Kobber til strømledende formål

Kobber er avgjørende for å lede elektrisitet i våre lokalsamfunn, hjem og elektronikk. Og etter hvert som vi elektrifiserer hverdagen vår, øker etterspørselen etter samleskinner og mindre kobberkomponenter til vindturbiner, elbiler og batterier.

Velg riktig legering

Kobber har den nest beste elektriske ledningsevnen av alle grunnstoffer - bare overgått av sølv.

En av de viktigste faktorene for denne høye ledningsevnen er metallets renhet. Selv små, naturlige forurensninger fra andre grunnstoffer i det rene metallet kan føre til et drastisk fall i ledningsevnen.

Ta for eksempel forskjellen mellom HCP og ETP, der en svært liten mengde fosfor reduserer ledningsevnen med så mye som 2 %IACS:

Dette betyr imidlertid ikke at du alltid bør velge rent kobber til strømførende applikasjoner: De spesifikke arbeidsstykkene og produksjonsmetodene har stor innvirkning på hva som er den mest egnede legeringen for et bestemt prosjekt.

Du er alltid velkommen til å kontakte Alumeco for veiledning hvis du har et spesifikt prosjekt i tankene.

Massive busbars

Den vanligste typen busbar er de massive, som er relativt billige og enkle å produsere i store mengder. Mens fleksible busbars må produseres enkeltvis og krever fletting, sveising eller klemmemontering, trenger du bare en spole av riktig tykkelse og et stanseverktøy for å masseprodusere massive busbars med bøyer og hull.

Massive busbars er en god standardløsning der du kan definere tykkelse og størrelse for hvert prosjekt. Hvis du derimot har behov for å kunne tilpasse den enkelte busbar i installasjonen, bør du velge fleksible busbars.

Fleksible busbars

Det kan være flere grunner til at du trenger en fleksibel busbar i stedet for en fast: I noen tilfeller er fleksibilitet nødvendig for å få installasjonene til å passe sammen. I andre tilfeller velges den fleksible løsningen fordi flettet/lamellene kan absorbere vibrasjoner i en stor installasjon der ulike komponenter har forskjellige frekvenser.

I likhet med en vanlig busbar har en fleksibel busbar to faste kontaktområder, men stykket mellom de to kontaktområdene er enten flettet eller består av tynne lameller. Et flettet midtstykke gir fleksibilitet i alle retninger, mens lameller gir fleksibilitet i én retning.

Som standard lagerfører vi Isoflexx og Ultraflexx, som er henholdsvis pressveiste lameller og flettede busbars med isolasjon.

Flettede busbars

Flettede kobberemner består av mange ultratynne kobbertråder (typisk o,2 mm) som er flettet sammen til én stor flette. Et emne med et tverrsnitt på 50 mm2 vil derfor bestå av ca. 1600 individuelle ledninger.

Flettede deler bør håndteres med en viss forsiktighet for å minimere risikoen for brudd på ledningene. Brudd på trådene har ikke stor innvirkning på strømføringsevnen, men de kan skape uønsket elektrisk kontakt med andre komponenter i installasjonen.

Pressveiste busbars

Pressveiste busbars består av tynne metallplater - lameller - som er pressveiset sammen i endene. Pressveisingen skaper en helt sømløs overgang mellom det faste metallet og de fleksible lamellene.

Lamellene er vanligvis 0,2 mm, i noen tilfeller med en litt tykkere lamell øverst og nederst for å unngå brudd. En ødelagt lamell kan ødelegge installasjonen hvis den løse lamellen kommer i elektrisk kontakt med andre komponenter.

Overflatebehandling: Unngå oksidasjon av overflaten

Som alle metaller vil kobber oksidere over tid. Oksidasjon betyr at det dannes kobberoksider på overflaten, noe som reduserer den frie bevegelsen av elektroner og dermed reduserer ledningsevnen.

Det finnes både midlertidige og permanente alternativer for overflatebehandling. For strømførende deler vil man vanligvis velge permanent beskyttelse, slik at delene ikke mister ledningsevnen over tid. Oksidasjon skjer raskere når det ikke går strøm gjennom gjenstanden, så en permanent overflatebehandling er en god måte å beskytte en elektrisk kontakt på gjennom hele levetiden.

En permanent overflatebehandling er vanligvis et belegg med et annet metall, for eksempel forsølving, forgylling, fortinning, fornikling - eller en kombinasjon.

Nikkel brukes vanligvis som et underlag mellom kobberemnet og den endelige overflaten, men det finnes også eksempler på at nikkelbelegg er den eneste overflatebehandlingen.

Spesielt om fortinning og tinnhår/whiskers

Tinn er et svært mykt metall, noe som maksimerer kontaktflaten i en elektrisk overgang mellom to komponenter. Tinn har også den fordelen at det oksiderer svært langsomt. Det gjør det til en optimal overflatebehandling for kontakter og komponenter som kan stå uten elektrisk kontakt over lengre tid, og som derfor er mer utsatt for oksidasjon.

Fortinning kan enten være matt eller blank. Det anbefales å velge matt fortinning for å minimere risikoen for tinnhår.

Tinnhår er små, tynne tinntråder som kan oppstå på en tinnoverflate. De stikker ut fra overflaten som hårstrå som utsettes for statisk elektrisitet. Trådene kan bli relativt lange og i verste fall skape uønsket elektrisk kontakt med en gjenstand i nærheten.

For å minimere risikoen for at det dannes tinnhår, kan du legge et lag med nikkel under tinnbelegget. På denne måten kan du slippe unna med et tynnere tinnlag og dermed minimere dannelsen av tinnhår. Nikkelbelegg er ideelt i situasjoner der de elektriske komponentene må monteres tett inntil hverandre for å redusere risikoen for elektrisk kontakt mellom feil komponenter.

Midlertidig overflatebehandling

Den midlertidige overflatebehandlingen er vanligvis ment å beskytte varen mens den er på vei til sluttbrukeren eller på lager. Fabrikken som produserer strømskinner, påfører vanligvis en tynn oljefilm på overflaten (BTA). Dette bremser oksidasjonsprosessen, slik at materialet kan lagres i lang tid uten merkbar oksidasjon.

Under transport og lagring er det en fordel å pakke produktet inn i plast for å minimere luftsirkulasjonen rundt metallet.

Et tredje alternativ er å smøre gjenstanden med vaselin, som danner en ganske lufttett film rundt metallet.

Isolering av kobberemner

Isolasjon kan monteres på spenningsførende kobberelementer for å unngå elektrisk kontakt med andre elementer. Det kan være fastmontert isolasjon som lakk eller krympeplast, eller det kan være løst montert som netting eller foret isolasjon.

Isolasjon er tilgjengelig i alle farger, størrelser og tykkelser, avhengig av dine krav og spesifikasjoner.

Aluminium som alternativ til kobber

Kobber er et dyrt materiale, og med den grønne omstillingen øker både etterspørselen og prisen. Derfor kan det i noen tilfeller lønne seg å velge aluminium som et alternativ. Aluminium leder ikke strøm like effektivt som kobber, men både vekt og pris er betydelig lavere.

Når det gjelder ledningsevne, er gull og sølv de beste alternativene til kobber, men når det gjelder pris og tilgjengelighet, er aluminium det beste alternativet:

Som en tommelfingerregel kan man si at aluminium krever ca. 50 % mer volum for å lede samme mengde strøm, men på den annen side er prisen og vekten ca. 30 % lavere enn for kobber. Det betyr at en aluminiumsinstallasjon koster omtrent halvparten så mye som en kobberinstallasjon med samme ledningsevne - i grove trekk. Dette avhenger selvfølgelig av kravene til den spesifikke installasjonen.

Her kan du se en sammenligning av kobberskinner og aluminiumsskinner med samme ledningsevne (målt på motstand), men med ulike tverrsnitt:

Tabellen viser at det kreves et større tverrsnitt for å oppnå samme ledningsevne med aluminium som med kobber. Hvor stor økningen er, avhenger av installasjonskravene: Legg for eksempel merke til forskjellen i tverrsnitt mellom de to aluminiumslegeringene 1050A og 1070. Her vil kravene til styrke og andre egenskaper avgjøre hvilken legering man velger.

Busbars i aluminium

Busbars i aluminium er i utgangspunktet solide, flate skinner. De fleksible strømskinnene med lameller eller tråd som vi kjenner fra kobber, kan ikke produseres i aluminium. For det første er det vanskelig å trekke aluminium til tynne tråder på samme måte som kobber, og for det andre kan ikke aluminium trykksveises, noe som er nødvendig for å montere lamellene til en effektiv terminal.