Como garantir contatos de aterramento de baixa resistência a um gabinete de alumínio?

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Estou construindo um projeto de eletrônica com uma caixa de alumínio. Eu preciso fundamentá-lo - e muito bem - para a segurança humana. (O sistema processa 300 A de corrente e quero ter certeza de que, se houver uma falha interna na unidade que faz com que um painel do gabinete seja energizado, um fusível queimará e o painel não será tocado.)

É claro que o alumínio forma uma camada de óxido de alumínio de 4 nm em 100 picossegundos de contato com o ar , e o óxido de alumínio é um isolador elétrico com uma resistividade de 1x10 ^ 14 14 cm .

Juntá-las significa que há uma resistência de 31,5 megaohm entre uma peça de alumínio e um disco condutor de 0,5 "(como uma arruela de metal) em perfeito contato com ela se a camada de óxido de alumínio estiver intacta.

Eu sei que (por exemplo) coisas de aperto mecânico, particularmente usando uma arruela de pressão com dentes, podem penetrar facilmente na camada de óxido de alumínio, mas estou procurando especificações do setor ou práticas recomendadas para escolher arruelas e apertar os conectores para garantir que isso aconteça. Esses conectores de aterramento também podem precisar ser removidos e substituídos durante a manutenção do equipamento, e desejo fornecer especificações para reinstalá-los para garantir que isso seja feito corretamente para garantir que a camada de óxido de alumínio seja perfurada e a condutividade seja mantida.

Como exemplo, eu gostaria de escrever no manual de reparo - com cálculos baseados em fontes que posso citar - algo como "substitua a arruela de pressão por uma nova, número da peça XXXXX, depois aperte o parafuso em AAAA Medidores de torque em Newton, que garantirão uma resistência elétrica ao invólucro inferior a 2,5 mΩ. Verifique isso fazendo uma medição de resistência de quatro pontos entre os pontos de teste 17 e 29, que devem ser de 5,0 mΩ ou menos. "

Eu também estaria interessado em coisas como graxas condutoras, que eu poderia colocar em pernos auto-atarraxantes, que podem funcionar particularmente bem no alumínio para impedir a formação da camada de óxido, e então podem ser deixadas no lugar.

Alguém pode oferecer algumas dicas sobre os recursos que eu poderia usar para aprender as melhores práticas ao trabalhar com o alumínio como condutor e que eu poderia usar para desenvolver um conjunto de diretrizes para reparo e retrabalho de condutores elétricos em contato com o alumínio?

JohnSpeeks
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Não posso responder com a autoridade que você precisa e deseja. Mas a ideia do garanhão parece promissora. Se o pino também tiver uma espécie de acostamento, ele poderá realmente servir como ponto de contato para o que você estiver protegendo. Portanto, você tem um condutor em contato direto com o pino não de alumínio e o pino em contato com o chassi de alumínio.
Mkeith 2/16
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Você poderia soldar chefes de aço no gabinete?
Ignacio Vazquez-Abrams
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Ao pintar alumínio, existe uma técnica em que você aplica seu primer à base de epóxi e lixa-o enquanto estiver molhado. Esse lixamento úmido rompe a camada de óxido, mas como o epóxi está presente, ele não pode se formar novamente. Não sei se isso é um conto de mulheres velhas ou não. Mas se você colocar algum tipo de graxa condutora ou apenas um adesivo simples em um parafuso autoatarraxante, parece que ele faria um bom contato e a camada de óxido nunca seria um problema.
Mkeith 2/16
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Não é preciso muito esforço para quebrar a camada de óxido (porque é muito fina), para provar isso, coloque uma moeda no metal e pressione levemente com uma sonda multímetro, meça a resistência ao alumínio com a outra sonda, você Não será necessário pressionar muito para obter um bom contato. Já vi muitas fontes de alimentação fechadas em alumínio, onde é apenas um parafuso estanque ao chassi, que parece funcionar muito bem.
Sam
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Este é um requisito normal de equipamento aviônico. Eu sugeriria olhar para MIL-HBK-419A.
Peter Smith

Respostas:

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Vou elaborar um pouco para que isso se torne uma resposta.

mΩ

Há uma excelente pesquisa da NASA sobre os métodos usados ​​ao longo dos anos e a lógica por trás deles.

Como já observado, o MIL-HDBK-419A Volume 1 e o Volume 2 contêm uma grande variedade de assistência ao aplicativo.

No que diz respeito à oxidação, é comum o uso de um revestimento de conversão química para impedir a oxidação do alumínio nas aeronaves e nos navios; isso tem a vantagem de reduzir os artefatos de corrosão em geral, uma vez que uma face opaca pode ser o mesmo metal que o novo revestimento.

Note-se que a corrosão galvânica (também conhecido como a corrosão de metais dissimilares) pode ser um grande problema na aeronave, e nós procuramos minimizar (ou eliminar)-lo como ele adiciona custos ao operador do sistema, porque a corrosão galvânica irá eventualmente, necessitam de reparos.

Nem sempre é evidente que uma grande quantidade de ajuda pode estar disponível para este tipo de problema, a menos que você acabou de acontecer para a (ou ter sido em) uma das indústrias que necessitam dele.

Peter Smith
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Existem arruelas especializadas projetadas para produzir conexões estanques a gás através de camadas de anodização. http://www.we-llc.com/docs/librariesprovider3/default-document-library/code-compliant-weeb-info-for-inspectors.pdf?sfvrsn=0

Eu ficaria tentado a anodizar o gabinete, pois não tenho certeza de que a camada de óxido de alumínio seja equivalente a anodização. Tenho certeza de que os fabricantes das arruelas da WEEB podem lhe contar.

Scott Seidman
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Você também pode tentar a soldagem por descarga capacitiva ou a arco curto, atualmente empregado em caixas elétricas de aço e também pode ser feito em alumínio. Este é um sistema muito rápido e seguro. Geralmente quem constrói caixas para eletrônicos pode fazer isso, pergunte a ele. Lembre-se também de que a alumina é muito quebradiça e o alumínio é muito macio; portanto, quando você aperta um parafuso, a pressão local quebra a camada e faz um bom contato com o metal base.

Krufra
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