Szyny zbiorcze – czym są i z jakiego materiału się je wykonuje?

Czym więc dokładnie są te komponenty, jakie pełnią funkcje i z jakiego materiału się je wykonuje?

Co to są szyny zbiorcze?

Szyny zbiorcze, nazywane również bus barami, to elementy wykonywane najczęściej z miedzi i aluminium, które stanowią bardzo istotny element układów elektrycznych w różnego rodzaju urządzeniach , rozdzielnicach i sterownikach. Jako część obwodu lub sieci energetycznej zapewniają połączenie pomiędzy źródłem zasilania a odbiornikiem – ich najważniejszym zadaniem jest przewodzenie prądu o znacznej energii.

Odpowiednio zaprojektowany i wykonany system szyn zbiorczych zapewnia liczne korzyści:

• pozwala zaoszczędzić sporo miejsca w rozdzielnicy lub szafie sterowniczej, zwłaszcza w porównaniu z urządzeniami elektroenergetycznymi podłączonymi za pomocą tradycyjnego okablowania;
• umożliwia łatwy montaż – systemy lub elementy elektroniczne montuje się bezpośrednio na bus barze, co usprawnia proces montażu, a także zapewnia wygodniejsze utrzymanie całej instalacji oraz obniża koszty jej konserwacji;
• zapobiega przeciążeniom i przepięciom w instalacji elektrycznej, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodną pracę maszyn;
• umożliwia łatwe dodawanie, usuwanie lub przenoszenie przewodów elektrycznych bez konieczności stosowania dodatkowych kabli, co pozwala na szybsze i bardziej elastyczne dostosowanie instalacji do zmieniających się potrzeb oraz minimalizuje ryzyko potencjalnych usterek czy zakłóceń.

Ze względu na bardzo dobrą przewodność elektryczną oraz liczne zalety szyny zbiorcze w rozdzielnicach, transformatorach, konwerterach, inwerterach, szafach sterowniczych znajdują zastosowanie w wielu sektorach przemysłu. Wykorzystuje się je nie tylko w przemyśle elektrycznym, odgrywają znaczącą rolę w obszarze trakcji kolejowych, przemyśle morskim, chemicznym, ciężkim, w technologiach wysokoprądowych i magazynowania, odnawialnych źródłach energii czy inżynierii mechanicznej.

Rodzaje szyn zbiorczych

Podstawowy podział szyn zbiorczych to ten na układy szyn pojedynczych (składające się z pojedynczego przewodnika) oraz podwójnych lub potrójnych (składające się z dwóch lub większej liczby przewodników, które są rozdzielone).

• Układy szyn zbiorczych pojedyncze są powszechnie wykorzystywane w różnych instalacjach elektrycznych, stanowiąc ekonomiczny sposób na rozprowadzanie energii. W tym przypadku na jednej szynie można umieścić jedną warstwę przewodów.
• Układy szyn zbiorczych podwójne, potrójne wraz z układami pomocniczymi - posiadają co najmniej dwie lub trzy warstwy, co pozwala na zwiększenie liczby obwodów na jednej szynie. Ich zastosowanie umożliwia wydajne wykorzystanie przestrzeni oraz zwiększenie elastyczności instalacji.

Warto dodać, że szyny zbiorcze mogą różnić się geometrią - kształtami, wymiarami oraz konstrukcją. Mogą być odpowiednie zagięte, skręcone, profilowane - dostosowane do różnych konfiguracji montażowych. Wszystko zależy od tego, w jakim urządzeniu zostaną zamontowane oraz jakie napięcie prądowe będą musiały przewodzić.

Z jakiego materiału wykonywane są szyny zbiorcze?

Najczęściej wykorzystywane w różnych sektorach przemysłu są szyny zbiorcze miedziane.. Miedź jest jednym z najlepszych materiałów przewodzących, posiada niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i jest odporna na korozję oraz większość organicznych środków chemicznych.

Bardzo często stosuje się także szyny zbiorcze aluminiowe.

W Electris do produkcji szyn zbiorczych wykorzystujemy kilka różnych stopów metali nieżelaznych, które dobierane są w zależności od przeznaczenia i specyfikacji technicznej, otrzymanej od danego klienta. Firma przygotowuje szyny zbiorcze między innymi z miedzianych płaskowników lub z blach miedzianych typu Cu-ETP lub Cu-OF a także z blach aluminiowych typu AW-1050 lub AW-5754.

Obciążalność prądowa szyn zbiorczych

Obciążalność prądowa szyn zbiorczych oznacza maksymalną wartość prądu, jaki może przez nie przepływać bez ryzyka ich uszkodzenia. Jest to bardzo istotny parametr, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania bus barów do danego urządzenia – przekroczenie obciążalności prądowej może doprowadzić do przegrzania szyn, a w konsekwencji skrócenia ich żywotności, a nawet awarii całej instalacji.

Laminowane szyny zbiorcze

Chcąc uniknąć ryzyka i zyskać pewność, że każda szyna zbiorcza w rozdzielni elektroenergetycznych lub w szafie sterowniczej będzie spełniać swoje zadanie i zapewni niezakłóconą pracę całego systemu, warto wybrać laminowane szyny zbiorcze. Dzięki większemu przekrojowi poprzecznemu zapewniają zwiększoną obciążalność prądową, a do tego poprawiają właściwości elektryczne (obniżenie indukcyjności i impedancji oraz zwiększenie pojemności). Szyny laminowane świetnie sprawdzają się także w urządzeniach takich jak na przykład turbiny wiatrowe, ze względu na ich wytrzymałość, stabilność oraz zdolność do przewodzenia dużych ilości prądu elektrycznego. Szyny laminowane charakteryzują się solidną konstrukcją, która umożliwia im wytrzymywanie trudnych warunków atmosferycznych (wilgoć, słona woda), silnych wibracji i obciążeń dynamicznych, jakie mogą wystąpić w turbinach wiatrowych.

Laminowane bus bary znajdują również zastosowanie w wielu innych obszarach – wszędzie tam, gdzie zapewnienie stabilnego przepływu prądu elektrycznego ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania systemów sterowania i automatyki.

Zabezpieczenie szyn zbiorczych – jak wygląda?

Kluczowe znaczenie w kontekście niezawodności i bezpieczeństwa instalacji elektrycznej ma również zabezpieczenie szyn zbiorczych, np. przed zwarciami czy uszkodzeniami mechanicznymi. W Electris wykorzystujemy do tego celu między innymi:

• technologię malowania proszkowego farbami epoksydowanymi, które ma na celu wytworzenie powłoki izolacyjnej o odpowiednich właściwościach fizykochemicznych, estetycznych oraz użytkowych,
• nakładanie koszulek termokurczliwych,
• w przypadku szyn laminowanych, stosujemy atestowane materiały izolacyjne, takie jak GPO3, FR-4, Kapton®, Tedlar czy Exolon.

Bardzo istotne w przypadku szyn zbiorczych jest wykonanie odpowiednich testów: między innymi testów napięciowych - High Voltage  - HV (30kV) i Partial Discharge (PD) -  które dają gwarancje jakości produktu i odpowiedniej funkcjonalności. Pozwalają na weryfikację integralności izolacji między poszczególnymi warstwami szyn oraz ocenę ich odporności na przepięcia i uszkodzenia.

Izolowana szyna zbiorcza sprawdzi się w trudnych warunkach środowiskowych i zapewni bezpieczeństwo oraz niezawodną pracę całej instalacji.

Dobór szyn zbiorczych

Na etapie doboru szyn zbiorczych do danego urządzenia, warto przede wszystkim zwrócić uwagę na wymagania konkretnej instalacji oraz warunki środowiskowe. Pod tym kątem można określić kształty, wymiary czy liczbę warstw bus barów. Kluczową kwestią są również takie aspekty jak: obciążalność prądowa oraz materiał, z jakiego wykonany jest element.

W Electris jesteśmy specjalistami w produkcji dedykowanych dla różnych rozwiązań komponentów z metali nieżelaznych. Produkujemy szyny miedziane i aluminiowe, laminowane szyny zbiorcze, konektory oraz wiele innych elementów. Nasze działy R&D oraz Wdrożeń pomogą w dobraniu odpowiednich technologii obróbki elementu. Zapraszamy do kontaktu w celu złożenia zamówienia albo pozyskania dodatkowych informacji.