Kuinka valita jäykkien kuparikiskojen ja taipuisten kuparifolioliitäjien välillä? Johtavuuden ja lämmön hajauttamisen tasapainon analyysi uusien energian sähköliitäntöjen välillä.

Uusien energiaajoneuvojen, energian varastointijärjestelmien, voimalaitteiden ja teollisuusautomaation aloilla sähköliittimet eivät ainoastaan ​​suorita virransiirtotehtävää, vaan ovat myös tärkeä osa lämmönhallintaa. Kun järjestelmän tehotiheys kasvaa jatkuvasti, tasapainon saavuttamisesta johtavuuden, lämmönpoistokapasiteetin, rakenteellisen vakauden ja asennuksen mukauttavuuden välillä on tullut kriittinen haaste sähköliitäntöjen suunnittelussa.

 

Tällä hetkellä alan kaksi eniten käytettyä johdinratkaisua ovat jäykät kuparikiskot ja joustavat kuparifolioliitokset. Vaikka molemmat on valmistettu erittäin johtavista kuparimateriaaleista, ne eroavat merkittävästi rakenteellisesta muodosta, lämmönhallintamekanismeista ja käyttöskenaarioista.

 

 

 

Jäykkä kuparikisko on jäykkä johdinrakenne, joka on muodostettu erittäin johtavista kuparilevyistä leimaamalla, taivuttamalla, poraamalla, CNC-työstöllä ja pintakäsittelyllä. Sitä käytetään laajalti akuissa, virranjakelujärjestelmissä, tehoelektroniikkalaitteissa sekä korkeajännitteisissä-siirto- ja jakelujärjestelmissä.

 

Integroidun kuparirakenteensa ansiosta sen sisäinen lämmönjohtamisreitti on jatkuva ja sen lämpövastus pieni, mikä mahdollistaa virran aikana syntyvän lämmön nopean johtumisen lämmönpoistorakenteeseen tai laitekoteloon. Siksi sitä käytetään laajalti-voimakkaiden nykyisten skenaarioiden yhteydessä.

Uudessa energiateollisuudessa jäykät kuparikiskot on tyypillisesti suunniteltu:

 

Akun pääpiirin kiskot
Sähkönjakeluyksikön liitäntäkiskot
DC-Linkkiyhteysrakenteet
Korkeajännitekiskojärjestelmät
Pienjännitekiskojärjestelmät
AC-virtakiskojohdinkokoonpanot

 

Suorituskykyisillä-kuparikiskoilla on tyypillisesti alhainen resistanssi ja erinomainen mekaaninen lujuus, mikä parantaa tehokkaasti järjestelmän toimintatehokkuutta.

 

 

Joustava kuparifolioliitin on joustava johdin, joka on valmistettu laminoimalla useita kerroksia erittäin{0}}ohutta kuparikalvoa diffuusio-, molekyylisidos- tai painesidontamenetelmillä.

 

Tyypillisiä tuotteita ovat mm.

 

Kuparifolio Joustava laminoitu kuparikisko
Laminoidut joustavat kuparikiskot
Joustava kuparifolioliitin
Kuparifolio joustavat virtakiskoliittimet
Tinattu kuparifolioliitin

 

Verrattuna jäykkään kuparikiskoon joustavat kuparifolioliittimet tarjoavat erinomaisen joustavuuden ja vaimentavat tehokkaasti tärinää, siirtymää ja lämpölaajenemisjännitystä, minkä vuoksi niitä käytetään laajasti dynaamisissa liitosjärjestelmissä.

 

Erityisesti uusissa energiaakkujärjestelmissä kuparifolioakun virtakiskoliitin kompensoi tehokkaasti kennokokoonpanon toleransseista sekä lämpölaajenemisesta ja -kutistumisesta aiheutuvia rakenteellisia muutoksia, mikä parantaa liitoksen luotettavuutta.

 

 

 

Jäykät kuparikiskot: Suunnattu lämmönjohtavuus

 

Jäykät kuparikiskot ovat tyypillisiä lämmönjohtavia rakenteita.

 

Kun virta kulkee johtimen läpi ja tuottaa lämpöä, lämpö siirtyy nopeasti kuparin sisäosaa pitkin jäähdytyslevyyn, jäähdytyselementtiin tai laitteen koteloon, jolloin muodostuu selkeä lämmönpoistoreitti.

 

Sen ominaisuuksia ovat:

Korkea lämmönjohtavuus
Alhainen lämpövastus
Suuri virran{0}}kantokyky
Soveltuu nestejäähdytysjärjestelmän suunnitteluun
Helpottaa kompaktien väyläsähkörakenteiden toteuttamista

 

Siksi tehomoduuleissa, inverttereissä, energian varastointimuuntimissa ja suurissa jakelukiskojärjestelmissä käytetään tyypillisesti jäykkiä kuparikiskoja pääasiallisena johtavana kantajana.

 

 

Taipuisissa kuparikalvoliittimissä on monikerroksinen kuparifoliorakenne, jonka pinta-ala on paljon suurempi kuin saman poikki-poikkipinta-alan omaavan kiinteän kuparikiskon.

 

Tämä rakenne tarjoaa seuraavat edut:

 

Suurempi ilmankosketusalue

Parempi luonnollinen konvektiojäähdytysteho

Suurempi lämpökapasiteetti

Ylivoimainen ohimenevän lämpötilan nousun puskurointikyky

 

Esimerkiksi Press Welding Foil -kisko- ja kuparikalvoliitosrakenteet voivat nopeasti haihduttaa lämpöä koko liitosalueella useiden kuparikalvokerrosten kautta, mikä vähentää paikallisten kuumien kohtien riskiä.

 

Siksi joustavat liitosrakenteet osoittavat tyypillisesti parempaa lämpöstabiilisuutta luonnollisissa lämmönpoistoolosuhteissa.

 

 

Kovakuparinen virtakiskosovellusskenaariot

 

Kovakupariset virtakiskot soveltuvat pääasiassa kiinteisiin liitäntäalueisiin, kuten:

 

Sarjakytkennät akkumoduulien välillä

Akussa on pääasialliset positiiviset ja negatiiviset lähtöliittimet
Sulakeliitäntäjärjestelmät
Johtavat kontaktorisillat
PDU-virranjakelujärjestelmät
PCS-energian varastointimuuntimet
Korkea{0}}jännitekytkinlaitteet

 

Koska näillä alueilla on kiinteät tilarakenteet ja ne on yleensä varustettu aktiivisilla jäähdytysjärjestelmillä, integroidut kupariväyläratkaisut sopivat paremmin.

 

 

Joustavia liitosrakenteita käytetään pääasiassa:

 

Kennopäätteiden liitännät

Sisäiset liitännät akkumoduulien sisällä

BMS-liitäntäjärjestelmät

Tärinäkompensaatioalueet

Lämpölaajenemisen kompensointialueet

Muuntajan liittimet

 

Esimerkiksi joustavat kuparifolion pehmeät liittimet sähkömuuntajille ja kuparifoliolla laminoidut joustavat liittimet muuntajille voivat tehokkaasti vaimentaa mekaanista rasitusta laitteiden käytön aikana, mikä parantaa pitkän{0}}käyttövarmuutta.

 

Tehoakkujen alalla New Energy Battery Copper Foil Flexible Connectors -liittimet ovat nousseet yhdeksi tärkeimmistä liitäntäratkaisuista.

 

 

 

Varsinaisessa teknisessä suunnittelussa nämä kaksi eivät sulje toisiaan pois, vaan ne tulisi konfiguroida järkevästi järjestelmävaatimusten mukaan.

Yleisesti ottaen voidaan harkita seuraavia periaatteita:

 

Jäykkien kuparikiskojen priorisointi:Korkea virtaluokitus; kiinteä rakenne; Vaatii alhaisen induktanssin suunnittelun; Varustettu nestejäähdytyksellä tai aktiivisella lämmönpoistojärjestelmällä; Minimaalinen vastuksen menetys.

Joustavien kuparikalvoliittimien priorisointi:Tärinä ympäristö; Siirtymän korvausvaatimukset; Lämpölaajenemis- ja -supistumisvaikutukset; Monimutkainen asennustila; Vaatii joustavan johdotuksen.

 

Suurissa-energian varastointijärjestelmissä ja uusissa energiaajoneuvojen alustoissa käytetään tyypillisesti jäykkien kuparikiskojen ja joustavien liittimien yhdistelmää parhaan tasapainon saavuttamiseksi johtavuuden ja mekaanisen luotettavuuden välillä jäykän-joustavan lähestymistavan avulla.

 

 

Kuparifoliolla joustavien liittimien suorituskyky riippuu suurelta osin hitsausprosessista.

 

Tällä hetkellä teollisuuden valtavirtaprosesseja ovat:

Diffuusio hitsaus; Molekyylihitsaus; Paine hitsaus; Ultraäänihitsaus.

Niistä ei{0}}pinnoitettuja taipuisia kuparikalvolaminoituja liittimiä ja laminoituja kalvoja joustavat kuparikiskot käyttävät tyypillisesti korkeapaineista{1}}diffuusiohitsausta, mikä saavuttaa metallurgisen sidoksen kuparikalvokerrosten välillä.

 

Tämä prosessi vähentää tehokkaasti:

Kosketusvastus; Kontakti lämpövastus; Paikallinen lämmitys; Energian menetys

Täten taipuisat kuparikalvoliittimet saavuttavat johtavuuden, joka on lähellä umpikuparisten kiskojen johtavuutta.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen 800 V{1}}korkeajännitealustojen, energian varastointijärjestelmien lisääntyvän kapasiteetin ja suuritehoisten-elektronisten laitteiden kehityksen myötä johtavat liitäntäjärjestelmät kehittyvät kohti suurempaa virrankantokykyä, parempaa integraatiota ja kevyempää painoa.

 

Tulevaisuuden sähköliitäntöjen suunnittelussa painotetaan enemmän:

Johtavuuden optimointi

Lämmönhallinnan yhteistoiminnallinen suunnittelu

Kevyiden rakenteiden kehittäminen

Modulaarinen valmistus

Korkean{0}}luotettavuuden joustavat liitännät

 

Olipa kyse perinteisistä jäykistä kuparisista virtakiskoista tai joustoliittimistä kuparikalvolla Busway Systemsille, ydintavoitteena on parantaa tehonsiirron tehokkuutta, vähentää lämpötilan nousun häviöitä ja varmistaa järjestelmän vakaan{0}}pitkäaikainen toiminta.

 

 

Jäykät kuparikiskot jajoustavat kuparifolioliittimetedustavat kahta erilaista sähköliitäntäkonseptia. Jäykät kuparikiskot ovat erinomaisia ​​korkean virransiirron ja suunnatun lämmönjohtavuuden suhteen, kun taas joustavat kuparifolioliittimet yhdistävät joustavuuden ja itsekuumenemisominaisuudet. Uusien energiaakkujen, energian varastointijärjestelmien, muuntajien ja tehoelektroniikkalaitteiden kaltaisissa sovelluksissa johdinrakenteiden järkevä valinta ja lämmönhallintajärjestelmien optimointi ovat avaintekijöitä järjestelmän tehokkuuden ja luotettavuuden parantamisessa. Teollisuuden korkean tehotiheyden ja korkean turvallisuuden vaatimukset nousevat jatkuvasti, joten jäykkien kuparikiskojen ja joustavien kuparikalvoliittimien synergistinen sovellus tulee tärkeä kehityssuunta tulevaisuuden sähköliitäntäjärjestelmille.