Шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл, эрчим хүч хадгалах систем, өндөр хүчдэлийн эрчим хүчний хуваарилалт зэрэг хурдацтай хөгжиж буй салбарт зэс шинийн холболтын чанар нь бүхэл бүтэн цахилгаан дамжуулах системийн амьдралын шугам юм. Салбарын эрэлт хэрэгцээ нь зөвхөн "холболт хийх"-ээс "урт наслалт, бага алдагдал, тэг согог"-ыг хангахад шилжих үед Дунд давтамжийн шууд гүйдлийн инвертерТолбо гагнуурчинсалбарын стандарт шийдэл- болон гарч ирсэн. Гэсэн хэдий ч түүний чадавхийг жинхэнэ утгаар нь ашиглахын тулд үндсэн физик, үйл явцын хяналтын талаар гүнзгий ойлголттой байх нь чухал юм.
Энэхүү гарын авлага нь дулааны физик, бүх процессын параметрүүд, өөр өөр материалын нэгдэл,-газар дээрх алдааг олж засварлах-зэс шинийн гагнуурын MFDC технологийн гүн задаргааг өгдөг.
Үндсэн физик: Зэс шинийн гагнуур яагаад MFDC шаарддаг вэ?
Зэс нь маш өндөр дулаан дамжуулалт (ойролцоогоор $400 Вт/(м\\cdot K)$) ба цахилгаан дамжуулах чанараараа эсэргүүцлийн гагнуурын өвөрмөц сорилтыг бий болгодог. Энэ нь гагнуурын явцад үүссэн дулааныг хүрээлэн буй материал болон электродууд руу хурдан тарааж, тогтвортой гагнуур үүсгэхэд хүндрэл учруулдаг гэсэн үг юм.
Жоулийн хуулийн дагуу $Q=I^2Rt$, зэсийн задгай эсэргүүцэл ($R$) маш бага байдаг тул дулаан үүсэх нь ажлын хэсгүүдийн хоорондох контактын эсэргүүцэлээс ихээхэн хамаардаг.
Уламжлалт хувьсах гүйдлийн гагнуурчид (50/60 Гц) гүйдлийн хэлбэлзэл болон тэг-загалмайн цэгүүдээс болж халалтын түр зуурын тасалдлыг үүсгэдэг. Өндөр дамжуулалттай зэсийн хувьд энэ богино зогсолт нь дулааныг гадагшлуулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн гадаргуу дээр гялалзах боловч бүрэн бус буюу "хүйтэн" гагнуурын хэсэг ("шунтлагдсан гагнуур" гэж нэрлэгддэг) үүсдэг.
MFDC гагнуурчин нь гүйдлийг өндөр давтамжтай (ихэвчлэн 1000 Гц) эргүүлж, бараг-төгс тогтмол гүйдлийн долгион-чөлөөт долгионы хэлбэрийг гаргаснаар үүнийг даван туулдаг. Энэхүү тогтвортой, тасралтгүй эрчим хүчний оролт нь:
- Агшин зуурын дулааны тэнцвэр: Өндөр давтамж нь миллисекундын{0}}төвшинг хянах боломжийг олгож, дулааны тархалт нь энергийг сарниулахаас өмнө бөөм үүсгэх хангалттай дулааныг бий болгодог.
- Тогтвортой бөөм үүсэх: Гөлгөр тогтмол гүйдэл нь хайлсан усан сангийн температурыг хадгалж, гадагшлуулах (цацрах) -ийг багасгаж, жигд, гүн гагнуурыг баталгаажуулдаг.
- Дулааны нөлөөлөлд өртсөн бүс (HAZ): Эрчим хүч нь гагнуурын интерфейс дээр маш их төвлөрдөг бөгөөд энэ нь хэт халалт нь зэргэлдээх эсүүд эсвэл тусгаарлагчийг гэмтээж болох NEV батерейны багцад маш чухал юм.
Процессын бүрэн хяналт: Гагнуурын дарааллыг эзэмших
Өндөр чанартай-зэс шинийн гагнуур хийх нь зөвхөн гүйдлийг тохируулахаас илүү зүйлийг шаарддаг; Энэ нь системтэй, олон{1}}үе шаттай үйл явцыг хамардаг.
1.-Гагнаасны өмнөх гадаргууг бэлтгэх: Эхний чухал алхам
Зэсийн гадаргуу нь өндөр эсэргүүцэлтэй оксидын давхарга үүсгэдэг. Энэ давхарга дээр гагнах нь тогтворгүй дулаан үүсэх, хэт их цацагдахад хүргэдэг.
- Механик цэвэрлэгээ: Оксидын давхаргыг арилгахын тулд утсан сойз эсвэл нарийн зүлгүүр ашиглан гадаргуугийн барзгаржилтыг ($Ra$) ойролцоогоор $1.6\\mu m$ болгоно.
- Химийн аргаар тос арилгах: Гагнуурын талбайг үйлдвэрлэлийн спирт эсвэл ацетоноор цэвэрлэнэ, гагнуурын сүвэрхэгжилт үүсгэж, нүүрстөрөгчжүүлж болзошгүй тос, бохирдуулагчийг зайлуулна.
2. Санал болгож буй параметрийн тохиргоо (Жишээ нь: 3мм+3мм цэвэр зэс)
Зэс гагнуурын ерөнхий зарчим нь "Их гүйдэл, богино хугацаа, өндөр хүч" юм.
| Процессын үе шат | Параметр | Санал болгож буй муж | Чиг үүрэг ба үндэслэл |
| Шахах |
Электродын хүч (даралт) |
3.5 - 5.5 кН | Дотно контактыг баталгаажуулж, анхны контактын эсэргүүцлийг тогтворжуулна. |
| Гагнуур | Гагнуурын гүйдэл (I) | 18 - 25 кА | Зэсийн өндөр дулаан дамжуулалтыг даван туулахын тулд өндөр гүйдэл шаардлагатай. |
| Гагнуур | Гагнуурын хугацаа (t) | 150 - 300 мс | Дулааны алдагдлыг багасгахын тулд богиносгосон; ихэвчлэн 2-3 импульсээр хүргэдэг. |
| Барь | Хугацаа (даралт) | 100 - 200 мс | Бөмбөлөг хатуурах үед даралтыг барьж, агшилтын хоосон зай, ан цав үүсэхээс сэргийлнэ. |
3. Электродын удирдлага
- Материал: 2-р анги (CuCrZr) эсвэл 3-р анги (CuBe2) нь стандарт юм. Хэт зузаан шинийн хувьд заримдаа вольфрам эсвэл молибден зэрэг галд тэсвэртэй металлыг контактын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, дулааныг төвлөрүүлэхэд ашигладаг.
- Геометр: Гүйдлийн нягтыг удирдах, доголдлыг багасгахын тулд том радиусын үзүүрийг (жишээ нь, R50-R100 бөмбөгөр эсвэл хавтгай нүүртэй тайруулсан конус) илүүд үздэг.
Өөр өөр материалын гагнуур: Нарийвчилсан NEV програмууд
MFDC гагнуурчид нь NEV батерейны үйлдвэрлэлд нийтлэг байдаг нарийн төвөгтэй холболтын хувилбаруудад өндөр амжилт үзүүлдэг.
- Зэс + Хөнгөн цагаан:Энэ нь хэврэг металл хоорондын нэгдлүүд (IMCs) хурдан үүсдэг тул маш хэцүү байдаг. MFDC-ийн нарийн хяналт нь IMC давхаргын зузааныг хэдхэн микрометрээр хязгаарласан хяналттай гагнуур хийх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь механик хүч чадал, цахилгаан гүйцэтгэлийг хоёуланг нь баталгаажуулдаг.
- Зэс + Никель/Зэвэрдэггүй ган:Никель болон зэвэрдэггүй ган нь зэсээс хамаагүй өндөр эсэргүүцэлтэй тул дулааны тэнцвэр нь байгалийн өндөр эсэргүүцэлтэй материал руу шилждэг. Энэхүү шийдэл нь дулаан ялгаруулалтыг зохиомлоор тэгшитгэхийн тулд зэс талдаа өндөр эсэргүүцэлтэй электрод (жишээ нь, молибден) ба никель талдаа CuCrZr стандарт электродуудыг ашиглах явдал юм.
Чанарын үнэлгээ ба үйлдвэрлэлийн стандартууд
Гагнуурын чанарыг ихэвчлэн IPC-A-610 (Цахим угсралтын зөвшөөрөгдөх байдал) болон QC/T 413 зэрэг автомашинд хамаарах стандартуудыг иш татдаг, эвдэх болон үл эвдэх туршилтын аргуудыг ашиглан баталгаажуулах ёстой.
| Үнэлгээний хэмжүүр | Стандарт шаардлага | MFDC гүйцэтгэл |
| Механик хүч | Хальсны сорил: Бөөн диаметр ($D$) $\\ge 5\\sqrt{t}$ | Өндөр тууштай байдал; Цэвэр "товчлуур" татах-алдаатай горим. |
| Цахилгааны гүйцэтгэл | Температурын өсөлтийн туршилт (нэрлэсэн гүйдэл) | Холболтын температур $\\le 5^\\circ C$ шинийн температураас дээш өснө. |
|
Харааны/ Хэмжээст |
Доголын гүн | доллар байх ёстой< 15%$ of the thinnest sheet thickness. |
| Металлурги | Nugget бүтэц | Нэг төрлийн үр тарианы бүтэц; хамгийн бага сүвэрхэг буюу микро{0}}хагарал. |
-Сайтын алдааг олж засварлах: Нийтлэг асуудлуудын практик гарын авлага
Оновчтой тоног төхөөрөмжтэй байсан ч процессын хувьсагч нь согог үүсгэдэг. Талбайн инженерүүдэд зориулсан практик хүснэгт энд байна.
| Согог ажиглагдсан | Үндэс шалтгааны шинжилгээ | Практик шийдэл |
| Электродын наалдамхай / наалдац | Хөргөлт хангалтгүй эсвэл гүйдлийн хэт их нягтрал. | Increase cooling water flow rate (target $>6л/мин доллар); илүү том электродын нүүрний диаметрийг ашиглах. |
| Хэт их цацах/хөөх |
Электродын хүч хангалтгүй (даралт) эсвэл гадаргуутай холбоо барих чадвар муу. |
Шахах/Өмнөх-гагнуурын хүчийг нэмэгдүүлэх; Ажлын хэсгүүд тэгш, цэвэрхэн байгаа эсэхийг шалгаарай. |
| Харласан/Шатаагдсан гагнуурын цэг | Гадаргуугийн исэлдэлт эсвэл хэт их гагнуурын хугацаа. | Гагнуурын өмнөх цэвэрлэгээг-сайжруулах; олон импульс бүхий гагнуурын хугацааг богиносгох; инертийн хийн хамгаалалтыг авч үзье. |
| Тогтворгүй гагнуурын бат бэх | Электродын элэгдлээс шалтгаалсан контактын эсэргүүцэл. | Электродыг боох (дахин засах) болон солих хатуу хуваарийг хэрэгжүүлнэ. |
Дүгнэлт
-ийн үр нөлөөMFDC спот гагнуурзэс шинийн хувьд зөвхөн ахиу биш юм; Энэ нь үйлдвэрлэлийн чадавхи дахь үндсэн өөрчлөлтийг илэрхийлдэг. Энэ нь зэсийн өндөр дамжуулалтын төрөлхийн сорилтуудыг шийдэж, өндөр найдвартай (ихэвчлэн 99.9%+ гарц), эрчим хүчний ихээхэн хэмнэлттэй (AC-тай харьцуулахад 30% хүртэл бууралт), процессыг бүрэн хянах боломжтой дээд зэргийн гагнуур хийдэг.
NEV болон эрчим хүчний салбарын инженерүүдийн хувьд MFDC технологийг нэвтрүүлэх нь сонголт байхаа больсон-энэ нь орчин үеийн системүүдийн эрэлт хэрэгцээтэй өндөр-хүчдэл, өндөр-найдвартай холболтод хүрэх урьдчилсан нөхцөл юм.
