بررسی تخصصی شینه های برنجی نول و ارت برق | کاربرد و مزایا |

رسانایی مناسب برنج

برنج (آلیاژ مس و روی) رسانایی الکتریکی خوبی دارد، هرچند کمتر از مس خالص. برای جریان‌های 50 تا 150 آمپر، این رسانایی کافی است و تلفات حرارتی را در محدوده ایمن نگه می‌دارد. مقاومت الکتریکی برنج باعث تولید گرمای قابل کنترل می‌شود که با طراحی مناسب ترمینال (مانند سطح مقطع کافی) مدیریت می‌شود.

برای مثال یک شینه برنجی طراحی شده با سطح مقطع 6*9 میلیمتر که در مجموع 54 میلیمتر مربع باشد با طول فرضی 50 میلیمتر که دارای 6 سوراخ به قطر 5 میلیمتر برای ورود هادی های مسی باشد, در صورت داشتن طراحی ایمن عایق با جنس پلی آمید یا پلی کربنات و پوشش و استفاده در یک محیط با دمای مناسب تا 40 درجه, یک انتخاب مناسب برای انتقال جریان برق تا 50 آمپر میباشد.

مقاومت در برابر خوردگی

یکی از مهم‌ترین مزایای شینه‌های نول و ارت برنجی، مقاومت عالی آن‌ها در برابر خوردگی است. برنج در محیط‌های مرطوب، شیمیایی یا صنعتی که شینه‌های مسی یا آلومینیومی ممکن است دچار خوردگی شوند، عملکرد بهتری دارد. مطالعه‌ای در سال 1396 توسط محققان دانشگاه صنعتی شریف نشان داد که برنج با پوشش‌های محافظ (مانند نیکل) در محیط‌های اسیدی و نمکی تا 30٪ دوام بیشتری نسبت به مس خالص دارد. این ویژگی برای تابلوهای برق نصب‌شده در مناطق ساحلی یا پالایشگاه‌ها حیاتی است، زیرا خوردگی می‌تواند باعث کاهش هدایت الکتریکی و خرابی سیستم شود.

استحکام مکانیکی

برنج نسبت به مس خالص استحکام کششی و سختی بیشتری دارد (حدود 350-550 مگاپاسکال در مقایسه با 200-250 مگاپاسکال برای مس). این ویژگی باعث می‌شود شینه‌های برنجی در برابر تنش‌های مکانیکی ناشی از اتصالات پیچ‌ومهره یا ارتعاشات در تابلوهای صنعتی مقاوم‌تر باشند. استاندارد DIN EN 13601 که به مشخصات آلیاژهای مس و برنج می‌پردازد، برنج را به‌عنوان ماده‌ای مناسب برای کاربردهایی با نیاز به دوام مکانیکی معرفی می‌کند.

طراحی ایمن و استاندارد

ترمینال‌ یا شینه های نول برنجی معمولاً با پایه های چکمه ای عایق‌ پلیمری باکیفیت (مانند پلی‌آمید یا پلی کربنات) و برخی به صورت کاملا روکش دار طراحی می‌شوند که خطر اتصال کوتاه یا شوک الکتریکی را کاهش می‌دهد. همچنین، این ترمینال‌ها برای .جریان‌های 50 تا 150 آمپر تست‌های حرارتی و اضافه‌بار را پشت سر می‌گذارند. نمونه های با پوشش کامل مثل شینه های فانتزی با سطح مقطع 6×10 یا 6×9 میلیمتر, برای جریان های زیر 60 آمپر مناسب میباشند البته در صورت استفاده از عایق با متریال مناسب.

هزینه‌-اثربخشی

شینه‌های برنجی معمولاً ارزان‌تر از شینه‌های مسی هستند، زیرا روی هزینه کمتری نسبت به مس دارد. در حالی که هدایت الکتریکی برنج کمتر است، این کاهش در بسیاری از کاربردهای فشار ضعیف تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد ندارد. بر اساس گزارش بازار فلزات در سال 1404، قیمت برنج حدود 60-70٪ قیمت مس است، که باعث کاهش هزینه‌های اولیه تابلوسازی می‌شود.
برنج نسبت به مس خالص ارزان‌تر است، در حالی که عملکرد قابل قبولی برای جریان‌های متوسط ارائه می‌دهد. این امر ترمینال‌های برنجی را به گزینه‌ای اقتصادی برای تابلوهای توزیع صنعتی در کارگاه‌ها و ساختمان‌ها تبدیل می‌کند.

سهولت در ماشین‌کاری و اتصال
برنج به دلیل انعطاف‌پذیری و قابلیت ماشین‌کاری بالا، برای ساخت شینه‌هایی با اشکال پیچیده یا اتصالات خاص مناسب است. این ویژگی زمان و هزینه تولید را کاهش می‌دهد. استاندارد ASTM B16/B16M که به آلیاژهای برنج می‌پردازد، این ماده را برای کاربردهایی که نیاز به برش، سوراخ‌کاری و شکل‌دهی دقیق دارند، توصیه می‌کند. همچنین، شینه‌های برنجی به‌راحتی با لحیم‌کاری یا اتصالات پیچی به سایر اجزای تابلو متصل می‌شوند.

پایداری حرارتی مناسب
شینه‌های نول و ارت برنجی مقاومت حرارتی خوبی دارند و می‌توانند دماهای بالا (تا حدود 250 درجه سانتی‌گراد) را بدون تغییر شکل یا کاهش خواص تحمل کنند. این ویژگی در تابلوهای برق صنعتی که جریان‌های بالا باعث تولید گرما می‌شوند، اهمیت دارد. بر اساس استاندارد IEC 61439، شینه‌ها باید در برابر افزایش دما مقاوم باشند، و برنج این نیاز را در بسیاری از کاربردها برآورده می‌کند.

کاهش خطر قوس الکتریکی
شینه‌های برنجی به دلیل مقاومت الکتریکی کمی بالاتر از مس، در برخی موارد جریان‌های ناخواسته (مانند جریان‌های قوس الکتریکی) را محدود می‌کنند. این ویژگی در تابلوهای فشار ضعیف که ایمنی اولویت دارد، مزیت محسوب می‌شود. استاندارد NFPA 70 (کد ملی برق آمریکا) بر اهمیت کاهش قوس الکتریکی در طراحی تابلوها تأکید دارد.