Um aterramento rotativo-de alta corrente fornece um caminho controlado para a corrente de soldagem entre as seções estacionárias e rotativas de um acessório, posicionador, mesa giratória, eixo ou sistema de fixação.
É comumente usado em soldagem automatizada de tanques, soldagem de tubos, produção de vasos de pressão, soldagem de costura circunferencial, acessórios de corte rotativo e outros processos nos quais a peça de trabalho deve girar enquanto permanece no circuito de trabalho elétrico.
Selecionar um envolve mais do que combinar a amperagem máxima mostrada na fonte de energia de soldagem. O projeto real deve levar em conta a duração da corrente, ciclo de trabalho, resistência de contato, queda de tensão, calor, montagem, cabos, terminais, rotação, contaminação, manutenção e testes de aceitação.
Para uma visão geral das soluções ByTune desenvolvidas para esta função, consulteacoplamentos de terra para máquinas de soldae a gama mais ampla dedispositivos de transmissão de corrente de soldagem.
O que é um terreno rotativo-de alta corrente?
Um aterramento rotativo-de alta corrente normalmente é uma conexão elétrica rotativa-de circuito único projetada para transportar uma corrente de processo substancial através de uma interface rotativa.
A palavra “terra” é amplamente utilizada em nomes de produtos de soldagem, mas pode ser enganosa. Em um circuito-de soldagem a arco, o cabo conectado à peça de trabalho é olíder de trabalho, e a fixação à peça de trabalho ou acessório é oconexão da peça. Não é o mesmo que o condutor de aterramento de proteção usado para reduzir o risco de-choque elétrico.
Orientação de aterramento de soldagem da Lincoln Electricexplica que a conexão da peça de trabalho costuma ser chamada informalmente de grampo de aterramento, embora as duas funções sejam diferentes. A OSHA exige separadamente-que as estruturas da máquina de soldagem sejam devidamente aterradas. Um aterramento de soldagem rotativa deve, portanto, ser tratado como parte do caminho da corrente de trabalho de soldagem-e não como um substituto para o aterramento do equipamento de proteção.
Terra de soldagem rotativa, braçadeira de trabalho fixa ou anel coletor?
| Dispositivo | Função Primária | Aplicação Típica |
|---|---|---|
| Grampo de trabalho fixo | Conecta o cabo-obra a uma peça de trabalho ou acessório estacionário | Soldagem manual e acessórios-não rotativos |
| Aterramento rotativo-de alta corrente | Transporta um circuito de trabalho-de alta corrente através de uma interface rotativa | Posicionadores de soldagem, soldagem de tanques e soldagem de tubos |
| Anel deslizante multi-canal | Transporta vários circuitos de energia, controle, sensores ou dados | Automação, robôs, guindastes e equipamentos de embalagem |
| Conjunto rotativo híbrido | Combina circuitos elétricos com gás, ar, meios hidráulicos ou outros serviços | Dispositivos de soldagem automatizados complexos |
Não se deve presumir que um sinal convencional ou anel coletor de baixa corrente transporta corrente de soldagem apenas porque canais não utilizados estão disponíveis. Circuitos-de alta corrente impõem diferentes demandas à área do condutor, materiais de contato, dissipação de calor, terminais e construção mecânica.
A visão técnica deanéis coletores-de alta correntefornece informações adicionais sobre esta distinção.
Quando um acessório de soldagem precisa de um aterramento rotativo?
Um aterramento rotativo é geralmente necessário quando a corrente de soldagem deve passar entre uma fonte de energia estacionária e uma peça de trabalho ou acessório que gira durante o ciclo de soldagem.
Sem uma conexão rotativa adequada, o cabo obra pode torcer em torno do acessório, restringir a rotação, exigir reposicionamento manual, roçar nas peças da máquina ou colocar carga indesejada nos terminais e cabos.
Uma mesa rotativa não requer automaticamente um aterramento rotativo. A questão determinante é se a corrente de trabalho de soldagem deve cruzar a interface mecânica rotativa.
Cinco decisões de engenharia que controlam a seleção
1. Corrente, Ciclo de Trabalho, Resistência e Calor
A potência máxima da fonte de energia de soldagem não é uma especificação completa do produto. A equipe de engenharia deve documentar:
- Corrente normal de soldagem
- Corrente máxima e de pulso
- Duração de cada solda
- Tempo entre soldas
- Número de ciclos por hora
- Porcentagem de tempo sob carga
- Temperatura ambiente
- Mudanças futuras planejadas no processo
Um aparelho que transporta 800 A por dez segundos seguido de vários minutos de resfriamento tem uma necessidade térmica diferente de um que transporta 500 A continuamente. O fornecedor deve indicar se uma classificação é contínua, intermitente,-limitada no tempo, dependente da temperatura-ou dependente de um arranjo de resfriamento específico.
Pequenos valores de resistência tornam-se importantes em correntes altas. A queda de tensão é calculada como:
V = I × R
O calor gerado no ponto resistivo é calculado como:
P = I² × R
Por exemplo, uma conexão com 600 A e uma resistência de 0,5 mΩ produziria:
- 0,3 V de queda de tensão
- 180 W de calor
Esta é uma ilustração matemática, não uma classificação de produto ByTune. Isso mostra por que uma resistência que parece muito pequena ainda pode criar um aquecimento substancial em um circuito de soldagem.
O caminho de resistência completo inclui o contato rotativo, condutores internos, terminais, terminais de cabos, juntas aparafusadas, fixação, conexão da peça de trabalho e cabo de retorno. Um acoplamento-de alta corrente não pode compensar um cabo subdimensionado, um terminal solto ou uma conexão de peça contaminada.
Para projetos em diferentes faixas de corrente, a ByTune ofereceAcoplamento de terra 800A, Acoplamento de terra 1200AeAcoplamento de terra 2000Apáginas. A seleção final ainda deve ser verificada em relação ao ciclo de trabalho, temperatura, terminais e instalação.
2. Montagem na extremidade-do-eixo ou furo passante-
O layout da máquina geralmente determina se uma extremidade{0}}do{1}}eixo ou um furo passante-rotativo devem ser avaliados primeiro.
| Fator de seleção | Fim do -do{1}}projeto do eixo | Por meio do-bore design |
|---|---|---|
| Acesso-à extremidade do eixo | Obrigatório | Não obrigatório |
| Passagem central de gás ou fluido | Geralmente menos conveniente | Pode passar pelo centro |
| Espaço axial | Requer espaço além da extremidade do eixo | Pode ser instalado ao redor do eixo |
| Espaço radial | Muitas vezes mais baixo | Geralmente requer um diâmetro externo maior |
| Uso de modernização | Adequado quando a extremidade do eixo está acessível | Adequado quando a geometria do eixo existente deve permanecer |
| Acesso ao serviço | Muitas vezes direto | Depende da máquina circundante |
Um projeto de{0}furo passante pode ser preferido quando um eixo, tubo de gás, cabo ou outro serviço precisar passar pelo centro. A dimensão do furo não pode ser avaliada isoladamente; aumentar o furo também pode aumentar o diâmetro externo e afetar o espaço de montagem disponível.
ByTunegama de anéis coletores-passantesilustra estruturas-comuns de eixo oco. Quando a corrente elétrica e o gás ou o ar devem compartilhar o mesmo eixo, umanel coletor híbrido-pneumático elétricopode fornecer um ponto de partida mais integrado.
O fornecedor deverá receber um desenho controlado mostrando o eixo, furo, superfície de montagem, flange, diâmetro máximo, comprimento máximo, lados estacionários e giratórios, saída do cabo e folga para serviço. Uma afirmação como “faça caber em um eixo de 50 mm” não define tolerâncias, alinhamento ou acesso à instalação.
3. Cabos, Terminais e o Circuito de Trabalho Completo
A unidade rotativa é apenas um elemento do circuito de trabalho de soldagem. Os requisitos de cabos e terminações devem incluir:
- Material do condutor e{0}área da seção transversal
- Comprimento do cabo e classificação de isolamento
- Flexibilidade e raio de curvatura
- Tipo de lug e tamanho do parafuso
- Condição da superfície e revestimento
- Direção de-saída do cabo
- Alívio de tensão
- Conexão ao dispositivo giratório
As superfícies de conexão devem ser mecanicamente seguras, compatíveis com o material do condutor, protegidas contra afrouxamento e acessíveis para inspeção.
A corrente de soldagem não deve encontrar um caminho não intencional através dos rolamentos da máquina, guias lineares ou contatos de engrenagem. A SKF explica que a corrente elétrica que passa por um rolamento pode causar erosão elétrica, incluindo corrosão por corrosão e estrias.
Os detalhes da instalação devem ser revisados em relação aos do ByTuneinstruções de instalação do anel coletor. A comparação detecnologias de contato de ouro e grafitetambém fornece contexto sobre por que diferentes sistemas de contato são usados para diferentes requisitos de corrente e sinal.
4. Temperatura, ambiente e manutenção
O aumento da temperatura depende da corrente, resistência, ciclo de trabalho, temperatura ambiente, calor de soldagem próximo, condições do invólucro, fluxo de ar, tamanho do cabo, terminais e intervalos de resfriamento.
A especificação deve definir:
- Temperatura ambiente mínima e máxima
- Temperatura terminal máxima aceitável
- Temperatura máxima aceitável do invólucro
- Corrente e ciclo de trabalho durante o teste
- Se a montagem gira durante o teste
- Locais de medição
- Método de resfriamento
Ar forçado, resfriamento a água ou dissipador de calor devem ser tratados como parte da configuração aprovada quando a corrente nominal depender disso. Não deve ser adicionado após o aparecimento de superaquecimento na produção.
Artigo do ByTune sobrecontrolando o aumento de temperatura em anéis coletoresfornece considerações de projeto térmico-relacionadas.
Os ambientes de soldagem podem expor a conexão rotativa a respingos, poeira de esmerilhamento, partículas metálicas, fumaça, óleo, líquido refrigerante, umidade e impacto mecânico. Uma caixa selada não protege automaticamente terminais, cabos, fixadores ou conexões de acessórios expostos.
Termos como "manutenção-gratuita" devem ser interpretados com cuidado. Um produto pode exigir poucos ajustes internos e ainda precisar de inspeção externa para verificar se há terminais soltos, danos nos cabos, corrosão, contaminação, aquecimento anormal, danos na vedação ou folga mecânica.
5. Critérios de Teste e Aceitação
A amperagem principal e o desenho do esboço não são suficientes para a aprovação final. Cada requisito crítico deve estar conectado a um teste mensurável e a um resultado documentado.
| Teste | Propósito | Saída típica |
|---|---|---|
| Inspeção dimensional | Confirme o ajuste do eixo, furo, flange, comprimento e folga do cabo | Relatório de inspeção dimensional |
| Resistência ao frio | Estabeleça a condição elétrica inicial antes de aquecer | Registro de medição-de baixa resistência |
| Resistência dinâmica | Identifique a variação da resistência durante a rotação | Variação máxima ou traço de resistência |
| Teste de{0}queda de tensão | Verifique o caminho atual completo sob carga | Registro-de queda de tensão |
| Teste de aumento-de temperatura | Confirme o desempenho térmico durante o ciclo de soldagem necessário | Registro de temperatura por ponto de medição |
| Teste de velocidade e direção | Confirme a operação no perfil de movimento especificado | Relatório de teste rotacional |
| Teste de soldagem de aplicação | Confirme o desempenho na máquina e no processo reais | Registro de aceitação do cliente |
Como medir a baixa resistência de forma mais confiável
Quando a resistência medida é muito baixa, a resistência nos cabos de teste e nos contatos da ponta de prova pode ser significativa em comparação com o próprio componente.
O NIST observa que medições de baixa-resistência em condutores grandes geralmente usam um método Kelvin ou de quatro-terminais para reduzir erros causados pela resistência da conexão. Em um arranjo de quatro-fios, um par de condutores fornece a corrente de teste e um par separado mede a tensão nos pontos selecionados.
Para um aterramento de soldagem rotativa, o plano de teste deve definir claramente:
- Pontos de medição
- Se cabos e terminais estão incluídos
- Resistência ao frio antes da operação
- Resistência durante a rotação
- Resistência após o ciclo de soldagem
- Velocidade de rotação
- Corrente de teste aplicada
- Temperatura ambiente e dos componentes
- Taxa de amostragem ou variação máxima registrada
Os pontos de teste não devem ser alterados entre as medições frias e quentes. Caso contrário, a comparação pode incluir diferentes resistências de cabos, terminais ou superfícies.
Guia do ByTune sobrecomo testar um anel coletorfornece mais contexto sobre inspeção elétrica e mecânica.
Exemplo hipotético: aterramento rotativo para um dispositivo de soldagem de tanque
O exemplo a seguir é ilustrativo e não é uma recomendação de produto ou caso de cliente.
Um fabricante está projetando um dispositivo automatizado que gira tanques cilíndricos enquanto uma tocha fixa produz uma solda circunferencial. O sistema possui:
- Alta corrente de soldagem
- Ciclos de produção repetidos
- Rotação contínua durante a soldagem
- Uma passagem de gás-de proteção central
- Acesso limitado à extremidade do eixo
- Pó de metal e respingos de soldagem
Uma solicitação de “aterramento rotativo de 800 A” não seria suficiente.
| Grupo de requisitos | Informações necessárias |
|---|---|
| Elétrica | Corrente normal, corrente máxima, duração da soldagem, intervalo de resfriamento, polaridade e queda de tensão permitida |
| Mecânico | Diâmetro do eixo, furo necessário, limite-de diâmetro externo, comprimento, montagem, alinhamento e desvio |
| Movimento | RPM normal, RPM máximo, partidas, paradas e ciclos diários |
| Térmico | Temperatura ambiente, calor de solda próximo, gabinete e aumento de temperatura permitido |
| Passagem de gás | Requisitos de meio, pressão, fluxo, conexão e vazamento |
| Ambiente | Respingos, poeira, método de limpeza, umidade e capas protetoras |
| Validação | Resistência ao frio, resistência dinâmica, queda de tensão, aumento de temperatura e teste de soldagem de produção |
Como a extremidade do eixo é de difícil acesso e o gás de proteção deve passar pelo centro, um furo passante-ou uma estrutura híbrida integrada seria avaliada primeiro. O modelo final ainda dependeria de todos os requisitos atuais, térmicos, dimensionais e de testes.
Sintomas de falha e prioridades de inspeção
| Sintoma observado | Possível causa | Primeiro Ponto de Inspeção |
|---|---|---|
| Terminal ou terminal de cabo quente | Junta solta, condutor subdimensionado, contaminação ou alta resistência | Lug, fixador, cabo e superfície terminal |
| Aumento da queda de tensão | Desgaste de contato, conexão solta ou aumento de temperatura | Resistência ao frio e ao quente em pontos de medição definidos |
| Corrente de soldagem instável | Contato da peça de trabalho, configuração da fonte-de energia, variação da interface-de cabo ou rotativa | Circuito de trabalho completo em vez da unidade rotativa sozinha |
| Marcas de queimadura ou arco | Conexão solta, contaminação ou contato interrompido | Terminais, conexão de luminária e sistema de contato interno |
| Torque ou ruído anormal | Desalinhamento, problema de rolamento, carga mecânica ou contaminação | Montagem, alinhamento do eixo e disposição-anti-rotação |
| Corrosão ou danos na vedação | A proteção ambiental não corresponde à instalação | Carcaça, entradas de cabos, fixadores e terminais expostos |
Estes sintomas não provam que o próprio acoplamento à terra falhou. O circuito completo de soldagem deve ser inspecionado antes da substituição do componente rotativo.
Para contexto adicional de manutenção, consulte a discussão do ByTune sobredesgaste em anéis coletores-de alta potência.
O que aumenta a personalização, o custo e o prazo de entrega?
A complexidade do projeto pode aumentar quando a aplicação exige:
- Um furo ou alojamento incomum
- Corrente contínua muito alta
- Verificação de sobrecarga-tempo limitado
- Cabos, terminais ou adaptadores especiais
- Operação de alta-velocidade
- Passagens integradas de gás ou fluido
- Resfriamento ativo
- Materiais-resistentes à corrosão
- Acessórios ou testes{0}}específicos do cliente
- Documentação formal do primeiro-artigo
As cotações devem separar o custo do produto padrão, cabos ou adaptadores personalizados, engenharia, ferramentas, protótipo ou primeiro artigo, testes, documentação, quantidade de produção e unidades sobressalentes.
Nenhum valor geral de preço ou{0}}prazo de entrega deve ser assumido sem uma configuração definida e uma cotação atual do fornecedor.
Lista de verificação de RFQ de terreno rotativo-de alta corrente
- Processo de soldagem e descrição do acessório
- Lados estacionários e giratórios
- Corrente normal, máxima e de pulso
- Duração da soldagem e ciclo de trabalho
- Polaridade e frequência
- Queda de tensão máxima aceitável
- Aumento máximo de temperatura permitido
- RPM normal e máximo
- Rotação ou oscilação contínua
- Limites de eixo, furo, diâmetro e comprimento
- Desenho de montagem e informações de desvio
- Preferência de extremidade-do{1}}eixo ou furo passante-
- Material, tamanho e comprimento do cabo
- Requisitos de terminais e terminais
- Temperatura ambiente e fontes de calor próximas
- Respingos, poeira, água e exposição a produtos químicos
- Arranjo de resfriamento
- Requisitos de passagem de gás ou fluido
- Expectativas de inspeção e manutenção
- Testes de aceitação elétricos, térmicos e mecânicos
- Protótipo e quantidades de produção
- Cronograma do projeto
- Fotografias de instalação
As propostas dos fornecedores devem ser comparadas usando o mesmo ciclo de trabalho, temperatura, cabo, terminal, rotação e condições de teste. ByTuneinformações de gestão de qualidadepodem ser revisados juntamente com o plano-de inspeção e teste específico do produto.
Perguntas frequentes
P: Um aterramento de soldagem rotativo é o mesmo que um aterramento protetor?
R: Não. Faz parte do circuito de corrente-de trabalho de soldagem. O aterramento de proteção desempenha uma função de segurança separada e permanece necessário quando exigido pelo projeto do equipamento e pelos regulamentos aplicáveis.
P: Um anel deslizante comum pode transportar corrente de soldagem?
R: Somente quando o produto exato for especificamente projetado e classificado para a corrente, ciclo de trabalho, resistência, temperatura, terminais e ambiente necessários. Canais de sinal sobressalentes não devem ser considerados adequados.
P: Quanta capacidade de amperagem extra deve ser especificada?
R: Não existe uma porcentagem universal. A seleção depende do perfil de corrente real, da duração da soldagem, do ciclo de trabalho, da temperatura ambiente, do resfriamento, da configuração do cabo e do terminal e do método de classificação do fabricante.
P: Por que uma conexão de trabalho rotário se torna interessante?
R: O calor pode ser gerado pela resistência no contato rotativo, cabos, terminais, terminais, juntas aparafusadas ou conexão da peça de trabalho. O teste deve avaliar o caminho atual completo.
P: O que é melhor: extremidade-do-eixo ou furo{2}}passante?
R: Projetos de extremidade-de{1}}eixo geralmente são mais simples quando a extremidade do eixo está acessível. Projetos de furo passante-são úteis quando um eixo, tubo ou passagem de gás precisa permanecer no centro.
P: Manutenção-gratuita significa nenhuma inspeção?
R: Não. Cabos externos, terminais, fixadores, vedações e ferramentas de montagem ainda podem exigir inspeção periódica, mesmo quando o sistema de contato interno requer pouca manutenção de rotina.
Recomendação Final
Selecione um aterramento rotativo de alta-corrente em todo o processo de soldagem, e não apenas na amperagem.
Defina primeiro a corrente e o ciclo de trabalho. Em seguida, documente resistência, queda de tensão, aumento de temperatura permitido, montagem, rotação, cabos, terminais, ambiente, acesso para manutenção e testes de aceitação.
Esta abordagem permite que os fornecedores avaliem os mesmos requisitos e reduz o risco de descobrir superaquecimento, queda de tensão, conflitos de instalação ou desempenho de soldagem instável após o dispositivo entrar em produção.
Envie as informações completas de especificação, desenho e ciclo de trabalho-por meio doPágina de contato e cotação do ByTunepara análise da aplicação.