Laminoitujen virtakiskojen eristysmateriaalien analyysi: joustavan ja jäykän eristeen valinta ja käyttö

Uusien energiaajoneuvojen, energian varastointijärjestelmien, raideliikenteen ja teollisuuden voimalaitteiden kehittämisessä laminoituja virtakiskoja käytetään laajalti niiden alhaisen induktanssin, korkean luotettavuuden ja kompaktin rakenteensa vuoksi. Olipa kyseessä sähköautojen virtakisko, auton akun virtakisko tai teollisuus-luokan kondensaattorikiskojärjestelmä, eristysmateriaalin valinta vaikuttaa suoraan tuotteen sähköiseen suorituskykyyn, käyttöikään ja turvallisuustasoon.

 

Nykyaikaisissa autojen virtakiskojärjestelmissä eristyskerros ei toimi vain johtimen eristyksenä, vaan sen on myös täytettävä lämmönkestävyyttä, jännitekestävyyttä, palonestokykyä ja pitkäaikaista{0}}luotettavuutta koskevat vaatimukset. Siksi joustavien ja jäykkien eristemateriaalien ominaisuuksien perusteellinen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää kiskojen suunnittelussa ja valinnassa.

 

 

 

Tällä hetkellä useimmat laminoidut virtakiskot käyttävät joustavaa ohut{0}}kalvoeristysrakennetta, joka liittää eristekalvon tiukasti kuparijohtimeen laminointiprosessin kautta. Tämä prosessi vähentää tehokkaasti johtimien etäisyyttä, parantaa järjestelmän integrointia ja varmistaa erinomaisen virtakiskoeristyksen.

 

Polyesteri (PET) eristysmateriaali

PET on yksi laajimmin käytetyistä eristysmateriaaleista, ja sillä on merkittävä markkinaosuus autojen PET-eristealalla. Sen tärkeimmät ominaisuudet sisältävät:

Pitkä{0}}käyttölämpötila jopa 105 astetta ; Korkea venymä, tyypillisesti yli 100 %, sopii monimutkaisiin taivutusrakenteisiin; Hyvä mekaaninen sitkeys ja muovauskyky; Korkea suhteellinen seurantaindeksi (CTI); Saatavana eri paksuuksina eri jännitetasojen täyttämiseksi; Erinomaiset palonestoominaisuudet, jotka täyttävät teollisuuden ja autoteollisuuden vaatimukset.

Uusissa energiaajoneuvojen tehojärjestelmissä PET-eristekerroksia käytetään laajalti sähköautojen akkukiskoissa, Automotive Ground Bus Bars ja Auto Bus Bar -tuotteissa.

 

Polyimidi (PI) eristysmateriaali

PI on -suorituskykyinen, korkeaa-lämpötiloja kestävä eristemateriaali, jonka jatkuva käyttölämpötila on tyypillisesti yli 200 astetta.

PET:hen verrattuna PI:llä on seuraavat ominaisuudet:

Erinomainen korkean{0}}lämpötilan kestävyys; Erinomainen luontainen palonestokyky; Korkeampi mekaaninen jäykkyys; Soveltuu paremmin hitsausprosesseihin; Suhteellisen korkeammat kustannukset; Alempi CTI kuin PET.

Siksi sovelluksissa, jotka vaativat kondensaattoreiden, tehomoduulien tai liittimien hitsaamista, PI-materiaalia käytetään usein uuden energian ajoneuvojen kalvokondensaattorikiskoissa ja joissakin tehokondensaattorituotteiden virtakiskoissa.

 

Erot joustavan ja jäykän eristyksen välillä

Joustavaa eristettä käytetään ensisijaisesti kuparijohtimien pinnan eristämiseen, jolloin laminoinnin avulla muodostuu täydellinen eristerakenne.

 

Sen etuja ovat:

Se mahdollistaa johtimen reunojen täydellisen tiivistämisen;

Se sopii monimutkaisiin kolmiulotteisiin{0}}rakennesuunnitelmiin;

Se pienentää tehokkaasti järjestelmän kokoa;

Se helpottaa massatuotantoa ja automatisoitua valmistusta.

 

Jäykkää eristystä sen sijaan käytetään pääasiassa eri johdinkerrosten väliin ja tukemiseen.

Korkeajännitejärjestelmissä joustava eristys ei useinkaan täytä sähkökentän jakautumisen ja osittaisen purkausohjauksen vaatimuksia. siksi tarvitaan jäykkiä eristemateriaaleja eristysetäisyyden pidentämiseksi.

 

Tyypillisesti:

Noin 1 mm eristysväliä tarvitaan jokaista 1 kV käyttöjännitteen lisäystä kohti;

Mitä suurempi käyttöjännite, sitä suurempi on jäykän eristeen paksuus;
Korkeajännitejärjestelmissä käytetään tyypillisesti lasikuituvahvisteisia polyesterilevyjä rakenteellisena eristekerroksena.

Korkeajännitteisten virtakiskojen suunnittelussa jäykkä eristys on tärkeä osa-pitkäaikaista vakaata toimintaa, kun taas pienjännitekiskojärjestelmät eivät yleensä vaadi ylimääräisiä raskaita jäykkiä eristerakenteita.

 

 

 

Suhteellinen lämpötilaindeksi (RTI)

RTI on tärkeä indikaattori{0}}eristysmateriaalien pitkän aikavälin lämmönkestävyydestä.

 

Suhteellinen seurantaindeksi (RTI) määritellään seuraavasti:

Lämpötila, jossa materiaalin mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet laskevat 50 prosenttiin alkuperäisistä arvoistaan ​​noin 20 000 tunnin pitkän{3}}käytön jälkeen.

 

Pitkäkestoisissa-virtakiskojärjestelmissä RTI vaikuttaa suoraan tuotteen käyttöikään.

Yleensä:

 

Jokaista 10 asteen lämpötilan laskua kohti eristeen käyttöikä noin kaksinkertaistuu;

Jokaista 10 asteen lämpötilan nousua kohden eristeen käyttöikä voi lyhentyä noin puolella.

 

Siksi sähköautoihin tinattua kuparikiskoa suunniteltaessa tulee sekä lämmönhallintaratkaisut että eristemateriaalilajit huomioida kokonaisvaltaisesti.

 

 

CTI heijastaa materiaalin pinnan kestävyyttä seurantaa vastaan.

 

Kun laite altistuu kostealle, saastuneelle tai korkean

 

Teollisissa energian varastointijärjestelmissä, DC-kondensaattorikiskoissa ja suurissa kondensaattorilaminointikiskoissa CTI on keskeinen parametri, joka vaikuttaa turvallisuussuunnitteluun.

 

PET-materiaaleilla on yleensä korkeammat CTI-luokitukset, ja siksi niitä käytetään laajemmin{0}}korkeajännitesovelluksissa.

 

Venymä edustaa materiaalin kykyä säilyttää eristysominaisuudet jännityksen alaisena.

Tämä parametri vaikuttaa suoraan:

Taivutus suorituskyky;
Johtimen reunan kääreen laatu;
Tiivistysprosessin vakaus;
Pitkäaikainen{0}}mekaaninen luotettavuus.

PET-materiaalien venymä on tyypillisesti yli 100 %, kun taas PI-materiaalien venymä on noin 70 %. Siksi PET soveltuu paremmin monimutkaisiin kuparijohtimien laminointiprosesseihin.

 

 

Teollisuuden sähköjärjestelmät

Teollisuuden laitteiden vaatimukset virtakiskoille keskittyvät ensisijaisesti korkeaan jännitteeseen ja pitkään käyttöikään.

 

Tyypillisiä ominaisuuksia ovat:

Käyttöjännite tyypillisesti välillä 1000V ja 6000V;
Tiukat vaatimukset osittaiselle tyhjennysohjaukselle;
Vaatimus kohonneista jäykistä eristysrakenteista;
Korkeat ryömintäetäisyysvaatimukset;
Käyttöikä 20-25 vuotta tai enemmän.

 

Siksi korkeajännitteiset energian varastointilaitteet, rautatiekuljetukset ja suuret-voimanjakelujärjestelmät käyttävät yleensä suuria CTI-materiaaleja ja paksumpia eristysrakenteita jakelukiskoissa.

 

 

 

Uusissa energiaajoneuvojen sovelluksissa painotetaan enemmän keveyttä, tilankäyttöä ja kustannusten hallintaa.

Tyypillisiä ominaisuuksia ovat:

 

Jännitetasot ovat yleensä alle 800 V;
Pienemmät vaatimukset osittaiselle purkamiselle;
Tyypillisesti käytetään joustavia laminoituja eristerakenteita;
Herkempi painolle ja tilavuudelle;
Elinikä on yleensä 5-10 vuotta.

 

Siksi tuotteet, kuten virtakiskoautot, autojen virtaliittimet ja tina{0}}levykiskoautot, käyttävät yhä enemmän PET- tai PI-eristysratkaisuja kompaktien suunnitteluvaatimusten täyttämiseksi.

 

 

Laminoidun eristystekniikan lisäksi jauhemaalauseristys on yleinen ratkaisu.

 

Tällä menetelmällä saavutetaan yleinen eristyssuoja muodostamalla epoksihartsipinnoite johtimen pinnalle, ja se sopii erityisen hyvin rakenteellisesti monimutkaisille yksittäisille johtimille.

 

Sen etuja ovat:

Voi kattaa monimutkaisia ​​geometrioita;
Soveltuu ei--laminoiduille johtimille;
Hyvä korroosionkestävyys;
Voi täyttää jotkin matalajännitteisten{0}}sovellusten vaatimukset.

 

Alhaista induktanssia ja suurta tehotiheyttä vaativissa Automotive BusBar- ja virtakiskosähköajoneuvojen sovelluksissa laminoitu eristystekniikka on kuitenkin edelleen yleisin ratkaisu.

 

 

 

Eristysmateriaalit ovat tärkeä komponentti laminoitujen virtakiskojen suorituskyvyn määrittämisessä. Yleisimpinä joustavina eristemateriaaleina PET:llä ja PI:llä on kummallakin omat etunsa erilaisissa käyttöskenaarioissa. Korkeajännitteisissä teollisuusjärjestelmissä RTI, CTI ja jäykät eristysrakenteet on harkittava kattavasti, kun taas uusien energiaajoneuvojen alalla painopiste on enemmän kevyessä suunnittelussa, tilankäytössä ja tuotannon tehokkuudessa.

 

Kehittämisen kanssaEV kiskot, kondensaattorikiskot ja uudet energiatehoelektroniikkalaitteet, eristysmateriaaliteknologian päivityksiä jatketaan, mikä tarjoaa turvallisempia ja tehokkaampia ratkaisuja tuleviin suuritehoisiin ja erittäin{1}}luotettaviin sähköliitäntäjärjestelmiin.