Электр қуатын өндіру қалақтарында қолданылатын мыс кеңейтілген тор (әдетте жел турбинасының қалақтарына немесе күн фотоэлектрлік модульдеріндегі қалақ тәрізді құрылымдарға сілтеме жасайды) электр өткізгіштігін қамтамасыз етуде, құрылымдық тұрақтылықты арттыруда және энергия өндіру тиімділігін оңтайландыруда негізгі рөл атқарады. Оның функцияларын электр энергиясын өндіру жабдығының түріне (жел энергиясы/фотоэлектрлік) қарай егжей-тегжейлі талдау қажет. Төменде сценарийге қатысты интерпретация берілген:
1. Жел турбинасы қалақтары: мыс кеңейтілген тордың негізгі рөлдері – найзағайдан қорғау және құрылымдық бақылау
Жел турбинасының қалақтары (көбінесе шыны талшықты/көміртекті талшықты композициялық материалдардан жасалған, ұзындығы ондаған метрге дейін) жоғары биіктікте найзағай соғуына бейім құрамдас бөліктер болып табылады. Бұл сценарийде мыс кеңейтілген тор негізінен «найзағайдан қорғау» және «денсаулықты бақылау» қосарлы функцияларын орындайды. Арнайы рөлдер келесідей бөлінеді:
1.1 Найзағайдан қорғау: найзағайдың зақымдануын болдырмау үшін пышақтың ішінде «өткізгіш жолды» салу
1.1.1 Дәстүрлі металл найзағайлардың жергілікті қорғанысын ауыстыру
Дәстүрлі найзағайдан қорғау пышақ ұшындағы металл найзағай сөндіргішіне негізделген. Дегенмен, пышақтың негізгі корпусы оқшаулағыш композиттік материалдардан жасалған. Найзағай соққан кезде, ток ішінде «қадамдық кернеу» пайда болуы мүмкін, ол пышақтың құрылымын бұзуы немесе ішкі тізбекті күйдіруі мүмкін. Мыс кеңейтілген тор (әдетте пышақтың ішкі қабырғасына бекітілген немесе композиттік материал қабатына салынған жұқа мыс тоқылған тор) пышақ ішінде үздіксіз өткізгіш желіні құра алады. Ол пышақтың ұшын тоқтататын құрылғы қабылдаған найзағай тогын пышақ түбіндегі жерге қосу жүйесіне біркелкі өткізіп, пышақты бұзуы мүмкін ток концентрациясын болдырмайды. Сонымен қатар, ол ішкі сенсорларды (мысалы, кернеу сенсорлары мен температура сенсорлары) найзағайдың зақымдануынан қорғайды.
1.1.2 Найзағай ұшқындарының пайда болу қаупін азайту
Мыстың тамаша электрөткізгіштігі бар (бар болғаны 1,72×10⁻⁸Ω кедергісі бар)・м, алюминий мен темірден әлдеқайда төмен). Ол найзағай тоғын жылдам өткізеді, пышақ ішінде қалған токтан пайда болатын жоғары температуралық ұшқындарды азайтады, пышақ композициялық материалдарын тұтандырмайды (кейбір шайыр негізіндегі композиттік материалдар жанғыш) және жүздің жану қаупін азайтады.
1.2 Құрылымдық денсаулықты бақылау: «Сезімдеуші электрод» немесе «Сигналдарды тасымалдаушы» ретінде қызмет етеді
1.2.1 Кірістірілген сенсорлардың сигналдарын жіберуге көмектесу
Заманауи жел турбинасы қалақтары жарықтар мен шаршау зақымдануларының бар-жоғын анықтау үшін нақты уақыт режимінде өздерінің деформациясын, дірілін, температурасын және басқа параметрлерін бақылауы керек. Пышақтардың ішіне көптеген микро-датчиктер имплантацияланады. Мыс кеңейтілген торды сенсорлардың «сигнал беру желісі» ретінде пайдалануға болады. Мыс тордың төмен қарсылық сипаттамасы қалааралық тарату кезінде бақылау сигналдарының әлсіреуін азайтады, қалақ түбіндегі бақылау жүйесі пышақ ұшы мен пышақ корпусының денсаулық деректерін дәл қабылдай алатынын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, мыс тордың торлы құрылымы датчиктермен «таратылған бақылау желісін» құра алады, бұл пышақтың бүкіл аймағын қамтиды және соқыр нүктелерді бақылауды болдырмайды.
1.2.2 Композиттік материалдардың антистатикалық қабілетін арттыру
Пышақ жоғары жылдамдықпен айналғанда, ол статикалық электр энергиясын өндіру үшін ауаға үйкеледі. Тым көп статикалық электр жинақталса, ол ішкі сенсор сигналдарына кедергі келтіруі немесе электрондық компоненттерді бұзуы мүмкін. Мыс кеңейтілген тордың өткізгіш қасиеті нақты уақыт режимінде жерге қосу жүйесіне статикалық электр тогын өткізе алады, қалақ ішіндегі электростатикалық тепе-теңдікті сақтайды және бақылау жүйесі мен басқару тізбегінің тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді.
2. Күн фотоэлектрлік модульдері (пышақ тәрізді құрылымдар): мыс кеңейтілген тордың негізгі рөлдері – электр өткізгіштігі және энергия өндіру тиімділігін оңтайландыру
Кейбір күн фотоэлектрлік жабдықтарында (мысалы, икемді фотоэлектрлік панельдер және фотоэлектрлік плиткалардың «пышақ тәрізді» қуат өндіру қондырғылары) мыс кеңейтілген тор негізінен дәстүрлі күміс паста электродтарын ауыстыру немесе көмектесу үшін пайдаланылады, өткізгіштік тиімділігін және құрылымдық беріктігін арттырады. Арнайы рөлдер келесідей:
2.1 Ағымдағы жинау және беру тиімділігін арттыру
2.1.1 Дәстүрлі күміс пастасын алмастыратын «төмен шығынды өткізгіш ерітінді»
Фотоэлектрлік модульдердің өзегі кристалды кремний элементі болып табылады. Электродтар жасуша тудыратын фотогенерацияланған токты жинау үшін қажет. Дәстүрлі электродтар көбінесе күміс пастаны пайдаланады (ол жақсы өткізгіштікке ие, бірақ өте қымбат). Мыс кеңейтілген тор (өткізгіштігі күміске жақын және құны күмістің шамамен 1/50 ғана) тиімді ток жинау желісін құру үшін ұяшық бетін «тор құрылымы» арқылы жабуы мүмкін. Мыс тордың тор саңылаулары жарықтың қалыпты өтуіне мүмкіндік береді (клетканың жарық қабылдайтын аймағын бөгемей), сонымен қатар тор желілері ұяшықтың әртүрлі бөліктерінде шашыраңқы токты тез жинай алады, ток беру кезінде «қатар кедергінің жоғалуын» азайтады және фотоэлектрлік модульдің электр энергиясын өндірудің жалпы тиімділігін арттырады.
2.1.2 Иілгіш фотоэлектрлік модульдердің деформация талаптарына бейімделу
Икемді фотоэлектрлік панельдер (мысалы, қисық шатырларда және портативті жабдықта қолданылатындар) иілу сипаттамаларына ие болуы керек. Дәстүрлі күміс паста электродтарын (олар сынғыш және майысқан кезде оңай сындырады) бейімдеу мүмкін емес. Дегенмен, мыс торы жақсы икемділік пен икемділікке ие, ол икемді ұяшықпен синхронды түрде иілуге қабілетті. Иілуден кейін ол электрод сынуынан туындаған электр қуатын өндірудің бұзылуын болдырмай, тұрақты өткізгіштігін сақтайды.
2.2 Фотоэлектрлік модульдердің құрылымдық беріктігін арттыру
2.2.1 Қоршаған ортаның коррозиясына және механикалық зақымдалуына қарсы тұру
Фотоэлектрлік модульдер ұзақ уақыт бойы ашық ауада (жел, жаңбыр, жоғары температура және жоғары ылғалдылық) әсер етеді. Дәстүрлі күміс паста электродтары су буы мен тұздың әсерінен оңай коррозияға ұшырайды (жағалау аймақтарында), нәтижесінде өткізгіштік төмендейді. Мыс торы бетін жабу арқылы (мысалы, қалайы және никельмен қаптау) коррозияға төзімділігін одан әрі жақсарта алады. Сонымен қатар, мыс тордың торлы құрылымы сыртқы механикалық әсерлердің кернеуін (мысалы, бұршақ пен құмның соғуы) тарата алады, шамадан тыс жергілікті кернеу салдарынан ұяшықтың сынуын болдырмайды және фотоэлектрлік модульдің қызмет ету мерзімін ұзартады.
2.2.2 Жылудың таралуына көмектесу және температураның жоғалуын азайту
Фотоэлектрлік модульдер жұмыс кезінде жарықты сіңіру есебінен жылу шығарады. Тым жоғары температура «температура коэффициентінің жоғалуына» әкеледі (кристалды кремний жасушаларының қуат өндіру тиімділігі температураның әрбір 1℃ жоғарылауы үшін шамамен 0,4%-0,5%-ға төмендейді). Мыстың тамаша жылу өткізгіштігі бар (жылу өткізгіштігі 401 Вт/(м・K), күміс пастасына қарағанда әлдеқайда жоғары). Мыс кеңейтілген торды ұяшықта пайда болатын жылуды модуль бетіне жылдам өткізу және ауа конвекциясы арқылы жылуды тарату, модульдің жұмыс температурасын төмендету және температураның жоғалуынан туындаған тиімділік жоғалуын азайту үшін «жылу тарату арнасы» ретінде пайдалануға болады.
3. Мыс кеңейтілген торға арналған «мыс материалын» таңдаудың негізгі себептері: қуат өндіруші қалақтардың өнімділік талаптарына бейімделу
Электр қуатын өндіруші қалақтардың мыс кеңейтілген торларына қатаң өнімділік талаптары бар және мыстың өзіне тән сипаттамалары осы талаптарға тамаша сәйкес келеді. Арнайы артықшылықтар келесі кестеде көрсетілген:
| Негізгі талап | Мыс материалының сипаттамалары |
| Жоғары электрөткізгіштік | Мыстың кедергісі өте төмен (күміске қарағанда ғана төмен), ол найзағай тоғын (жел энергиясы үшін) немесе фотогенерацияланған токты (фотоэлектрлік электр энергиясы үшін) тиімді өткізіп, энергия шығынын азайтады. |
| Жоғары икемділік пен икемділік | Ол жел турбинасы қалақтарының деформациясына және фотоэлектрлік модульдердің иілу талаптарына бейімделіп, сынуды болдырмайды. |
| Жақсы коррозияға төзімділік | Мыс ауада тұрақты мыс оксидінің қорғаныш пленкасын жасау оңай, және оның коррозияға төзімділігін қаптау арқылы одан әрі жақсартуға болады, бұл оны сыртқы орталарға жарамды етеді. |
| Тамаша жылу өткізгіштік | Ол фотовольтаикалық модульдердің жылу диссипациясына көмектеседі және температураның жоғалуын азайтады; сонымен бірге найзағай соғуы кезінде жел турбинасы қалақтарының жергілікті жоғары температурада жануын болдырмайды. |
| Шығындық тиімділік | Оның өткізгіштігі күміске жақын, бірақ оның құны күмістен әлдеқайда төмен, бұл электр қуатын өндіру пышақтарының өндірістік құнын айтарлықтай төмендетуі мүмкін. |
Қорытындылай келе, электр қуатын өндіру қалақтарындағы мыс кеңейтілген тор «әмбебап компонент» емес, бірақ жабдық түріне (жел қуаты/фотоэлектрлік) сәйкес мақсатты рөл атқарады. Жел турбинасының қалақтарында ол жабдықтың қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін «найзағайдан қорғау + денсаулықты бақылауға» бағытталған; фотоэлектрлік модульдерде ол электр қуатын өндіру тиімділігі мен қызмет мерзімін жақсарту үшін «жоғары тиімді өткізгіштік + құрылымдық беріктікке» назар аударады. Оның функцияларының мәні «энергия өндіруші жабдықтың қауіпсіздігін, тұрақтылығын және жоғары тиімділігін қамтамасыз ету» үш негізгі мақсатқа айналады және мыс материалының сипаттамалары осы функцияларды жүзеге асырудың негізгі тірегі болып табылады.
Жіберу уақыты: 29 қыркүйек 2025 ж