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应对输配电挑战的高级连接器

    作者:宏拓新软件
    发布日期:2022-08-15         
阅读:33     
 
 

对于许多行业的工程师来说,电连接器似乎并不需要太多思考。在许多情况下,人们可以简单地查阅供应商订单表格上的图表,以及规格、材料和使用寿命规格,订购适合设计的连接器来支持产品的需求。从使用 USB 连接器的电子制造商,一直到连接到三相电源的工业用户,这在许多行业中基本上都是如此。但在输配电的大电流和高压世界中,连接器的重要性不言而喻,并且在许多情况下需要定制工程以确保安全可靠的运行。

在大型输配电系统中,电触点表面上的简单性与现实相去甚远。在高电位下移动高电流会产生电气工程中独特的问题。电阻是关键,连接器必须经过特殊设计;即使是很小的电阻也会产生足够的热量来破坏系统。此外,连接器必须在使用寿命期间可靠地传导高电流,这可能包括数千次插配循环,可能会因磨损和电弧而损坏触点。在电网中,这些连接器无处不在,用于开关设备、断路器、隔离开关、气体绝缘线路、变压器等。

除了需要安全可靠的电网外,电能还必须通过转换器进行转换。借助电力电子设备、转换器和能量存储,电能可以合理有效地使用——例如,在电力驱动、生产和物流过程中,用于能量存储或馈入电网。

史陶比尔用于大功率传输的电连接器专为在这些具有挑战性的条件下工作而设计。史陶比尔的工程师设计定制连接器以满足这些极端要求,其解决方案包括其专有的MULTILAM 技术。

MULTILAM

MULTILAM触点具有多个百叶窗设计

什么是 MULTILAM?

MULTILAM是史陶比尔电气连接器产品系列,用于配电开关设备。MULTILAM 的关键创新在于并联接触元件以低接触电阻创建冗余且稳定的连接。低接触电阻在该行业中尤为重要,因为微欧级的接触电阻会导致触点发热,使弹簧退火并损坏连接器。此外,输电部件经常安装在室外,维护周期可达25年以上。

MULTILAM

MULTILAM提供不同的镀层、弹簧力和尺寸,以适应各种应用

MULTILAM 最初由史陶比尔公司 Multi-Contact于1962年开发,当时一位工程师受到薄翅片加热器的启发,意识到热传导和导电密切相关,翅片设计可以替代昂贵的弹簧触点。他设计的产品采用百叶窗设计,是 MULTILAM 的开始。

这些连接器的特点是具有高载流能力、极低的接触电阻,以及在高插拔次数的极端操作条件下的高可靠性和耐用性。

MULTILAM

大功率连接器的设计挑战

开关设备在极端条件下运行,需要长时间维护。此外,为这些应用采购合适的连接器的工程师必须考虑其他几个因素。

首先最重要的是反复插配循环后发生的触点磨损。这种磨损会稳步增加接触电阻,直到接触失效。连接器触点故障可能导致短路和断电,以及出现安全风险。

大多数类型的电连接器使用弹簧力来配合触点。然而,根据材料的不同,弹簧容易随着时间的推移而疲劳和变形,从而降低连接器的有效性。

史陶比尔业务发展经理 Steve Langston 表示,必须预见到弹簧的变化并将其设计到产品生命周期中。

“不幸的是,我们不能跳过物理定律,”Langston说。“弹簧仍然必须做他们所做的事情。”

然而,在许多情况下,弹簧软化并不是弹簧的第一个失效点。通常是镀层出问题,它会在触点上磨损。因此,虽然必须考虑弹簧软化,但 MULTILAM 触点的设计有助于降低这种故障风险。

最后,并非每个连接器都是平等的。史陶比尔团队通过考虑应用的特定需求来处理每个项目。

“每个系统都需要自己的解决方案,”史陶比尔北美分部输配电主管 Jason Wright 说。“我们需要考虑系统的因素。这需要人工插入吗?是通过工具完成的吗?是不是被隔离了?这两部分合起来有多重?”

定制连接器满足多种设计和性能要求。一个常见的需求是巧妙地平衡插入力和接触电阻。高接触弹簧力可以降低整个接口的阻力,但先进的设计可以提供高插入力连接器的优势,同时保持系统的用户友好性和抗错误性。力是高度可变的,并且非常依赖于应用。例如,将高压静态套管放入高压断路器的限制要高得多,达到数百磅的力,而不是用于电源调节设备或电源的机架式配电卡。史陶比尔工程师使用各种 MULTILAM 类型,可以针对特定问题调整电流额定值、接触力和电镀,以提供特定解决方案。

重量是另一个关键的设计考虑因素。例如,在地面或船上,重量不如在航空航天应用中那么重要。有了“更宽敞”的重量限制,针对电流和能量规格的设计变得更加容易。随着更严格的重量限制,连接器的设计变得更具挑战性。因此,一些连接器的设计旨在最大限度地减少多余的材料和重量。

采购定制的大功率连接器解决方案

Engineering.com向Wright 和Langston询问他们对寻求与像史陶比尔这样的供应商合作定制连接器的工程师的建议。

他们建议,由于电连接器的需求和功能差异很大,因此最重要的是诚实和直接地了解每种应用的具体挑战,并为供应商提供充足的时间来设计解决方案。

由于定制大功率连接器的规格取决于系统,因此史陶比尔工程师专门根据设备的需求使用 MULTILAM 技术设计连接器。例如,连接力、电流、电压和 IP 等级都是可以提供的考虑因素。史陶比尔还可以根据客户和行业定制重量、散热、质量等。

“我们进行的连接类型包括,从海底设备中的半毫米,一直到直径为英尺的高压开关设备和电力传输和分配,但也可以在亚轨道设备中携带数百安培的非常轻的连接,这些设备必须在大气层的插拔中幸存下来。所以,我们有相当大的投资组合,”Wright 说。

对于像史陶比尔这样的供应商来说,最重要的因素是客户对他们面临的挑战是开放和诚实的,并且他们尽早启动流程——提供他们系统的所有电气、机械、环境需求或预期的故障模式,以便设计师拥有在项目期限内指定解决方案所需的信息。

根据 Langston 的说法,时间是您可以送给您的定制电连接器供应商的最重要的礼物之一。正如任何技术供应商都可以证明的那样,缺乏信息或时间不可避免地会导致更高的成本、更长的项目时间表或设计妥协。然而,通过简单地提前考虑连接机制并依靠史陶比尔的连接器专业知识来帮助设计过程,可以减少大部分妥协。

 

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