Analiza izolacijskih materijala za laminirane sabirnice: izbor i primjena fleksibilne i krute izolacije

Sa razvojem novih energetskih vozila, sistema za skladištenje energije, tranzita železnicom i industrijske energetske opreme, laminirane sabirnice se široko koriste zbog svoje niske induktivnosti, visoke pouzdanosti i kompaktne strukture. Bilo da se radi o sabirnici za EV, sabirnici akumulatora automobila ili kondenzatorskom sistemu sabirnica industrijskog{1}}klase, izbor izolacionog materijala direktno utiče na električne performanse proizvoda, vijek trajanja i nivo sigurnosti.

 

Za moderne automobilske sisteme sabirnica, izolacijski sloj ne služi samo kao izolacija provodnika, već također treba da ispuni zahtjeve za otpornost na toplinu, otpornost na napon, otpornost na plamen i dugotrajan{0}}pouzdan rad. Stoga je temeljno razumijevanje karakteristika fleksibilnih i krutih izolacijskih materijala ključno za dizajn i odabir sabirnica.

 

 

 

Trenutno većina laminiranih sabirnica koristi fleksibilnu izolacijsku strukturu od tankog{0}}filma, čvrsto vezujući izolacijski film za bakarni provodnik kroz proces laminacije. Ovaj proces efikasno smanjuje razmak provodnika, poboljšava integraciju sistema i osigurava odlične performanse izolacije sabirnica.

 

Poliester (PET) izolacijski materijal

PET je jedan od najčešće korištenih izolacijskih materijala, koji drži značajan tržišni udio u oblasti PET izolacije automobilskih sabirnica. Njegove glavne karakteristike uključuju:

Dugotrajna radna temperatura do 105 stepeni; Visoko izduženje, obično preko 100%, pogodno za složene strukture savijanja; Dobra mehanička žilavost i performanse oblikovanja; Visok relativni indeks praćenja (CTI); Dostupan u različitim debljinama za zadovoljavanje različitih nivoa napona; Odlična svojstva usporavanja plamena, ispunjavaju zahtjeve industrijske i automobilske primjene.

U novim energetskim sistemima za napajanje vozila, PET izolacijski slojevi se široko koriste u sabirnicama EV baterija, automobilskim uzemljenim sabirnicama i proizvodima Auto Bus Bar.

 

Poliimid (PI) izolacijski materijal

PI je izolacijski materijal visokih{0}}performansi,-otporan na visoke temperature sa kontinuiranom radnom temperaturom koja obično prelazi 200 stepeni.

U poređenju sa PET-om, PI ima sledeće karakteristike:

Vrhunska otpornost{0} na visoke temperature; Odlična inherentna otpornost na vatru; Veća mehanička krutost; Pogodnije za procese zavarivanja; Relativno veći trošak; Niži CTI od PET-a.

Stoga, u aplikacijama koje zahtijevaju zavarivanje kondenzatora, energetskih modula ili konektora, PI materijal se često koristi u novim energetskim filmskim kondenzatorskim sabirnicama i nekim sabirnicama za proizvode Power Capacitor.

 

Razlike između fleksibilne i krute izolacije

Fleksibilna izolacija se prvenstveno koristi za izolaciju površine bakrenih provodnika, formirajući potpunu izolacionu strukturu kroz laminaciju.

 

Njegove prednosti uključuju:

Omogućava potpuno zaptivanje ivica provodnika;

Pogodan je za složene trodimenzionalne konstrukcije-;

Efikasno smanjuje veličinu sistema;

Olakšava masovnu proizvodnju i automatiziranu proizvodnju.

 

S druge strane, kruta izolacija se uglavnom koristi za razmak i potporu između različitih slojeva provodnika.

Za sisteme visokog{0}}napona, sama fleksibilna izolacija često ne može ispuniti zahtjeve za distribuciju električnog polja i kontrolu djelomičnog pražnjenja; stoga su potrebni čvrsti izolacijski materijali za povećanje izolacijske udaljenosti.

 

tipično:

Približno 1 mm izolacionog razmaka je potrebno za svaki porast radnog napona od 1 kV;

Što je veći radni napon, veća je debljina krute izolacije;
Sistemi visokog{0}}napona obično koriste poliesterske ploče ojačane staklenim vlaknima kao strukturalni izolacijski sloj.

U dizajnu sabirnica visokog{0}}napona, kruta izolacija je ključna komponenta koja osigurava dugotrajan-stabilan rad, dok nisko-automobilski sistemi sa niskonaponskim sabirnicama obično ne zahtijevaju dodatne, teške krute izolacijske strukture.

 

 

 

Indeks relativne temperature (RTI)

RTI je važan pokazatelj dugoročne-otpornosti na toplinu izolacijskih materijala.

 

Relativni indeks praćenja (RTI) je definiran kao:

Temperatura na kojoj se mehanička i električna svojstva materijala smanjuju na 50% svojih početnih vrijednosti nakon približno 20.000 sati dugotrajnog-radnja.

 

Za dugotrajno-funkcionalne sisteme električnih vozila sa sabirnicom, RTI direktno utiče na vijek trajanja proizvoda.

općenito:

 

Za svakih 10 stupnjeva smanjenja temperature, vijek trajanja izolacije se otprilike udvostručuje;

Za svakih 10 stepeni povećanja temperature, životni vek izolacije se može skratiti za otprilike polovinu.

 

Stoga, prilikom dizajniranja sabirnice od kalajisane bakrene sabirnice za EV, moraju se sveobuhvatno razmotriti i rješenja za upravljanje toplinom i razredi izolacijskog materijala.

 

 

CTI odražava površinsku otpornost materijala na praćenje.

 

Kada je oprema izložena vlažnom, zagađenom ili{0}}naponskom okruženju tokom dužeg perioda, viša vrijednost CTI efektivno smanjuje rizik od površinskog puzanja.

 

Za industrijske sisteme za skladištenje energije, DC kondenzatorske sabirnice i velike kondenzatorske laminirane sabirnice, CTI je ključni parametar koji utiče na sigurnosni dizajn.

 

PET materijali obično imaju više CTI ocjene i stoga se više koriste u visokonaponskim-primjenama.

 

Izduženje predstavlja sposobnost materijala da održi svoja izolacijska svojstva pod napetosti.

Ovaj parametar direktno utiče na:

Performanse savijanja;
Kvalitet omotača rubova provodnika;
Stabilnost procesa zaptivanja;
Dugoročna-mehanička pouzdanost.

PET materijali obično imaju istezanje od preko 100%, dok su PI materijali oko 70%. Stoga je PET prikladniji za složene procese laminacije bakrenih provodnika.

 

 

Industrial Power Systems

Zahtjevi industrijske opreme za sabirnice prvenstveno se fokusiraju na visok napon i dug vijek trajanja.

 

Tipične karakteristike uključuju:

Radni napon obično između 1000V i 6000V;
Strogi zahtjevi za kontrolu djelomičnog pražnjenja;
Zahtjev za povećane krute izolacijske strukture;
Zahtjevi za velike puzne staze;
Vek trajanja od 20 do 25 godina ili više.

 

Stoga, visoko{0}}oprema za skladištenje energije, željeznički transport i veliki-sistemi za distribuciju električne energije obično koriste materijale visokog CTI i deblje izolacijske strukture za distributivne sabirnice.

 

 

 

Primjena novih energetskih vozila stavlja veći naglasak na smanjenje težine, korištenje prostora i kontrolu troškova.

Tipične karakteristike uključuju:

 

Nivoi napona su uglavnom ispod 800V;
Niži zahtjevi za djelomično pražnjenje;
Obično koriste fleksibilne laminirane izolacijske strukture;
Osetljiviji na težinu i zapreminu;
Životni vijek je općenito 5 do 10 godina.

 

Stoga, proizvodi kao što su BusBar Automobili, Automobilski konektori za napajanje i Automobili sa sabirnicom od limene ploče sve više koriste PET ili PI izolacijska rješenja kako bi zadovoljili zahtjeve kompaktnog dizajna.

 

 

Osim tehnologije laminirane izolacije, izolacija praškastim premazom također je uobičajeno rješenje.

 

Ovim postupkom postiže se ukupna zaštita izolacije formiranjem premaza od epoksidne smole na površini provodnika, a posebno je pogodan za strukturno složene pojedinačne provodnike.

 

Njegove prednosti uključuju:

Može pokriti složene geometrije;
Pogodno za ne-laminirane provodnike;
Dobra otpornost na koroziju;
Može ispuniti neke zahtjeve za niskonaponsku{0}}aplikaciju.

 

Međutim, za aplikacije sabirnica i električnih sabirnica koje zahtijevaju nisku induktivnost i veliku gustoću snage, tehnologija laminirane izolacije ostaje glavno rješenje.

 

 

 

Izolacijski materijali su ključna komponenta koja određuje performanse laminiranih sabirnica. PET i PI, kao najčešći fleksibilni izolacijski materijali, svaki imaju svoje prednosti u različitim scenarijima primjene. Za-industrijske sisteme visokog napona, RTI, CTI i krute izolacijske strukture treba sveobuhvatno razmotriti, dok je za sektor novih energetskih vozila fokus više na laganom dizajnu, korištenju prostora i efikasnosti proizvodnje.

 

Sa razvojemEV sabirnice, kondenzatorskih sabirnica i novih energetskih energetskih elektronskih uređaja, tehnologija izolacijskih materijala nastavit će se nadograđivati, pružajući sigurnija i efikasnija rješenja za buduće sisteme električnih priključaka velike snage i visoke{1}}pouzdanosti.