철도 운송 및 견인 변전소의 접지 및 배전 버스바

750V 및 1500V DC 레일 트랙션 시스템의 경우 부스바는 오류-전류 경로, 열 상승, 기계적 힘 및 절연 간격을 동시에 제어해야 합니다. 철도 운송 접지 버스바는 단순한 구리 스트립이 아닙니다. 단면적, 연결 저항, 장착 형상, 표면 처리 및 절연 시스템은 설치에 대해 정의된 트랙션 리턴 및 접지 아키텍처와 일치해야 합니다. EN 50122-1은 고정 철도 설치의 전기 안전, 접지 및 복귀 회로를 다루고, EN 50122-2는 DC 견인 시스템의 표류 전류 효과를 다룹니다.

 

 

 

견인 변전소는 고전류 도체를 통해 DC 전력을 분배하는 동시에 보호 본딩 및 고장 전류에 대한 제어된 경로를 제공합니다. 따라서 접지 및 배전 부스바는 유사한 구리 등급으로 제조된 경우에도 서로 다른 전기적 기능을 갖습니다.

 

철도 운송 접지 버스바의 경우 설계 검토는 공칭 시스템 전압이 아닌 전체 전류 경로로 시작해야 합니다. 엔지니어는 다음을 정의해야 합니다.

 

750V 또는 1500V DC 시스템 전압 및 해당 절연 조정.
주변-온도 감소를 포함한 연속 작동 전류.
예상 단락 전류,{0}}오류 지속 시간 및 보호-장치 제거 시간.
구리 단면적,{0}}버스바 간격 및 병렬{1}}도체 구성.
접합 저항, 볼트 예압 및 접촉-표면 상태.
트랙션 설치 설계에 따른 접지 및 본딩 토폴로지.
최대 작동 전압에서의 연면거리 및 공간거리.
단락 중 전기역학적 힘에 대한 기계적 지지 간격.
구리, 도금 인터페이스 및 장착 하드웨어에 대한 부식 방지.

EN 50122-1은 특히 전기 안전, 접지 및 고정 철도 설치용 복귀 회로를 다루고 있습니다. DC 견인 시스템의 경우 표류 전류 제어도 EN 50122-2에 따라 고려해야 합니다.

 

 

고전류 견인 응용 분야의 경우 전기 전도성과 열 성능이 재료 결정을 좌우하는 경우 C1100 순수 구리가 자주 선택됩니다. 높은-전도도 구리에 대해 일반적으로 지정된 전도도 목표는 100% IACS입니다.

 

그러나 실제 부스바 온도는 전도도만으로 결정되지 않습니다. 접합 저항, 접촉 압력, 표면 상태, 도체 형상 및 열 발산이 주요 변수가 될 수 있습니다.

 

설계변수	엔지니어링 고려 사항	일반적인 생산 관리
C1100 구리	높은 전기 전도성	자재 인증서 및 등급 검증
단면적-	전류 밀도 및 열 상승 결정	도면-제어 치수
관절 저항	국지적 가열에 영향을 미침	접촉-저항 검사
부스바 평탄도	지원 및 공동 접촉에 영향을 미칩니다	평탄도 측정
구멍 위치	어셈블리 정렬을 제어합니다	CMM / 광학검사
표면 처리	부식 및 인터페이스 안정성 제어	코팅/도금 두께 검사
가장자리 조건	절연 손상 방지	디버링 및 육안 검사

 

큰 구리 막대의 경우 여러 연결 지점에 걸쳐 작은 치수 오류가 누적될 수 있습니다. 따라서 구멍 피치, 굽힘 각도, 슬롯 너비 및 장착 기준점은 동일한 데이텀 시스템에서 제어되어야 합니다.

 

 

 

부스바는 연속-전류 요구 사항을 충족하면서도 단락 중에 여전히 작동하지 않을 수 있습니다. 병렬 도체 사이의 전자기력은 고장 전류에 따라 급격히 증가하므로 지지 간격, 도체 방향 및 패스너 강도가 전기 설계의 일부가 됩니다.

 

단순화된 병렬 도체 배열의 경우- 전자기력은 대략 순간 전류의 곱에 비례합니다.

 

여기서 I는 전류를 나타내고 d는 도체 간격을 나타냅니다.

 

실제 단락 회로 설계에서는 시스템-별 예상 오류 전류, 파형, 도체 구조 및 보호 해제 시간을 사용해야 합니다. 25kA 오류와 50kA 오류는 피크 비대칭 전류가 RMS 단락 값을 초과할 수 있으므로 단순한 2배-기계 설계 문제로 처리할 수 없습니다.{6}}

 

이러한 이유로 부스바 도면은 다음을 정의해야 합니다.

mm 단위로 간격을 지원합니다.
구리 두께와 폭(mm).
kA RMS 단위의 단락 전류입니다.
지정된 경우 피크 내전류.
오류 기간(ms)
패스너 등급 및 조임 토크.
절연 지지재 및 기계적 등급.
도체-~-도체 및 도체{2}}~-지상 간극의 최소 공간입니다.

 

 

연결 기술은 국부적 저항과 열 분포를 결정합니다.

 

가입방법	주요 응용 프로그램	엔지니어링 제어	주요 위험
볼트 조인트	이동식 변전소 연결	토크 및 접촉 압력	관절저항 증가
저항용접	반복적인 구리 부품 접합	전류, 힘 및 용접 시간	열{0}}영향을 받는 변형
저항은 브레이징	구리/접점 어셈블리	브레이징 온도 및 필러 제어	불완전한 젖음
레이저 용접	소형 Cu-~-Cu 또는 Cu{2}}Al 어셈블리	빔 파워, 속도, 초점 위치	다공성/침투도 변화
분자 확산 용접	높은-무결성 적층 인터페이스	압력, 온도 및 표면 준비	인터페이스 오염

 

구리 버스바의 경우 조인트는 단순히 기계적 연결이 아닌 전기적 인터페이스로 평가되어야 합니다. 접촉 저항 매핑, 대표적인 전류 하의 열화상 및 금속 조직 검사를 통해 치수 검사 중에 눈에 보이지 않을 수 있는 국부적인 가열을 식별할 수 있습니다.

 

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트랙션 버스바의 중요한 설계 매개변수는 단순히 공칭 전류용량이 아닙니다. 생산 도면은 정상 작동 및 오류 발생 시 도체가 어떻게 작동하는지 정의해야 합니다.

 

25~50kA 오류 전류 및 전기역학적 부하

단락 중에 인접한 도체는 전류 방향에 따라 인력 또는 반발 전자기력을 경험합니다. 이러한 힘은 절연 지지대, 장착 볼트 및 구리 굴곡부로 직접 전달됩니다.

 

따라서 실제 버스바 설계 검토에서는 전체 로드 체인을 검사해야 합니다.

구리 도체 → 연결점 → 패스너 → 절연 지지대 → 캐비닛/변전소 구조

지지 시스템이 너무 유연하면 구리가 충분히 움직여 절연 간격을 줄일 수 있습니다. 적절한 응력 완화 없이 버스바를 단단히 구속하는 경우 열팽창으로 인해 연결 지점에 과도한 힘이 전달될 수 있습니다.

 

고전류 어셈블리의 경우{0}}다음 치수 특성을 제어해야 합니다.

 

매개변수	엔지니어링 제어의 예
구리 두께	도면별-일반적으로 mm-수준 제어
부스바 폭	특정 그림-
구멍 직경	±0.05mm 또는 도면 요구 사항
홀 피치	조립에 따라 ±0.05~0.10mm
굽힘 각도	±1도 또는 도면 요구 사항
평탄	특정 그림-
버 높이	스탬핑 후 제어
도금두께	사양-에 따라 다름
관절 저항	프로젝트-별 승인 값

 

위의 값은 범용 철도 허용 한도가 아닌 생산-관리 예시입니다. 최종 사양은 견인력-시스템 계산 및 고객 도면을 따라야 합니다.

 

 

재료 선택은 각 구성 요소의 전기적, 기계적 기능을 따라야 합니다.

 

재산	C1100 순수 구리	C2680 황동
전기 전도성	높은; 일반적으로 최대 100% IACS로 지정됨	순수 구리보다 현저히 낮습니다.
주요 이점	전류 운반 및 열전도	기계적 강도 및 성형성
일반적인 버스바 역할	주전원 도체	하드웨어/형성된 보조 구성요소
저항 가열	등가 단면의 경우 더 낮음-	더 높은
스탬핑 동작	두꺼운 부분에 대한 공정 제어가 필요합니다.	일반적으로 호의적
높은-전류 분포	낮은 저항이 지배적인 곳에서 선호됨	일반적으로 첫 번째 선택은 아닙니다.
표면 처리	인터페이스에 따라 주석/니켈/은	주석/니켈/기타 지정된 마감

 

C1100 부스바는 기계적으로 스탬핑하거나, CNC 가공하거나, 구부리거나, 드릴링하거나, 레이저 가공할 수 있습니다. 대량 생산의 경우 -지오메트리가 다이 기반 프로세스에 적합할 때 프로그레시브 스탬핑 및 자동화 성형을 통해 치수 변화를 줄일 수 있습니다.-

 

±0.01 mm의 프로그레시브 스탬핑 및 CMM 검사

복잡한 접지 및 전력 분배 버스바는 다음과 같이 결합될 수 있습니다.

피어싱 구멍.
노치와 슬롯.
굴곡이 형성되었습니다.
양각된 특징.
손가락을 접촉하십시오.
장착 참조.
표면-처리 구역.

 

반복적인 형상의 경우 프로그레시브 다이 스탬핑을 통해 피어싱 및 성형 작업을 통합할 수 있습니다. 그런 다음 CMM 검사 또는 전용 게이지를 사용하여 중요한 기능을 확인해야 합니다.

 

±0.01mm 공차는 기능 인터페이스에서 요구하는 경우에만 지정해야 합니다. 모든 기능에 극도로-공차를 적용하면 전기 성능을 반드시 향상시키지 않고도 툴링 비용이 증가합니다.

 

검사 계획은 치수를 다음과 같이 분류해야 합니다.

CTQ 치수 -는 전기 또는 기계 조립에 직접적인 영향을 미칩니다.
단자, 절연체 또는 패스너와 결합되는 인터페이스 치수 -.
다운스트림 어셈블리를 제어하는 ​​참조 치수 -.
비{0}}기능적 치수-는 도면에 따라 제어되지만 과도한 정밀도가 요구되지는 않습니다.

이 접근 방식은 제조 검사를 실제 조립 위험에 맞춰 조정합니다.

 

 

철도 응용 분야의 경우 단열재 선택은 화재 성능과 분리될 수 없습니다. 현재 BSI 목록에는 BS EN 45545-2:2020+A1:2023이 철도 차량에 사용되는 재료 및 부품의 화재 행동 요구 사항에 대한 최신 릴리스로 식별됩니다. 이 표준은 해당 위험 수준 및 요구 사항 세트에 따라 화재에 대한 반응 요구 사항을 설정합니다.-

 

전기 캐비닛, 견인 장비 및 절연 버스바 어셈블리의 경우 사양에 다음이 결합될 수 있습니다.

난연성-절연재.
연기 성능이 낮습니다.
지정된 경우 할로겐{0}}이 없는 재료 요구사항.
유전체 강도.
연면 거리.
통관 거리.
온도 저항.
추적 저항.
기계적 유지.

"할로겐-없음"이라는 문구는 EN 45545 규정 준수와 동일하게 취급되어서는 안 됩니다. EN 45545-2는 분류 및 테스트 프레임워크이며 적용 가능한 요구 사항 세트는 철도 애플리케이션, 차량 카테고리 및 위험 수준에 따라 다릅니다.

 

UL 94 V-0 및 EN 45545 화재 성능 평가

UL 94 V-0 및 EN 45545-2는 다양한 규정 준수 프레임워크를 다룹니다. UL 94 V-0 분류의 재료는 EN 45545 준수로 자동 표시되어서는 안 됩니다.

 

요구 사항	UL 94 V-0	EN 45545-2
기본 범위	플라스틱 가연성 분류	철도 차량 화재 행동
애플리케이션	물질-수준의 가연성	철도-특정 자재/부품 요구사항
연기 평가	철도 분류와 동일하지 않음	해당 요구 사항에 포함됨
독성	직접적인 대체품이 아님	적용 가능한 요구 사항 세트와 관련됨
철도 위험 수준	정의되지 않음	EN 45545 프레임워크를 통해 정의됨
조달용	재료심사	철도 규정 준수 사양

 

따라서 견인 버스바 조립의 경우 단열재 사양은 일반적인 "난연-" 설명에 의존하는 대신 정확한 재료, 두께, 용도, 테스트 보고서 및 해당 EN 45545 요구 사항 세트를 식별해야 합니다.

 

Epoxy Powder Coating and >15kV/mm 유전 강도

에폭시 분체 코팅은 코팅 두께, 표면 준비 및 경화를 제어할 때 금속 부품에 내구성 있는 절연 층을 제공할 수 있습니다.

 

관련 엔지니어링 변수는 다음과 같습니다.

코팅 두께(μm)
기판 청결도.
표면 거칠기.
경화 온도.
치료 시간.
부착.
유전체 파괴 강도.
가장자리 범위.
핀홀과 노출된 금속.
장기-열 순환.

 

A specified dielectric breakdown value such as >15kV/mm는 해당 테스트 방법에 따라 검증되어야 하는 재료 또는 시스템 사양으로 처리되어야 합니다. 이는 보편적인 EN 45545 요구 사항으로 제시되어서는 안 됩니다.

 

 

 

사전 드릴링된 버스바는-설치 작업을 줄이고 트랙션 캐비닛, DC 스위치기어 및 배전 어셈블리에 반복 가능한 연결 위치를 제공합니다. 구멍 패턴은 도체 설계가 완료된 후에 추가하기보다는 절연 지지 구조와 함께 설계해야 합니다.

 

사전 드릴링된-C1100 버스바 구조 및 ±0.05mm 구멍 위치

사전 드릴링된- 견인 변전소 구리 막대에는 일반적으로 장착 구멍, 단자 구멍, 슬롯 또는 연결 구멍이 포함됩니다.

중요한 관계는 다음과 같습니다.

 

구멍 패턴 → 지지 위치 → 단자 위치 → 인클로저 데이텀

이 네 가지 참조가 동일한 데이텀 시스템에서 제어되지 않으면 설치 공차가 누적될 수 있습니다.

자동 또는 반자동 조립의 경우, 구멍 위치는 다음을 통해 제어할 수 있습니다.

프로그레시브 스탬핑 다이.
CNC 펀칭.
레이저 절단.
CNC 가공.
전용 드릴링 고정 장치.

CMM 검사는 특히 구부러짐으로 인해 장착 구멍의 공간 위치가 변경되는 복잡한 3차원 부스바의 첫 번째{0}}품목 검증에 적합합니다.-

 

1500V DC 및 제어된 공간에서의 절연 지지대

단열 지지대는 세 가지 기능을 수행합니다.

도체 위치를 유지하십시오.
결함이 있는 동안 전기역학적 움직임을 저항합니다.
정상 및 비정상 조건에서 전기적 분리를 유지합니다.

 

1500V DC 어셈블리의 경우 전압만으로는 필요한 공간거리와 연면거리를 할당할 수 없습니다. 이는 절연 시스템, 오염 조건, 재료 특성, 고도, 과전압 범주 및 적용 가능한 철도/전기 표준에 따라 달라집니다.

 

따라서 공급업체가 임의로 선택하도록 허용하기보다는 도면에서 필요한 최소 거리를 정의해야 합니다.

 

통합 장착 기능을 갖춘 메트로 전력 상호 연결 어셈블리

 

메트로 전력 상호 연결 어셈블리는 다음을 결합할 수 있습니다.

C1100 구리 버스바.
적층 부스바 섹션.
주석-도금 또는 니켈{1}}도금 인터페이스.
단열 지지대.
미리-구멍이 뚫린 장착 구멍.
볼트로 고정된 터미널.
레이저-용접된 하위 부품.
에폭시 분말 단열재.
식별 표시.

 

대용량{0}}레일 장비의 경우 이러한 기능을 하나의 제어된 어셈블리에 통합하면 느슨한 구성요소의 수를 줄이고 설치 반복성을 향상시킬 수 있습니다.

 

무료 DFM 평가 및 견적 요청

 

 

 

철도 프로젝트가 IATF 16949에 의해 자동으로 관리되지는 않지만, 자동차-등급 제조 제어 시스템은 공급업체가 EV 및 산업 고객에게도 서비스를 제공할 때 프로세스 규율, 추적성 및 치수 제어를 위한 유용한 프레임워크를 제공할 수 있습니다.

 

생산 철도 운송 접지 버스바의 경우 품질 패키지에는 다음이 포함될 수 있습니다.

자재인증서.
지정된 경우 RoHS/REACH 문서.
초도품 검사.
CMM 치수 보고서.
도금 두께 보고서.
전기 저항 측정.
코팅 두께 측정.
유전체 내력 시험.
분체도료의 접착력 테스트.
용접 매개변수 기록.
용접 조인트의 금속 단면-.
계약상 필요한 경우 PPAP 레벨 3 문서.

CMM ±0.01mm 검사 및 CTQ 추적성

품질 특성에 중요한--요소는 검사 계획과 직접 연결되어야 합니다.

 

CTQ	측정 방법	일반적인 제어 목적
구멍 위치	CMM/광학 시스템	조립 정렬
두께	마이크로미터/두께 게이지	현재 용량 및 적합성
평탄	CMM/정반	지원 연락처
굽힘 각도	CMM / 각도 게이지	캐비닛 정리
도금두께	XRF	부식/접촉 인터페이스
접촉 저항	4-와이어 측정	전기적 손실
코팅 두께	Eddy-현재 게이지	절연 일관성
유전체 내성	안녕하세요-팟 테스터님	전기 절연
용접 침투	금속학/절편	공동 무결성

 

고전류 연결의 경우{0}}전기 검사를 치수 검사로 대체해서는 안 됩니다. 버스바는 모든 도면 치수를 충족하면서도 여전히 과도한 인터페이스 저항을 나타낼 수 있습니다.

 

OEM 생산을 위한 PPAP 레벨 3 문서

고객이 PPAP 레벨 3을 요구하는 경우 제출에는 다음이 포함될 수 있습니다.

 

디자인 기록.
엔지니어링 변경 문서.
프로세스 흐름도.
PFMEA.
통제 계획.
해당되는 경우 MSA 연구.
차원 결과.
재료 및 성능 테스트 결과.
초기 공정 능력 데이터.
적격 실험실 문서.
샘플 생산 부품.
부품 제출 영장.

 

정확한 제출 내용은 고객의 PPAP 매뉴얼 및 계약 요구 사항을 따라야 합니다.

 

 

맞춤형 버스바의 실제 개발 순서는 다음과 같습니다.

 

2D/3D 도면 검토 → DFM 분석 → 재료 확인 → 프로토타입/T1 샘플 → 치수 검증 → 전기 테스트 → 툴링 출시 → 파일럿 생산 → PPAP → 대량 생산

 

스탬프가 찍힌 버스바의 경우 DFM 검토에서 다음을 식별해야 합니다.

최소 굽힘 반경.
해당되는 경우 결 방향.
버 방향.
피어싱 순서.
도구 액세스.
스크랩 비율.
간섭을 형성합니다.
도금 요구 사항.
후처리 변형.-

 

용접된 조립품의 경우 검토에서는 용접 접근, 열 입력, 클램핑 방법, 조인트 중첩, 표면 상태 및 검사 방법을 추가로 식별해야 합니다.

 

목적은 단순히 구리 막대를 생산하는 것이 아닙니다. T1 샘플부터 연속생산까지 전기적, 기계적, 절연적 특성이 합의된 사양 내에서 유지되는 반복 가능한 제조 프로세스를 확립하는 것입니다.

 

ISO 14001 및 통제된 구리 제조

구리 가공에는 재료 활용, 화학 처리, 폐수, 코팅 공정 및 생산 폐기물에 대한 통제도 필요합니다.

 

환경 관리 시스템이 필요한 경우 ISO 14001은 이러한 제조 활동에 대한 관리 프레임워크를 제공할 수 있습니다.

 

조달팀의 경우 환경 문서는 제품 성능 증거와 분리되어야 합니다.- ISO 14001 인증 자체로는 구리 전도성, 절연 강도 또는 철도 화재 분류를 입증하지 않습니다.

 

750V/1500V DC 견인 버스바에 대한 엔지니어링 사양 체크리스트

철도 운송 접지 버스바 또는 견인 변전소 구리 바에 대한 구매 주문을 발표하기 전에 엔지니어링 패키지는 다음을 정의해야 합니다.

 

시스템 전압: 750V DC / 1500V DC.
연속 전류: A.
예상 단락 전류: kA RMS.
해당하는 경우 최대 단락-회로 전류: kA.
오류 기간: ms.
구리 등급: C1100 / 지정 동등품.
전도도: 해당되는 경우 100% IACS와 같은 목표입니다.
단면-: 너비 × 두께.
구멍 패턴: 데이텀-제어.
굽힘 형상: 각도 및 반경.
표면 처리: 주석/니켈/은/베어 구리.
절연: 에폭시 분말/성형 절연/기타 지정된 시스템.
유전체 요구사항: 프로젝트-별, 테스트 방법 포함.
화재 요구사항: 해당 EN 45545 요구사항 세트.
연면거리 및 공간거리: 계산된 프로젝트 값.
지지 간격: 단락-회로 기계적 부하를 기준으로 합니다.
검사: CMM, 전기 저항, 코팅 및 유전 테스트.
문서: 필요한 경우 FAI/PPAP 레벨 3.
추적성: 자재 로트, 생산 배치 및 검사 기록.

 

가장 신뢰할 수 있는 조달 사양은 각 요구 사항을 측정 가능한 특성, 검사 방법 및 허용 기준에 연결합니다. 이는 "고전도율", "내화성" 또는 "강한-부하"와 같은 용어가 엔지니어링 한계를 대체하는 것을 방지합니다.

 

 

PPAP 레벨 3 트랙션 버스바 생산에는 일반적으로 어떤 문서가 필요합니까?

PPAP 레벨 3에는 일반적으로 설계 기록, 프로세스 흐름, PFMEA, 제어 계획, 치수 결과, 재료/성능 테스트 기록, 해당하는 경우 MSA, 샘플 부품 및 PSW가 필요합니다. 고객-별 PPAP 요구사항이 우선 ​​적용됩니다.

 

맞춤형 C1100 구리 버스바를 제작하는 데 T1 프로토타입이 얼마나 걸리나요?

T1 타이밍은 형상, 툴링 요구 사항 및 표면 처리에 따라 달라집니다. 간단한 레이저 절단 또는 CNC 프로토타입은 프로그레시브 다이 없이 생산할 수 있는 반면, 복잡한 스탬핑 버스바는 대표 T1 부품을 사용하기 전에 툴링 개발이 필요합니다.

 

어때?구리 버스바생산 과정에서 도금 두께가 검증되었나요?

주석, 니켈 또는 은 도금 두께는 XRF 또는 다른 검증된 코팅 두께 방법을 사용하여 확인할 수 있습니다-. 측정 위치에는 도면이나 구매 사양에 정의된 허용 한계와 함께 기능적 접촉 영역과 대표적인 생산 표면이 포함되어야 합니다.