Scarica il nostro Catalogo prodotti 2025 per disegni dettagliati e parametri tecnici di tutti i componenti dei quadri elettrici.
Richiedi il catalogo Scarica il nostro Catalogo prodotti 2025 per disegni dettagliati e parametri tecnici di tutti i componenti dei quadri elettrici.
Richiedi il catalogo
La preparazione della superficie dei giunti delle sbarre collettrici per ottenere connessioni a bassa resistenza consiste nella rimozione controllata di ossidi, contaminanti, e delle irregolarità superficiali dalle facce dei conduttori da accoppiare, combinata con l’applicazione di materiali di interfaccia compatibili, al fine di ottenere una resistenza di contatto stabile pari o inferiore a 10 microohm per i giunti in rame imbullonati e inferiore a 20 microohm per i giunti in alluminio di sezione equivalente.
La corrente attraversa un giunto bullonato attraverso punti di contatto discreti dovuti alle asperità, non lungo l'intera area geometrica. Gli strati di ossido, i residui di lavorazione e la contaminazione atmosferica aumentano la resistività in questi micro-punti di contatto, accrescendo la resistenza di diffusione che determina il riscaldamento del giunto e il degrado a lungo termine. La preparazione della superficie aumenta sia il numero che la qualità dei punti di contatto metallici.
Prima di passare alle procedure dettagliate, utilizzare questa tabella per individuare la causa principale più probabile e l’azione da intraprendere quando una misurazione o un’ispezione visiva del giunto fa emergere un problema.
| Sintomo | Primo test | Probabile causa principale | Azione successiva |
|---|---|---|---|
| Resistenza > 50 microohm al momento della messa in servizio | Riserrare secondo le specifiche, misurare nuovamente | Preparazione della superficie inadeguata o coppia di serraggio insufficiente | Smontare, levigare nuovamente, riapplicare il composto, serrare nuovamente, ripetere il test |
| Resistenza compresa tra 25 e 50 microohm, ma superiore a 150% dei giunti adiacenti | Confronta i dati relativi alla coppia e il registro delle applicazioni dei composti | Fase di preparazione saltata o composto omesso | Verificare la coppia e la superficie prima dell'accettazione; documentare eventuali scostamenti |
| Punto caldo con ΔT > 10 °C nella scansione termografica sotto carico | Misurare la resistenza di contatto con DLRO | Ossido di interfaccia ottenuto mediante cicli termici | Togliere l'alimentazione, smontare, ripulire completamente la superficie di giunzione |
| Polvere bianca o grigia lungo il perimetro del giunto in alluminio | Ispezione visiva e prova di pulizia con IPA | Infiltrazione di umidità lungo il bordo del giunto; il sigillante non è stato applicato su tutta l'area di contatto | Rimuovere la corrosione, ripulire la superficie, applicare il composto su un’area di contatto di 100% più un bordo di 5 mm |
| Patina verde sul giunto in rame con aumento della caduta di millivolt | Fotografia prima dello smontaggio; misurazione DLRO | Ossidazione atmosferica o attacco da solfuri | Abrasione meccanica completa, pulizia con IPA, riapplicazione del composto |
| La resistenza aumenta bruscamente sotto carico, per poi diminuire brevemente dopo la ri-serratura | Verificare il tipo di rivestimento e la cronologia delle vibrazioni | Usura da sfregamento causata da microslittamenti su placcatura in stagno morbido | Passare alla placcatura in nichel-stagno o argento-stagno; utilizzare un composto tissotropico |
| La resistenza supera il valore al momento della messa in servizio e sale a >20% alla prima ispezione | Verificare la temperatura dei giunti durante il ciclo di carico e il tipo di composto | Migrazione del composto al di sopra del limite termico o tipo di composto errato | Verificare la temperatura massima di esercizio del composto; sostituirlo se inferiore a 80 °C |
Non esiste uno standard universale unico che copra ogni aspetto della preparazione delle superfici di giunzione delle sbarre collettrici; pertanto, gli ingegneri devono individuare i requisiti in diversi documenti che si sovrappongono a vicenda, a seconda della classe di tensione, del materiale e del contesto di installazione.
| Standard | Ente emittente | Clausole pertinenti | Cosa disciplina | Criteri chiave di accettazione |
|---|---|---|---|---|
| Norma IEEE 605 | IEEE | Articolo 7, Articolo 9 | Progettazione di conduttori di bus e realizzazione di giunti per sottostazioni | Resistenza di contatto <= 10% rispetto al valore di riferimento; requisiti di finitura superficiale prima del serraggio dei bulloni |
| IEC 61439-1 | IEC | Clausola 10.11 | Assiemi di quadri elettrici di bassa tensione e di comando | Aumento della temperatura in corrispondenza dei giunti; delta-T ≤ 105 °C sulle barre di rame |
| NEMA CC 1 | NEMA | Sezione 5 | Connettori elettrici per sottostazioni | Rapporto di resistenza delle giunzioni (JRR) ≤ 1,0 rispetto alla resistenza del conduttore su una lunghezza equivalente |
| ANSI/NETA ATS | NETA | Sezione 7.9 | Prove di accettazione dei collegamenti a bullone dei bus | Resistenza di contatto <= 50 microohm per la maggior parte dei giunti bullonati MV/HV; rimozione dell'ossido verificata visivamente e con microohmmetro |
| Norma IEEE 80 | IEEE | Articolo 16 | Conduttori e collegamenti del sistema di messa a terra | La resistenza di giunzione non deve superare quella di una lunghezza equivalente di conduttore |
| ASTM B193 | ASTM | Documento completo | Metodo di prova della resistività per materiali conduttori elettrici | Resistività di riferimento del materiale originario ai fini del calcolo del contributo dei giunti |
| OSHA 29 CFR 1910.269 | OSHA | (a)(1)(i), (t)(4) | Produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica | Prima della messa in tensione, i giunti devono essere realizzati nel rispetto delle specifiche del produttore relative alla coppia e alla superficie. |
Prova con microohmmetro (DLRO): Iniettere una corrente continua nota (in genere 100 A) attraverso il giunto e misurare la caduta di tensione. Un risultato superiore a 150% del valore di riferimento su un giunto identico appena preparato indica una preparazione inadeguata della superficie, ossidazione o una forza di contatto insufficiente.
Termografia a infrarossi: Un differenziale di temperatura superiore a 10 °C rispetto a un giunto identico adiacente sottoposto allo stesso carico richiede la disattivazione dell'alimentazione e un'ispezione. La termografia conferma l'esito della preparazione, ma non può sostituire la prova di resistenza effettuata prima del collegamento.
La corretta preparazione della superficie di giunzione delle sbarre collettrici dipende dalla disponibilità degli strumenti adeguati sul luogo di lavoro. La tabella che segue elenca sia gli strumenti da utilizzare in cantiere sia le fonti di riferimento per il collaudo.
| Strumento / Fonte | Scopo | Soglia di accettazione | Condizione di rifiuto |
|---|---|---|---|
| Microohmmetro digitale, corrente di prova >= 10 A | Misurare la resistenza di contatto dei giunti | <= 10 microohm rame-rame; <= 15 microohm alluminio-alluminio | Il valore di lettura supera la soglia dopo il serraggio con coppia corretta |
| Chiave dinamometrica, calibrata a +/- 4% | Verificare che la coppia di serraggio dei bulloni sia conforme alle specifiche | In base alla classe del dispositivo di fissaggio e al diametro del bullone indicati nel disegno di assemblaggio del giunto | Qualsiasi valore di lettura al di fuori di +/- 10% della coppia specificata |
| Spazzola metallica in acciaio inossidabile (specifico per l'alluminio) | Rimozione meccanica dell'ossido dall'alluminio | Metallo lucido, senza tracce visibili di ossidazione | Rimangono residui di pellicola scura, corrosione puntiforme o prodotti di corrosione |
| Spazzola metallica in acciaio inossidabile o al carbonio (specifico per il rame) | Rimozione meccanica dell'ossido dal rame | Metallo lucido, senza tracce visibili di ossidazione | Altre tracce di scolorimento o incrostazioni |
| Profilometro di superficie o comparatore Ra | Verificare la rugosità superficiale dopo la preparazione meccanica | Ra 1,6-3,2 micro-m per le superfici placcate; Ra 3,2-6,3 micro-m per il rame o l’alluminio non placcati | Ra 6,3 micro-m (i picchi collassano sotto compressione) |
| Misuratore di spessore del rivestimento (tipo a correnti parassite) | Verificare lo spessore del rivestimento sulle barre collettrici già rivestite | Stagnatura 5-25 micro-m; argentatura 5-15 micro-m | Rivestimento inferiore a 5 micrometri o assente nella zona di contatto |
| Termometro a contatto o termometro a infrarossi | Valore di riferimento della temperatura al momento della misurazione della resistenza | Temperatura ambiente ± 5 °C rispetto alla temperatura di riferimento della misurazione | Temperatura superficiale al di fuori di questo intervallo senza applicazione di alcuna correzione |
| Analizzatore di tempi o cronometro | Verificare il tempo trascorso dalla preparazione al fissaggio con bulloni | <= 15 min per l'alluminio nudo; <= 30 min per il rame nudo | Superamento della finestra temporale senza nuova preparazione |
| Disegno di montaggio dei giunti OEM / Tabella delle coppie di serraggio | Specifiche relative alla coppia di serraggio e conferma della classe di resistenza degli elementi di fissaggio | Valori di coppia e sequenza come da disegno | Non è disponibile alcun disegno in loco |
| NETA ATS, Sezione 7.9 | Soglia di accettabilità per la resistenza di contatto | <= 50 microohm oppure <= 150% del giunto di riferimento adiacente | Dopo due tentativi di preparazione, nessuno dei due criteri è stato soddisfatto |
| Specifiche del progetto | Preparazione della superficie in base al sito e limiti di resistenza | Come indicato nel piano di qualità del progetto | Risultati che esulano dai limiti del progetto, indipendentemente dalla conformità agli standard |
| File del certificato di taratura | Verificare la tracciabilità dello strumento | Corrente di calibrazione entro l'intervallo indicato dal produttore (in genere 12 mesi) | Certificato scaduto o non disponibile sul sito |
La tabella che segue riassume i parametri di preparazione che variano a seconda del tipo di materiale e funge da principale guida di riferimento rapido sul campo.
| Parametro | Rame (nudo) | Rame (stagnato) | Alluminio (non verniciato) | Alluminio (stagnato o argentato) |
|---|---|---|---|---|
| Preoccupazioni relative alla durezza dell'ossido | Basso-moderato | Basso | Elevata (Al₂O₃, molto duro) | Basso-moderato |
| È necessaria l'abrasione meccanica | Sì, luce | Limitatevi a ispezionare; evitate di rimuovere la placcatura | Sì, aggressivo | Controllare; solo luce |
| Utensile abrasivo | Spazzola metallica in acciaio inossidabile (per rame) | Scotch-Brite o equivalente | Spazzola metallica in acciaio inossidabile (per alluminio) | Tampone abrasivo a grana fine |
| Pulizia con solvente dopo l'abrasione | Richiesto | Richiesto | Richiesto | Richiesto |
| Tipo di stucco per giunti | Grasso inibitore di ossidazione (adatto per il rame) | Composto neutro o classificato come Cu | Grasso inibitore di ossidazione (classe Al) | Come specificato dal produttore |
| Tempo massimo dalla preparazione al fissaggio con bulloni | <= 30 min (a temperatura ambiente, in condizioni asciutte) | <= 60 min | <= 10-15 min | <= 30 min |
| Resistenza di contatto target (per giunto) | <= 10 microohm | <= 10 microohm | <= 20 microohm | <= 15 microohm |
| Trigger di ripreparazione | Resistenza > 1,5 volte il valore basale o formazione di fossette visibili | Lo stesso, più la perdita dovuta alla placcatura | Lo stesso | Lo stesso |
Le condizioni sul campo introducono variabili che le procedure di laboratorio controllate non sono in grado di riprodurre. La stessa tecnica di preparazione applicata in un’area di assemblaggio climatizzata e su una struttura di sottostazione all’aperto può produrre giunti con valori di resistenza che differiscono di un fattore pari a due o più.
| Tipo di contaminante | Primo passo | Secondo passo | Sequenza di abrasione |
|---|---|---|---|
| Carbonio o fuliggine | Pulizia con IPA, due passaggi | Passa un panno asciutto | Spazzola metallica standard, poi Scotch-Brite |
| Pellicola di solfuro | Salviettina imbevuta di acido citrico diluito (5%), neutralizzare con acqua pulita, asciugare accuratamente | Salviettina IPA | Solo spazzola in filo d'acciaio inossidabile |
| Idrocarburi o petrolio | Passa un panno imbevuto di acetone (verificare prima la compatibilità del materiale), quindi un panno imbevuto di IPA | Passa un panno asciutto | Scotch-Brite, poi una spazzola metallica |
Situazione: Durante un’ispezione termografica programmata su un sistema di sbarre collettrici in alluminio da 2.000 A in un impianto di lavorazione dei metalli, è stato rilevato un differenziale di temperatura di 23 °C in corrispondenza di una giunzione tra il tratto principale e una derivazione di alimentazione. Giunti simili adiacenti hanno mostrato valori di delta-T compresi tra 3 e 5 °C a parità di carico. L’impianto era in funzione da circa 18 mesi.
Dati misurati: Il test DLRO, con un'iniezione di corrente continua a 100 A, ha registrato 47 microohm sul giunto sospetto. I giunti adiacenti nella stessa sezione della barra hanno registrato valori compresi tra 11 e 14 microohm. Il criterio NETA ATS 150% fissava la soglia di accettabilità a circa 17-21 microohm sulla base di tali valori di riferimento; il giunto sospetto superava tale valore di oltre il doppio.
Diagnosi: Lo smontaggio del giunto ha rivelato uno strato di ossido grigio uniforme su circa 60% della superficie di contatto, con la zona centrale che presentava un’area più pulita ma leggermente incassata dove era stato applicato il composto. Le zone perimetrali erano asciutte e prive di residui di composto. Il verbale di preparazione indicava che il composto era stato applicato, ma non riportava il tempo trascorso tra l’abrasione e il serraggio dei bulloni. Le condizioni ambientali durante l’installazione originale includevano un’umidità relativa registrata superiore all’80%. Causa principale: riformazione dell’ossido sulla superficie in alluminio a causa di un intervallo di tempo prolungato tra l’abrasione e l’applicazione del composto, combinata a una copertura incompleta del composto stesso. Il composto nella zona centrale era parzialmente migrato a causa dei cicli termici, in linea con il funzionamento ad alta amperaggio dell’impianto.
La scelta di un composto o di un rivestimento inadeguato non si limita a ridurre la durata utile, ma può accelerare la corrosione, intrappolare sostanze contaminanti o creare coppie galvaniche che aumentano la resistenza di contatto più rapidamente rispetto a quanto accadrebbe in un giunto non rivestito.
Grasso inibitore di ossidazione (a base di petrolio o sintetica): Lo standard del settore per i giunti alluminio-alluminio e alluminio-rame. Il composto funge da barriera all'ossigeno, mentre le asperità metalliche ne consentono il passaggio della corrente sotto pressione di serraggio. I composti a base di petrolio si ammorbidiscono al di sopra di circa 60-70 °C in servizio continuo; nei giunti ad alta amperaggio che raggiungono abitualmente tale temperatura, il composto migra fuori dall'interfaccia, lasciando un giunto secco e ossidato nel giro di uno o due cicli termici.
Composto anti-grippaggio (a base di rame o zinco): Svolge una modesta funzione inibitoria della formazione di ossidi e riduce il grippaggio durante il montaggio. L’applicazione di un composto anti-grippaggio a base di rame sulla superficie di una barra collettrice in alluminio accelera la corrosione galvanica in ambienti umidi — non utilizzare nei casi in cui il metallo di base e il materiale di riempimento del composto siano di natura diversa.
| Tipo di placcatura | Spessore tipico | Migliore applicazione | Vantaggio della resistenza | Rischio primario |
|---|---|---|---|---|
| Stagno (galvanizzato) | 5-25 micrometri | Quadri elettrici per interni, canaline elettriche, temperatura moderata | Bassa resistenza di contatto quando è nuovo; ossido morbido che si rimuove sotto l’azione della coppia | Crescita di filamenti di stagno nei depositi di stagno puro; l’usura da sfregamento aumenta la resistenza in presenza di vibrazioni |
| Argento | 10-50 micrometri | Giunti ad alta corrente, temperature elevate > 80 °C, sottostazioni all’aperto | Resistenza di contatto più bassa tra i rivestimenti più comuni; l’ossido è conduttivo | Costo elevato; si ossida in atmosfere ricche di zolfo |
| Nichel | 5-15 micrometri | Bus ad alta temperatura > 100 °C, ambienti chimici aggressivi | Resistenza stabile alla temperatura | L'ossido duro richiede una forza di contatto maggiore; se la pressione di serraggio è insufficiente, aumenta la resistenza |
| Stagno per zincatura a caldo | 25-75 micrometri | Ambienti esterni o corrosivi, giunti di collegamento | Lo strato spesso resiste ai danni superficiali; buona protezione dalla corrosione | Un profilo superficiale irregolare può ridurre l'area di contatto effettiva se non viene livellato nuovamente dopo la placcatura |
| Rame nudo (non placcato) | — | Solo installazioni temporanee in ambienti interni | Bassa resistenza quando è appena preparato | Ossidazione rapida; richiede l’applicazione del composto in ogni punto di assemblaggio; non adatto a giunti sigillati o inaccessibili |
La documentazione e le decisioni relative agli appalti colmano le due lacune rimanenti tra la procedura prevista e l'effettiva esecuzione sul campo: verificare che le fasi di preparazione siano state completate correttamente e garantire che le sbarre collettrici fornite presentino superfici idonee per un assemblaggio a bassa resistenza.
Verifica prima della pulizia: Le superfici dei giunti devono apparire visivamente prive di tracce di olio pesante, grasso o lubrificante; non devono essere visibili tracce di umidità o condensa; il materiale di base deve essere identificato e verificato in base alla procedura di preparazione; deve essere stato scelto il metodo di pulizia abrasivo o chimico corretto.
Preparazione meccanica: Direzione di abrasione verificata; grado di abrasione della spazzola metallica o del tampone abrasivo confermato; nessuna contaminazione incrociata tra metalli dissimili (utilizzo di utensili dedicati); struttura superficiale visivamente omogenea, senza graffi profondi né bave arrotondate.
| Sezione | Campi chiave |
|---|---|
| Identificazione congiunta | Progetto/sito, ID pannello, numero di riferimento del giunto, data, ID tecnico |
| Materiale e configurazione | Materiale delle sbarre collettrici, tipo di placcatura, sezione trasversale (mm²), configurazione dei giunti, superficie di contatto (mm²) |
| Processo di preparazione | Detergente, tipo e grado di abrasività, conferma dell'utensile specifico, tempo di completamento della lavorazione superficiale, marca e grado del composto, tempo trascorso fino alla chiusura (minuti) |
| Risultati dell'ispezione | Esito della checklist (Superato/Non superato/Con riserva), azione correttiva in caso di “Non superato”, data della nuova ispezione |
| Record di coppia | Coppia richiesta (N·m), coppia applicata (N·m), conferma tramite segno di riferimento per ciascuna posizione del bullone |
| Risultati delle prove elettriche | Modello e numero di serie dello strumento di prova, corrente di prova (A), resistenza misurata (microohm), limite specificato (microohm), risultato della prova, data e risultato dell'ispezione termografica |
| Firma di accettazione | Tecnico operativo, addetto al controllo qualità, ingegnere responsabile con indicazione delle date |
| Area di valutazione | Minimo accettabile | Indicatore di maggiore fiducia | Condizione di esclusione |
|---|---|---|---|
| Specifiche della superficie riportate sul disegno | Tipo di rivestimento e spessore nominale indicati | Sono stati indicati l'intervallo di spessore, il valore Ra del substrato e la norma applicabile | Superficie descritta semplicemente come “stagnata”, senza indicazione dello spessore né di alcuno standard |
| Record di test | Certificato di conformità allegato | Misure dello spessore del rivestimento specifiche per lotto e risultati delle prove di adesione | Nessuna documentazione; solo assicurazione verbale |
| Controllo della planarità | Tolleranza di planarità specificata per la superficie di giunzione | Dati relativi alla planarità misurati inclusi nella spedizione | Non esiste alcuna specifica relativa alla planarità |
| Imballaggio | Protezione individuale delle superfici di accoppiamento | Confezione sigillata con barriera contro l'umidità e essiccante | Barre nude raggruppate senza protezione per il viso |
| Idoneità ambientale | Rivestimento scelto per l'ambiente specificato | Il fornitore conferma per iscritto l'idoneità in relazione alle condizioni del sito | Selezione dal catalogo generico senza verifica delle condizioni del sito |
| Indicazioni sulla durata di conservazione | Durata di conservazione indicata prima della nuova ispezione | Fornita la procedura scritta di movimentazione e di nuova ispezione | Nessuna indicazione; si presume uno stoccaggio a tempo indeterminato |
Utilizzate questi riferimenti XBRELE per collegare la decisione sul campo al corretto flusso di lavoro relativo al prodotto, ai test e all'approvvigionamento: Pagina del prodotto XBRELE, Gamma di interruttori in vuoto XBRELE, Guida ai rating VCB, Lista di controllo per l'accettazione del VCB FAT/SAT, gamma di componenti per quadri elettrici XBRELE.
Per il contesto del metodo esterno, confrontare la procedura del sito con il metodo pubblico Pagina degli standard IEEE C37.09 e quindi applicare l'esatto manuale OEM e le specifiche di progetto per l'apparecchiatura fornita.
Esempio sul campo: durante un'ispezione di servizio, una fase ha misurato al di fuori della sua linea di base di messa in servizio, mentre le altre due fasi sono rimaste stabili. Il team ha ripetuto la misura con conduttori verificati, ha controllato la tempistica e la corsa dei contatti e ha utilizzato la divergenza misurata per separare un problema di pressione dei contatti da un generico problema di pulizia delle superfici.
La soglia di accettazione sul campo più comunemente applicata è di 50 microohm per giunto per i collegamenti bullonati a media e alta tensione, come indicato nella sezione 7.9 della norma ANSI/NETA ATS. Tuttavia, si tratta di un criterio prudenziale, non di un obiettivo di progettazione.
L'alluminio nudo deve essere sigillato entro 10-15 minuti dal completamento dell'abrasione meccanica, in condizioni ambientali asciutte. In ambienti con umidità relativa superiore a 70% o con temperature superficiali entro 3 °C dal punto di rugiada, questo intervallo di tempo si riduce ulteriormente.
No. Il composto iniettato attraverso un foro praticato lungo il perimetro del giunto dopo il serraggio dei bulloni non garantisce una copertura uniforme su tutta l'area di contatto e non costituisce un metodo di riparazione permanente accettato.
Una misurazione della resistenza assoluta mette a confronto il valore rilevato sul giunto con una soglia fissa (ad esempio, 50 microohm). Il rapporto di resistenza del giunto (JRR), come definito nella norma NEMA CC 1, mette a confronto la resistenza del giunto con la resistenza di una sezione di conduttore di uguale lunghezza.
La placcatura in argento è preferibile quando la temperatura superficiale del giunto supera regolarmente i 75-80 °C, quando l'installazione avviene in una sottostazione all'aperto soggetta a esposizione prolungata all'umidità, oppure quando il giunto rimarrà in servizio per periodi prolungati senza possibilità di intervento di preparazione. La placcatura in stagno è adeguata per quadri elettrici interni asciutti con portanza di corrente moderata.
Come minimo, la documentazione deve includere l’identificazione e l’ubicazione del giunto, il materiale di base e il tipo di rivestimento confermati, una checklist di preparazione compilata che non riporti alcun “Fail” irrisolto, il tempo trascorso dall’abrasione alla chiusura (fondamentale per l’alluminio), il valore di coppia registrato per ciascuna posizione del bullone con conferma della marcatura di riferimento, il modello e il numero di serie dello strumento DLRO con certificato di taratura in corso di validità, la resistenza misurata in microohm e il risultato di superamento/fallimento rispetto al limite specificato. Prima che il verbale venga archiviato e il giunto sia approvato per l’uso, è richiesta l’approvazione da parte del tecnico esecutore, dell’ispettore del controllo qualità e dell’ingegnere supervisore.
