Szyny profilowane AlCubar – odmienią myślenie

Od czasów, gdy w rozdzielnicach niskiego napięcia stosowano proste, malowane płaskowniki aluminiowe zmieniło się tylko to, że dziś dominują płaskowniki miedziane. W aluminium widziano wiele wad: zbyt miękki przewodnik, niewytrzymały na wysokie prądy zwarciowe, ugniatanie aluminium na połączeniach, powodując późniejsze przegrzewanie. Utlenianie, pękanie, jak również mała konduktywność prądu w stosunku do miedzi. Czy tak jest naprawdę?

Mówi się, że przewodność aluminium to tylko 66% przewodności miedzi – tak, jeżeli bierzemy pod uwagę przewodniki o tym samym przekroju. Jednak aluminium jest znacznie lżejsze: 2,7kg/dm3, podczas gdy miedź waży 8,9kg/dm3. Zwiększając przekrój *1,508 uzyskujemy takie same możliwości przewodności aluminium. Porównując potrzebne objętości tych przewodników, by uzyskać takie same prądy nominalne potrzebujemy 4kg/dm3 aluminium, na 8,9kg/dm3 miedzi, czyli aluminium jest ponad dwukrotnie lżejsze! Porównując ceny surowców, gdzie miedź jest ponad dwukrotnie droższa, wynika, że aluminium nie jest o połowę, a czterokrotnie tańsze!!! Dlaczego więc mamy dominację miedzi w rozdzielnicach nn? Wielu producentów od dekad opracowuje swoje przewodniki elektryczne, na przykład cupalowe, które nadal są płaskownikami prostokątnymi, z dużą ilością miedzi po obwodzie przewodnika i aluminium w rdzeniu, niestety to rozwiązanie nie jest dużo lżejsze, jak i dużo tańsze – maksymalnie 20%. Dodatkowo przykładowo dla prądu znamionowego 2500A musimy stosować szyny cupalowe 2x100x10 zamiast szyn miedzianych 2x80x10. Niestety zwiększenie tego wymiaru powoduje, że nie będziemy mogli takimi szynami podłączyć większości wyłączników przystosowanych do szyn miedzianych 80x10. Opracowywane były również różnego rodzaju szyny profilowe miedziane, lub aluminiowe. Te pierwsze jedyną zaletę jaką mogły dawać to łatwość podłączenia, ponieważ najczęściej kształtem przypominały ceownik. Istniały specjalne śruby dające możliwość podłączenia odpływu w dowolnym miejscu. Jednak cena miedzianych szyn profilowych jest bardzo wysoka i producentom rozdzielnic bardziej opłacało się otworować nawet na całej długości zwykłe płaskowniki miedziane. Drugim typem jest szyna profilowana aluminiowa, która daje elastyczną możliwość podłączania, jednak stwarza problemy przy łączeniu z płaskownikami miedzianymi – trzeba stosować podkładki Al-Cu. Dodatkowo zadajemy sobie pytanie, co z wyżej wymienionymi wadami aluminium?

Aluminium się utlenia – tak! Najlepiej zastosować profil anodowany, który jednocześnie ma większą twardość, odporność na korozję, większą emisyjność cieplną niż miedź, dodatkowo powłoka anodowana zwiększa izolację elektryczną, oraz estetykę. Aluminium jest miękkie lub pęka – niekoniecznie! Dzisiejsze stopy aluminium, z domieszką magnezowo-krzemową dają dwukrotnie wyższą sztywność od miedzi, zachowując tym samym odporność na udary! Dzięki temu aluminiowe szyny profilowane mają wyższą odporność na prądy zwarciowe i nie ma już efektu „płynięcia” w miejscach połączeń. Ponieważ czysty profil aluminiowy ma swoje wady, a anodowana powierzchnia jest izolatorem, najlepszym rozwiązaniem jest pokrycie takiej szyny w miejscu styku cienką warstwą miedzi. Różne technologie napawania miedzią znane są już od dekad. Istnieją już od lat profile aluminiowe powlekane częściowo miedzią, dlaczego jednak nadal dominuje miedź?
ZENEX jako producent własnego systemu rozdzielnic Zenergy, dążąc do nieustannej poprawy jakości i konkurencyjności cenowej opracował system szyn profilowanych AlCubar, który w naszym przekonaniu wykluczył wszystkie niedogodności dotychczasowych szyn profilowanych i wykorzystał maksymalnie zalety aluminium. Nie można było pójść w szyny cupalowe, poddające się dobrze obróbce plastycznej, lecz sprawiające problemy z rozmiarem i niewielkim zyskiem cenowym. Łącząc aparaty i mosty szynowe nadal trzeba pozostać przy płaskowniku miedzianym, który dobrze się formuje i ma najmniejsze wymiary. Nie można było opracować profili miedzianych, które byłyby wygodne w podłączaniu ale ekstremalnie drogie, jak również nie można stosować czystych profili aluminiowych stwarzających problemy z podłączeniem. Dlatego skupiliśmy się na sztywnych, anodowanych profilach aluminiowych, powlekanych miedzią. Dedykowane wyłącznie na odcinki proste mostów szynowych. Najważniejsze było opracować taki kształt profilu, który dałby się łatwo łączyć, dający możliwość zamocowania w standardowych izolatorach oraz łączenia bez żadnych skomplikowanych łączników pośredniczących z płaskownikami miedzianymi. Największą wadą istniejących dotychczas profili jest złudny zysk – producenci „ustawiają” swój produkt 30% taniej niż cena standardowego płaskownika miedzianego. Niestety profile te są dostępne w określonych odcinkach, przeważnie dwumetrowe, gdzie po zainstalowaniu w polu rozdzielnicy mamy bezużyteczny odpad, który pochłania teoretyczny zysk. Pozostaje jedynie wygoda instalacji. Profile zawierają rowek dający możliwość wstawienia śruby w dowolnym miejscu – tak, jednak w znanych już rozwiązaniach zazwyczaj jest tylko jeden rowek teowy. Dla przykładu dla profilu o prądzie nominalnym 2500A jest bardzo utrudnione podłączenie w jednym miejscu dwóch szyn miedzianych 80x10. Jeżeli dochodzi do tego potrzeba stosowania specjalnych kształtowych łączników miedzianych, aby połączyć sąsiednie pola rozwiązanie takie dawno jest już dużo droższe niż standardowe płaskowniki miedziane.
Dlatego opracowując szynę profilową AlCubar 2500A skupiliśmy się na tym jak opracować przewodnik, który niestety musi mieć większy przekrój, dawać możliwość podłączenia bezpośrednio dwóch szyn i zachować odpowiednie odstępy izolacyjne pomiędzy poszczególnymi torami prądowymi. Rozwiązaniem jest dwustronna, a w opcji dodatkowej nawet czterostronna możliwość podłączenia płaskowników miedzianych, której nie miał żaden dotychczasowy producent szyn profilowych. Dwustronny rowek łączący nie wymaga stosowania szerszego przewodnika elektrycznego, na co w większości przypadków nie można sobie pozwolić z uwagi na szerokość podziałki biegunowej stosowanych aparatów. Najważniejszy okazał się kształt profilu, którego minimalne rozmiary osiągnięto robiąc go symetrycznym względem punktu środkowego profilu, z przesunięciem rowków miedzy sobą w przypadku największych przekrojów.

Dodatkowe 8mm szerokości, które zabiera AlCubar w stosunku do dwóch płaskowników miedzianych 80x10 dla prądu 2500A z odstępem 10mm jest tylko zaletą! Ponieważ tak gruby przewodnik wytrzymuje dużo większe prądy zwarciowe w porównaniu z płaskownikami miedzianymi. Zaawansowany kształt profilu dodatkowo wielokrotnie zwiększa pole powierzchni oddawania ciepła, dzięki czemu przyrosty temperatury okazały się niższe niż ich odpowiedników miedzianych. Przełomowym faktem, który przynosi znaczący zysk dla klienta jest dostawa profilów w dowolnej określonej przez klienta długości, bez kosztów cięcia, dzięki czemu klient nie ma żadnych odpadów. Również takie opracowanie izolatorów dedykowanych do rozdzielnic Zenergy, by klient mógł łączyć most szynowy między polami rozdzielnicy prostymi łącznikami miedzianymi, tak jak się to robi w przypadku miedzi.
Biorąc pod uwagę koszty całego systemu, wliczając w to izolatory, specjalne śruby do łączenia profili, oraz łączniki miedziane. Dla rozdzielnicy na prąd nominalny 2500A system AlCubar jest:

• ponad 50% lżejszy
• 40% tańszy materiał

Ponadto system AlCubar znacznie skraca czas montażu rozdzielnic eliminując pracochłonne cięcie i otworowanie szyn litych. Kolejna zaleta to bezproblemowa możliwość wykonania kolejnego podłączenia aparatu w dowolnym miejscu mostu szynowego nawet podczas ewentualnych krótkich przerw eksploatacyjnych. W przypadku mostów miedzianych często jest to bardzo utrudnione, a w wielu przypadkach wymaga demontażu szyn. W systemie AlCubar przewidziano kilka elementów łączeniowych w postaci śrub młotkowych, nakrętek teowych. Stosowane są również zestawy śrubowe pozwalające na szybkie i pewne podłączenie odpływu w dowolnym miejscu szyny AlCubar bez konieczności demontażu sąsiednich istniejących połączeń.