¿Cómo puedo asegurar contactos de tierra de baja resistencia a una carcasa de aluminio?


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Estoy construyendo un proyecto de electrónica con una carcasa de aluminio. Necesito ponerlo a tierra, y muy bien, para la seguridad humana. (El sistema maneja 300 A de corriente, y quiero asegurarme de que si hay una falla interna en la unidad que hace que un panel del gabinete se energice, se fundirá un fusible en lugar de que el panel se vuelva letal al tocarlo).

Por supuesto, el aluminio forma una capa de óxido de aluminio de 4 nm dentro de los 100 picosegundos de contacto con el aire , y el óxido de aluminio es un aislante eléctrico con una resistividad de 1x10 ^ 14 Ω · cm .

Ponerlos juntos significa que hay una resistencia de 31.5 megaohmios entre una pieza de aluminio y un disco conductor de 0.5 "(como una arandela de metal) en contacto perfecto con ella si la capa de óxido de aluminio está intacta.

Sé que (por ejemplo) apretar mecánicamente las cosas, particularmente usando una arandela de seguridad con dientes, puede penetrar fácilmente la capa de óxido de aluminio, pero estoy buscando especificaciones de la industria o mejores prácticas para elegir arandelas y apretar los conectores para asegurar que esto suceda. Es posible que estos conectores a tierra también necesiten retirarse y reemplazarse cuando se realice el mantenimiento del equipo, y deseo proporcionar especificaciones para reinstalarlos para asegurarme de que esto se realice correctamente para garantizar que la capa de óxido de aluminio se perfore y se mantenga la conductividad.

Como ejemplo, me gustaría poder escribir en el manual de reparación, con cálculos basados ​​en las fuentes que puedo citar, algo como "reemplazar la arandela de seguridad por una nueva, número de pieza XXXXX, luego apretar el tornillo a YYYY Newton metros de torque, lo que asegurará una resistencia eléctrica al gabinete de menos de 2.5 mΩ. Verifíquelo tomando una medición de resistencia de cuatro puntos entre los puntos de prueba 17 y 29, que debe ser de 5.0 mΩ o menos ".

También me interesarían cosas como las grasas conductoras, que podría poner en pernos autorroscantes, que podrían funcionar particularmente bien en aluminio para evitar la formación de la capa de óxido, y luego podrían dejarse en su lugar.

¿Alguien puede ofrecer algunos consejos sobre los recursos que podría usar para aprender las mejores prácticas en el trabajo con aluminio como conductor, y que podría usar para desarrollar un conjunto de pautas para la reparación y retrabajo de conductores eléctricos en contacto con aluminio?


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No puedo responder con la autoridad que necesitas y deseas. Pero la idea del semental parece prometedora. Si el perno también tiene una especie de hombro, podría servir como punto de contacto para lo que sea que esté asegurando. Por lo tanto, tiene un conductor en contacto directo con un perno no de aluminio y un perno en contacto con el chasis de aluminio.
mkeith

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¿Podría posiblemente soldar jefes de acero al recinto?
Ignacio Vázquez-Abrams

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Al pintar aluminio, hay una técnica en la que aplica su imprimación a base de epoxi y luego la lija mientras está húmeda. Este lijado húmedo rompe la capa de óxido, pero como el epoxi está allí, no puede volver a formarse. No sé si ese es el cuento de una vieja esposa o no. Pero si coloca algún tipo de grasa conductora o simplemente un adhesivo simple en un tornillo autorroscante, parece que haría un buen contacto, y la capa de óxido nunca sería un problema.
mkeith

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No hace falta mucho esfuerzo para romper la capa de óxido (porque es muy delgada), para probarlo, coloque una moneda sobre el metal y presione ligeramente con una sonda multímetro, mida la resistencia al aluminio con la otra sonda, usted no necesitará presionar con fuerza para obtener un buen contacto, he visto muchas fuentes de alimentación encerradas en aluminio donde solo es un tornillo apretado a prueba de sacudidas en el chasis, parece funcionar bastante bien.
Sam

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Este es un requisito de equipo de aviónica normal. Sugeriría mirar MIL-HBK-419A.
Peter Smith

Respuestas:


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Voy a elaborar un poco para que esto se convierta en una respuesta.

mΩ

Hay una excelente encuesta de la NASA sobre los métodos utilizados a lo largo de los años y la justificación detrás de ellos.

Como ya se señaló, MIL-HDBK-419A Volumen 1 y Volumen 2 contienen una gran cantidad de asistencia de aplicaciones.

En cuanto al tema de la oxidación, es común utilizar un recubrimiento de conversión química para evitar que el aluminio se oxida tanto en los aviones como a bordo de los barcos; Esto tiene la ventaja de reducir los artefactos de corrosión en general, ya que una cara acoplada podría ser el mismo metal que el nuevo recubrimiento.

Tenga en cuenta que la corrosión galvánica (también conocida como la corrosión de metales disímiles) puede ser un problema importante en los aviones, y tratar de minimizar (o eliminar), ya que añade costes al operador del sistema debido a la corrosión galvánica será finalmente necesario realizar reparaciones.

No siempre es evidente que una gran cantidad de asistencia puede estar disponible para este tipo de problema, a menos que acaba de pasar a estar en (o ha estado en) una de las industrias que lo requieran.



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También puede probar la soldadura de descarga capacitiva o la soldadura de arco corto que se emplea actualmente para cajas eléctricas de acero y que también se puede hacer en aluminio. Este es un sistema muy rápido y seguro. En general, quién construye cajas para dispositivos electrónicos podría hacer esto, pregúntele. Recuerde también que la alúmina es muy frágil y el aluminio es muy blando, por lo que cuando aprieta un tornillo, la presión local rompe la capa y hace un buen contacto con el metal base.

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