Laminoitujen virtakiskojen eristysmateriaalit – lyhyt keskustelu joustavasta ja jäykästä eristyksestä ja niiden parametreista

Laminoitu virtakisko on sähköliitäntäkomponentti, joka koostuu useista kerroksista johtimia ja eristemateriaaleja. Sitä käytetään laajalti suuritehoisissa-tehotiheyksissä-ja pienitehoisissa elektroniikkajärjestelmissä, kuten laminoiduissa matalan induktiivisissa virtakiskoissa ja kuparilaminoiduissa virtakiskoissa. Sen suunnittelun ydintavoite on parantaa järjestelmän yleistä tehokkuutta ja luotettavuutta optimoimalla sähkökentän jakautuminen ja parasiittisen induktanssin kolmiulotteisen rakenteen avulla täyttäen samalla korkean jännitteen ja suuren virran siirron vaatimukset. Tyypillisiä käyttökohteita ovat laminoidut virtakiskot suurtehomuuntimissa ja laminoidut virtakiskot DC-virranjakelujärjestelmissä.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rakenteellisesti laminoiduissa kiskoissa käytetään tyypillisesti joustavia eristemateriaaleja, jotka on laminoitu johtimilla johtavien perusyksiköiden muodostamiseksi. Tämä rakenne tunnetaan myös osittain laminoiduna virtakiskona tai monikerroksisena komposiittirakenteen liitoskiskona. Kuumapuristusprosessin aikana joustava eristysmateriaali kiinnittyy tiukasti johtimeen liimakerrosten kautta muodostaen tehokkaan tiivistyksen johtimen reunoihin, mikä säilyttää vakaan eristyskyvyn myös monimutkaisissa ympäristöissä. Yleisiä joustavia eristemateriaaleja ovat polyesteri (PET) ja polyimidi (PI), joista PET on laajimmin käytetty kolmikerroksisissa laminoiduissa virtakiskoissa ja standardoiduissa virtakiskotuotteissa sen kattavien suorituskykyetujen ansiosta.

 

Polyesterimateriaalit kestävät kohtalaista lämpötilaa (yleensä 105 astetta), ja ne säilyttävät vakaat mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet pitkäaikaisissa -lämpökiertoolosuhteissa. Sen venymä voi ylittää 100 %, mikä tekee siitä vähemmän alttiita repeytymiselle tai paksuuden pienenemiselle taivutuksen ja reunasidontan aikana. Lisäksi PET:llä on korkea suhteellinen seurantaindeksi (CTI), joka vähentää tehokkaasti ryömintäriskiä, ​​mikä on erityisen tärkeää korkeajännitesovelluksissa, kuten High Voltage Explosion{6}}Invertter-virtakiskoissa. Vaikka PET täyttää palosuojausluokitukset (esim. V0), sitä on saatavana myös eri paksuuksina (esim. 50 μm - 350 μm), jotta se mukautuu erilaisiin jännitetasoihin ja rakenteellisiin suunnitteluvaatimuksiin, mikä tarjoaa suurta monipuolisuutta sovelluksissa, kuten laminoidut virtakiskot kolmelle tasoinvertterille ja räätälöidyt laminoidut virtakiskot IGBT:ille.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sitä vastoin polyimidimateriaalit (PI) ovat tehokkaita eristemateriaaleja, joilla on korkeampi lämpötilankesto (RTI tyypillisesti yli 200 astetta), joten ne soveltuvat sovelluksiin, joihin liittyy korkean lämpötilan hitsaus- tai suuria paikallisia lämpökuormia, kuten kondensaattoreita tai elektronisten komponenttien hitsausta sisältäviin rakenteisiin sähköautojen laminoiduissa kiskoissa. PI-materiaaleilla on suurempi mekaaninen jäykkyys, ja ne ovat vähemmän alttiita rentoutumiselle pitkäaikaisessa rasituksessa, mikä auttaa säilyttämään tiivistetyn rakenteen vakauden. Niiden CTI-suorituskyky on kuitenkin suhteellisen alhainen, mikä vaatii yleensä suuremman ryömintäetäisyyden suunnittelun, mikä tekee niistä sopivampia keski-- ja matala{7}}jännitteisiin ympäristöihin, kuten joihinkin DC-linkkikondensaattorilaminoituihin väyläsovelluksiin tai DC-tukikondensaattorilaminaattiväyläsovelluksiin.

 

Täydellisessä laminoidussa virtakiskojärjestelmässä joustavaa eristystä käytetään pääasiassa sähköeristykseen ja johdinkerrosten väliseen tiivistykseen, kun taas jäykkiä eristemateriaaleja käytetään rakenteelliseen tukeen ja sähköeristykseen virtakiskokokoonpanojen välillä. Jäykän eristeen paksuus liittyy yleensä suoraan järjestelmän jännitetasoon; yleinen suunnitteluperiaate on noin 1 mm jäykkää eristemateriaalia kilovolttia kohden. Korkea-jännitejärjestelmissä, kuten laminoiduissa virtakiskoissa suuria-kapasiteetin taka-takaisin-muuntimia varten tai invertterivirtakiskot rautatie- ja metrojärjestelmiin, jäykkiä eristekerroksia, joiden paksuus on 1–6 mm, vaaditaan yleensä osittaisen purkauksen hallinnan ja pitkäaikaisen -luotettavan toiminnan vaatimusten täyttämiseksi.

 

Mitä tulee keskeisiin suorituskykyparametreihin, suhteellinen lämpötilaindeksi (RTI) ja suhteellinen seurantaindeksi (CTI) ovat tärkeitä indikaattoreita eristemateriaalien arvioinnissa. RTI mittaa materiaalin kykyä ylläpitää suorituskykyä pitkäaikaisissa lämpövanhenemisolosuhteissa; sen elinkaaren arviointi perustuu tyypillisesti yli 20 000 tuntia kestäviin nopeutettuihin ikääntymistesteihin ja seuraa eksponentiaalista suhdetta lämpötilan ja käyttöiän välillä. CTI heijastaa materiaalin kykyä jäljittää saastuneissa ympäristöissä ja on ratkaisevan tärkeä ryömintäetäisyyden suunnittelussa korkeajännitejärjestelmissä. Lisäksi materiaalin venyminen vaikuttaa suoraan sen sopeutumiskykyyn käsittelyn aikana ja on yksi keskeisistä parametreistä arvioitaessa tiivistyskykyä ja mekaanista luotettavuutta.

 

Laminoitujen virtakiskojen eristysmateriaalien suorituskykyvaatimukset vaihtelevat merkittävästi eri käyttöalueilla. Teollisissa korkeajännitesovelluksissa, kuten High Voltage Explosion-Proof Invertterikiskoissa tai suurissa-tehomuunnosjärjestelmissä, käyttöjännitteet vaihtelevat tyypillisesti välillä 1000V–6000V. Nämä sovellukset vaativat erittäin korkeita osittaisen purkauksen hallinnan, sähköeristyksen suorituskyvyn ja pitkän -käyttöiän vaatimuksia. Siksi tarvitaan joustavien ja jäykkien eristysmallien yhdistelmä, ja korkean CTI:n materiaalit ovat parempi valinta. Uusien energia-ajoneuvojen alalla, kuten sähköautojen ohjausjärjestelmien korkean lämmönjohtavuuden metalloiduissa kalvokondensaattoriväylissä, järjestelmän jännitteet ovat tyypillisesti alle 800 V. Eristyksen suorituskykyvaatimukset ovat suhteellisen alhaisemmat, ja painotetaan enemmän kevyttä rakennetta, lämmönkestävyyttä ja kokoonpanoprosessien yhteensopivuutta. Siksi PI-materiaalit tarjoavat tiettyjä etuja tietyissä hitsatuissa rakenteissa.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lisäksi joissakin ei--laminoiduissa rakenteissa tai yksijohtimissa{1}}sovelluksissa voidaan käyttää myös jauhemaalattua eristystä, eli jauhemaalattuja-laminoituja virtakiskoja, joissa on eristepinnoitteen paksuusalueet 0,2–3,00 mm. Tämä menetelmä soveltuu monimutkaisten johtimien eristämiseen, hyvän pinnan peittävyyden ja tiivistyksen saavuttamiseksi. Kuitenkin, koska johtimien reunojen ja terävien kulmien eristyksen yhtenäisyyttä on vaikea hallita, sitä ei yleensä käytetä -tarkkuuslaminoiduissa virtakiskojärjestelmissä, kuten vaativissa sovelluksissa, kuten räätälöity kupariinvertterilaminoitu virtakisko sähköasennusta varten.

 

Kaiken kaikkiaan laminoitujen virtakiskojen, kuten tyypillisten Laminoitujen virtakiskojen passiivisten elektronisten komponenttien, suorituskyky riippuu suuresti eristemateriaalien valinnasta ja rakennesuunnittelusta. Sovittamalla sopivasti joustavia ja jäykkiä eristemateriaaleja ja harkitsemalla erityisiä käyttöskenaarioita (esimLaminoidut virtakiskot monimutkaisiin virtakiskoasennuksiin), suurempi tehotiheys ja järjestelmäintegraatio voidaan saavuttaa samalla kun varmistetaan sähköturvallisuus.