음을 정의해야 합니다.

연속 전류
피크 전류
주변 온도
도체 온도
예상 열주기
최대 움직임
최소 굽힘 반경
터미널-구멍 구조
장착 방향
사용 가능한 설치 봉투
필요한 전기 저항 또는 전압 강하

5000A+ 전류 밀도 및 열 방출

5000A에서 유연한 커넥터 전체의 전류 분포는 유효 전도성 단면적과 인터페이스 구조에 따라 달라집니다.{1}

구리 호일 레이어 수를 늘리면 사용 가능한 전도성 영역이 늘어납니다. 그러나 단순히 호일을 추가한다고 해서 균일한 전류 분포가 보장되는 것은 아닙니다.

터미널 전환이 특히 중요합니다. 전류가 좁은 영역을 통해 포일 스택으로 유입되면 전이 영역 근처에서 국지적 전류 밀도가 증가할 수 있습니다.

이러한 이유로 단자 폭, 포일 겹침, 용접 영역 및 장착-구멍 형상을 함께 평가해야 합니다.

 

실제 설계 검토에서는 다음 사항을 조사해야 합니다.

전류 → 터미널 → 접착 구역 → 포일 스택 → 접착 구역 → 터미널

호일 섹션을 별도로 평가하는 대신.

 

5000A에서 20μΩ 저항 및 I²R 손실

접합 저항의 효과는 고전류에서 중요해집니다.

 

관절 저항	5000A에서 전압 강하	5000A에서의 전력 손실
5 μΩ	25mV	125 W
10 μΩ	50mV	250 W
20 μΩ	100mV	500 W
30 μΩ	150mV	750 W
50 μΩ	250mV	1,250 W

 

이러한 값은 접촉 저항과 용접 저항이 설계 검증 계획에 포함되어야 하는 이유를 보여줍니다.

 

20μΩ에서 10μΩ으로 감소한다고 해서 측정된 전압 강하가 50mV만 감소하는 것은 아닙니다. 5000A에서는 해당 연결에서 이론적 저항 손실도 약 250W 감소합니다.

 

실제 현장 성능은 도체 온도, 접촉 압력, 표면 상태, 전류 파형 및 설치 구조에 따라 달라집니다.

 

부스바 설계 사양 다운로드

 

 

 

얇은 구리 포일 어셈블리에는 기존의 가공된 구리 바와 다른 치수 제어가 필요합니다.

 

중요한 치수는 전체 길이와 너비로 제한되지 않습니다. 확장 커넥터의 경우 포일 두께, 스택 높이, 단자 평탄도, 구멍 위치, 용접 폭 및 자유{1}}길이 형상이 모두 설치 및 전기 성능에 영향을 미칩니다.

 

구리 단자에 대한 ±0.01mm CMM 검사

정밀 단자 부품의 경우 승인된 도면 및 제조 역량에 따라 필요한 경우 선택한 치수를 ±0.01mm까지 제어할 수 있습니다.

CMM 검사를 통해 확인할 수 있는 사항:

장착-구멍 위치
단자 폭
전체 길이
병행
평탄
구멍-~-가장자리 거리
용접된 터미널 형상
형성된 프로필

 

검사 전략에서는 전기 설치에 영향을 미치는 치수와 기계적 여유 공간에 영향을 미치는 치수를 구별해야 합니다.

 

예를 들어 장착-구멍 위치 공차는 어셈블리 정렬에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 반면, 포일 자유-길이 치수는 사용 가능한 열 이동에 영향을 줍니다.

 

C1100 구리 및 C2680 황동: 100% IACS에서 재료 선택

구리와 황동은 교체 가능한 단자 재료로 취급되어서는 안 됩니다.
 

재산	C1100 순수 구리	C2680 황동
전기 전도성	높은; 적합한 등급은 100% IACS에 접근할 수 있습니다.	C1100 이하
주요 이점	낮은 전기 저항	더 높은 기계적 강도와 성형 거동
고전류 도체-	우선의	애플리케이션-에 따라 다름
열전도율	높은	낮추다
일반적인 사용	버스바, 포일, 션트	단자, 구조용 전기 부품
높은-전류 손실	등가 기하학의 경우 더 낮음	등가 기하학의 경우 더 높음
재료 선택 드라이버	전기적 성능	기계적/성형 요구 사항

 

5000A+ 전류 경로의 경우 전기 전도도가 설계를 좌우할 경우 일반적으로 C1100이 시작 재료입니다. 단자 강성, 내마모성 또는 성형 요구 사항이 사용을 정당화하는 경우 황동을 고려할 수 있습니다.

 

최종 선택은 고객의 전기, 기계 및 환경 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.

 

절연 고전류 어셈블리에 대한 15kV/mm 유전체 요구 사항

유연한 구리 커넥터가 절연 인클로저 내부에 설치된 경우 구리 도체와 별도로 절연을 평가해야 합니다.

가능한 단열 시스템은 다음과 같습니다.

에폭시 분체 도장
적층 폴리머 단열재
PET 필름
폴리이미드 필름
PVC 또는 기타 용도-특정 단열재

 

관련 유전체 사양은 재료 이름만으로 가정하기보다는 테스트 요구 사항으로 명시해야 합니다.

 

Where specified, dielectric breakdown strength may be evaluated against requirements such as >15 kV/mm(절연 두께, 연면 거리, 간극 및 환경 노화 포함)

 

고전압 전해조 장비의 경우 -유전체 검증 중에 코팅 재료뿐만 아니라 전체 조립을-고려해야 합니다-.

 

 

 

전해조 정류기, 수소 생산 시스템 및 중제련 장비는 동일한 버스바 엔벨로프를 공유하는 경우가 거의 없습니다. 따라서 유연한 커넥터에는 오프셋 단자, 동일하지 않은 단자 폭, 계단식 포일 스택, 각진 장착 표면 또는 비대칭 확장 섹션이 필요할 수 있습니다.

 

엔지니어링 프로세스는 표준 커넥터 형상에 애플리케이션을 적용하기보다는 고객의 도면 및 설치 범위부터 시작해야 합니다.

 

오프셋 및 비대칭 구리 션트에 대한 5000A+ DFM 검토

DFM 검토에서는 다음 사항을 조사해야 합니다.

현재-진입 방향
단자 접촉면적
구멍 직경 및 위치 공차
포일-레이어 수
포일 폭
유연한 자유 길이
필요한 움직임
굽힘 방향
터미널 오프셋
용접-면적 치수
설치 공간

중립 이동 축의 위치가 잘못되면 과도한 기계적 응력이 발생하면서 비대칭 설계가 전기적으로 허용될 수 있습니다.

따라서 기계적 이동과 전류 분포를 함께 검토해야 합니다.

 

인-다이 리베팅 및 ±0.01mm 단자 위치 제어

구리 단자에 보조 금속 부품이 통합되어 있는 경우-다이 리벳팅, 스탬핑 또는 2차 성형을 제조 경로에 통합할 수 있습니다.

일반적인 공정 제어에는 다음이 포함됩니다.

프로그레시브 스탬핑 또는 블랭킹
버-높이 제어
형성
해당되는 경우-다이 리벳팅
동박 준비
확산용접
터미널 형성
표면 처리 또는 절연
CMM 검사
전기적, 기계적 검증

정밀 스탬핑 부품의 경우 공칭 금형{0}}수명에만 의존하기보다는 중요한 치수를 기준으로 공구 마모를 모니터링해야 합니다.

 

대량 생산을 위한 PPAP 레벨 3 및 IATF 16949 문서

자동차 또는 자동차{0}}파생 프로젝트의 경우 PPAP 문서에는 다음이 포함될 수 있습니다.

설계 기록
엔지니어링 변경 문서
프로세스 흐름도
PFMEA
제어 계획
측정 시스템 분석
차원 결과
재료 및 성능 테스트 결과
초기 공정 연구
샘플 생산 부품
해당되는 경우 외관 승인
부품 제출 영장

PPAP 레벨 3은 고객이 전체 제출 패키지를 요청할 때 일반적으로 사용됩니다.

산업용 전해조 및 제련 응용 분야의 경우 자동차 PPAP 구조를 자동으로 적용하는 대신 문서를 고객의 품질 계약에 맞게 조정할 수 있습니다.

 

무료 DFM 평가 및 견적 요청

 

 

고전류 신축 조인트는 애플리케이션의 실제 전기적 및 기계적 고장 모드에 따라 검증되어야 합니다.

검사 계획에는 구리 재료와 완성된 커넥터가 모두 포함되어야 합니다.

 

5000A+ 전기 저항 및 온도-상승 검증

생산 검증 프로그램에는 다음이 포함될 수 있습니다.

 

시험	엔지니어링 목적
DC 저항	도체 및 접합 저항 확인
전압-강하 측정	지정된 전류에서 전기 손실을 정량화
온도-상승 테스트	열 성능 평가
열 순환	기계적 보상 확인
용접 무결성 검사	접착-영역 연속성 확인
치수검사	도면 준수 확인
CMM 측정	중요 기하학 확인
절연저항	전기 절연 확인
유전체 내성	단열 시스템 확인
환경 테스트	지정된 작동 조건을 평가합니다.

 

정확한 전류, 테스트 기간 및 허용 한계는 제품 사양에서 설정되어야 합니다.

 

5000A 연속 전류 및 열-사이클 테스트

고전류 확장 커넥터의 경우-유용한 검증 순서는 다음과 같습니다.

초기 저항 → 제어된 전류 로딩 → 온도 안정화 → 셧다운 → 냉각 → 열 사이클 → 최종 저항

초기 및 사후 테스트 저항을 비교하면 1차원 검사로는 감지할 수 없는 성능 저하가 드러날 수 있습니다.

치수적으로 허용 가능한 수준을 유지하지만 인터페이스 저항이 증가하는 커넥터는 장기간 작동 중에 여전히 열 장애 지점이 될 수 있습니다-.
 

절연 선택을 위한 EN 45545 및 UL 94 V-0

운송 또는 밀폐된 전기 시스템에 설치된 장비의 경우 절연 요구사항에는 특정 난연성 또는 연기/독성 표준이 포함될 수 있습니다.-

최종 애플리케이션에 따라 사양은 다음을 참조할 수 있습니다.

UL 94 V-0
EN 45545
유전체 내성 요구 사항
절연저항
연면거리 및 공간거리
온도 등급
내화학성
환경 노화

이러한 표준은 장비 범주 및 대상 시장에 따라 지정되어야 합니다. 자재 인증서만으로는 완성된 조립품의 규정 준수를 입증할 수 없습니다.

 

 

올바른 구성은 전류, 움직임, 온도, 설치 형상 및 검증 요구 사항에 따라 달라집니다.

 

요구 사항	권장 엔지니어링 방향
5000A+ 연속 DC	다층-레이어 C1100 동박
높은 열적 움직임	더 긴 유연한 자유 섹션
제한된 설치 공간	컴팩트한 다-레이어 포일 구조
낮은 전기 저항	전도성이 높은-구리와 넓은 접착 면적
반복되는 열 순환	움직임이 제어되는 유연한 포일 스택
오프셋 장착 지점	성형/비대칭 터미널 형상
고{0}}전압 인클로저	절연, 연면거리 및 공간거리 정의
자동차 품질 시스템	IATF 16949 / 지정된 PPAP 레벨 3
정밀한 단자 형상	CMM 검사
플럭스-무함유 구리 접합	분자 확산 용접
부식 방지	용도-특정 표면 처리
높은 기계적 부하	터미널 형상 및 용접 영역 최적화

 

따라서 유연한 구리 확장 조인트는 단순히 유연한 구리 조각이 아니라 완전한 전기{0}}부품으로 지정되어야 합니다.

 

 

정확한 DFM 평가를 위해 구매 패키지는 다음을 제공해야 합니다.

 

정격 연속 전류
최대 작동 전류
DC 또는 AC 애플리케이션
작동 전압
주변 온도
최대 도체 온도
열-주기 범위
필요한 움직임
커넥터 자유 길이
단자 치수
구멍 패턴
구리 등급
포일 두께
절연 요구 사항
표면-처리 요건
전기저항 목표
온도-상승 제한
수량 및 연간 수요
필수검사기준
PPAP 요구 사항
포장 요구 사항

 

초기 제조 가능성 검토에는 도면, STEP 파일 또는 2D 치수 도면이면 충분합니다.

 

5000A를 초과하는 애플리케이션의 경우 커넥터는 전체 전류 경로의 일부로 평가되어야 합니다. 부스바 형상, 단자 인터페이스, 장착 하드웨어 및 냉각 조건은 측정된 저항 및 온도 상승을 실질적으로 변경할 수 있습니다.

 

 

5000A+ 유연한 구리 익스팬션 조인트를 견적하려면 어떤 정보가 필요합니까?

정격 전류, 전압, 구리 등급, 호일 두께, 단자 치수, 장착-구멍 패턴, 열 이동, 온도 범위, 절연 요구 사항 및 연간 수량을 제공합니다. 2D 도면 또는 STEP 파일을 사용하면 보다 정확한 DFM 검토가 가능합니다.

 

0.1mm 가능구리 포일은 확산 용접됩니다납땜이나 브레이징 플럭스가 없나요?

예. 적층된 0.1mm 구리 포일은 제어된 분자 확산 용접을 사용하여 결합할 수 있습니다. 이 프로세스는 압력과 열 에너지를 사용하여 기존의 납땜이나 플럭스 층 없이 금속 결합을 형성합니다.

 

맞춤형-모양의 구리 확장 조인트를 PPAP 레벨 3과 함께 공급할 수 있습니까?

예. 고객이 요구하는 경우 치수 결과, 자재 기록, 프로세스 흐름, PFMEA, 제어 계획 및 성능 검증 데이터를 포함하여 PPAP 레벨 3 문서를 중심으로 생산을 구성할 수 있습니다.