解鎖史陶比爾Stäubli電連接核心技術

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解鎖史陶比爾Stäubli電連接核心技術
Apr.15,2024

史陶比爾所有電連接器都是基於MULTILAM錶帶觸指技術。 錶帶觸指是經特殊成型的彈性連接元件,已實際應用超過50年,是大電流、高插拔壽命和嚴苛工況應用的極佳選擇。 它適用於高壓電器的各種電連接,廣泛應用於高壓開關、斷路器、套管及母線等。

在輸配電行業中,電連接必須具備三個特徵:安全、高效和穩定。 錶帶觸指極小的發熱功率、極小的接觸電阻和穩定均勻的接觸力能保證優異的電連接性能。 

本文結合實際的設計需求及經驗,簡單介紹了錶帶觸指的技術原理和典型應用。

電連接常見問題及原因

 

電連接主要的失效機理為接觸不良,其表現出來的形式大致為接觸電阻值增大或接觸電阻值飄移不定。 電接觸不良會導致產品出現異常的發熱量,超出國標所規定的溫升允許值,進而影響產品的絕緣能力,甚至發生短路的情況。 一般造成接觸不良的現象及可能原因如右:

 

錶帶觸指技術介紹

 

市面上常見的觸指類型有錶帶觸指、彈簧觸指、梅花觸指、自力型觸指等等。 可靠有效的電連接對於電力設備及電力系統都十分關鍵,因此選擇合適的觸指方案至關重要。

 

接觸理論 

電連接是指通過機械力實現導體之間電能傳輸連接方式。 然而,該機械力作用產生的接觸面(表面接觸區域)並不等於用於負載電流的有效接觸面。 金屬表面的污染層包括灰層、油膜、金屬化合物,使有效接觸面積遠遠小於表面接觸面積,電流通道集中在單個接觸點,從而導致接觸電阻增大。 也就是說,看似面與面的連接,其實是點與點的連接。

 

錶帶觸指技術

 

MULTILAM技術,也稱為錶帶觸指技術,即在兩個接觸面之間建立平行接觸點,並且提供一定的接觸力,可以破壞污染層,實現有效的電連接。 每一個接觸頁片形成獨立的彈性負載迴路,通過一圈若干迴路的並聯,能大大減少導體之間的接觸電阻。 根據給定的每一個錶帶頁片的接觸力、幾何結構、彈性特徵以及表面材質的屬性,可以比較準確地計算出接觸電阻。

 

錶帶觸指技術

 

MULTILAM的接觸電阻 Rl 相當於並聯連接的接觸頁片的電阻。 每一個接觸頁片的幾何形狀,均為實現長久的工作壽命而設計。 頁片恆定的彈性壓力可以使接觸介面之間的連接保持穩定,從而實現恆定的低電阻。

 

錶帶觸指的優勢

 

錶帶觸指技術從上世紀六十年代初面市,迄今已有超半個世紀的成功應用經驗。 它已經成為滿足嚴苛需求應用的絕佳選擇:能夠在對溫度、振動和衝擊有嚴格要求的環境下安全運行; 大電流,非常適合高壓開關高負荷的要求; 高插拔次數,能夠完全滿足開關的壽命實驗要求。 相比彈簧觸指,錶帶觸指的優勢主要集中在開槽尺寸小、接觸電阻低和穩定性高這三方面。

 

錶帶觸指技術的趨勢

 

小型化設計是GIS未來發展的趨勢,錶帶觸指技術也在適應這種變化,往緊湊型方向發展。 史陶比爾新近推出的ML-CUX錶帶觸指,採用創新型的雙組分結構,擁有卓越的額定電流和短時耐受能力,安裝空間較小,實現了高功率密度的緊湊型連接,可以有效降低設備的總體擁有成本。

 

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典型應用

錶帶觸指可以根據高壓電器的各種尺寸進行定製化選型,滿足客戶對產品結構設計多樣性的需求。

 

示例一:斷路器 

● 應用條件:斷路器滅弧室內的壓氣缸和氣室滑動連接(注:氣缸外徑120mm) 

● 解決方案:1條LA-CU錶帶

● 電氣參數:額定電流4000A,短路電流50kA/4S,峰值電流125kA 

● 機械參數:操作壽命M2等級1萬次(滑動行程合計2.4km)

 

典型應用

錶帶觸指可以根據高典型應用壓電器的各種尺寸進行定製化選型,滿足客戶對產品結構設計多樣性的需求。

 

示例二:隔離開關 

● 應用條件:隔離開關動觸頭和動觸頭座的滑動連接,動觸頭與靜觸頭座的插拔連接(注:動觸頭外徑80mm) 

● 解決方案:1條LA-CUD錶帶 

● 電氣參數:額定電流4000A,短路電流40kA/4S,峰值電流100kA ● ● 機械參數:操作壽命M2等級1萬次(滑動行程合計2.2km)

 

左圖右文 (690x440)

錶帶觸指可以根據高典型應用壓電器的各種尺寸進行定製化選型,滿足客戶對產品結構設計多樣性的需求。

 

示例三:母線/套管

● 應用條件:管母線與觸頭座之間的靜連接(注:觸頭座內徑85mm) ● 解決方案:1條ML-CUX錶帶 

● 電氣參數:額定電流4000A,短路電流50kA/4S,峰值電流125kA 

● 機械參數:滿足安裝大容差要求(注:軸套配合間隙一般為2.4mm)。

 

 

 

錶帶觸指作為電連接器的應用已十分成熟,被廣泛應用於組合電器、斷路器、變壓器、開關櫃、氣體絕緣母線等電氣產品。 錶帶觸指極小的發熱功率、極小的接觸電阻和穩定均勻的接觸力,能夠確保優良的電連接,從而為電力系統帶來更多和更長遠的效益。

 

注:原文《錶帶觸指在高壓電器的應用》,刊載於《電氣時代》雜誌2019年第10期,作者為史陶比爾(杭州) 鄭成利。

 

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