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

S razvojem novih energetskih vozila, sustava za pohranu energije, željezničkog prijevoza i industrijske energetske opreme, laminirane sabirnice naširoko se koriste zbog svoje niske induktivnosti, visoke pouzdanosti i kompaktne strukture. Bilo da se radi o sabirnici za EV, sabirnici za automobilski akumulator ili industrijskom-kondenzatorskom sustavu sabirnica, izbor izolacijskog materijala izravno utječe na električnu izvedbu proizvoda, vijek trajanja i razinu sigurnosti.

 

Za moderne automobilske sustave sabirnica, izolacijski sloj ne služi samo kao izolacija vodiča, već također mora zadovoljiti zahtjeve za otpornost na toplinu, otpornost na napon, otpornost na plamen i-dugotrajni pouzdan rad. Stoga je temeljito razumijevanje karakteristika fleksibilnih i krutih izolacijskih materijala ključno za dizajn i odabir sabirnica.

 

 

 

Trenutačno većina laminiranih sabirnica koristi fleksibilnu izolacijsku strukturu tankog -sloja, čvrsto spajajući izolacijski film s bakrenim vodičem postupkom laminiranja. Ovaj proces učinkovito smanjuje razmak između vodiča, poboljšava integraciju sustava i osigurava izvrsne performanse izolacije sabirnica.

 

Poliester (PET) izolacijski materijal

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

Dugotrajna-radna temperatura do 105 stupnjeva; Visoko rastezanje, obično preko 100%, pogodno za složene strukture savijanja; Dobra mehanička žilavost i performanse oblikovanja; Visok relativni indeks praćenja (CTI); Dostupan u različitim debljinama za različite razine napona; Izvrsna svojstva usporavanja plamena, ispunjavajući zahtjeve industrijske i automobilske primjene.

U novim energetskim sustavima za vozila s energijom, PET izolacijski slojevi naširoko se koriste u sabirnicama EV baterija, automobilskim zemaljskim sabirnicama i proizvodima za automatske sabirnice.

 

Poliimidni (PI) izolacijski materijal

PI je izolacijski materijal visokih-učinkovitosti, otporan na visoke-temperature s trajnom radnom temperaturom koja obično prelazi 200 stupnjeva.

U usporedbi s PET-om, PI ima sljedeće karakteristike:

Vrhunska otpornost-na visoke temperature; Izvrsna inherentna otpornost na plamen; Veća mehanička krutost; Pogodnije za postupke zavarivanja; Relativno veći trošak; Niži CTI nego PET.

Stoga se u aplikacijama koje zahtijevaju zavarivanje kondenzatora, energetskih modula ili konektora, PI materijal često koristi u sabirnicama filmskih kondenzatora za vozila New Energy i nekim sabirnicama za proizvode energetskih kondenzatora.

 

Razlike između fleksibilne i krute izolacije

Fleksibilna izolacija prvenstveno se koristi za izolaciju površine bakrenih vodiča, tvoreći cjelovitu izolacijsku strukturu laminacijom.

 

Njegove prednosti uključuju:

Omogućuje potpuno brtvljenje rubova vodiča;

Prikladan je za složene tro{0}}dimenzionalne konstrukcijske dizajne;

Učinkovito smanjuje veličinu sustava;

Olakšava masovnu proizvodnju i automatiziranu proizvodnju.

 

Kruta izolacija, s druge strane, uglavnom se koristi za razmak i podršku između različitih slojeva vodiča.

Za visoko{0}}naponske sustave, sama fleksibilna izolacija često ne može ispuniti zahtjeve za distribuciju električnog polja i kontrolu djelomičnog pražnjenja; stoga su potrebni kruti izolacijski materijali za povećanje izolacijske udaljenosti.

 

Tipično:

Potreban je približno 1 mm izolacijskog razmaka za svaki 1 kV porast radnog napona;

Što je veći radni napon, to je veća debljina krute izolacije;
Visok{0}}naponski sustavi obično koriste poliesterske ploče ojačane staklenim vlaknima kao strukturni izolacijski sloj.

U dizajnu visoko{0}}naponske sabirnice, kruta izolacija ključna je komponenta koja osigurava dugo-stabilan rad, dok ni-naponski automobilski sustavi sabirnica obično ne zahtijevaju dodatne, teške krute izolacijske strukture.

 

 

 

Indeks relativne temperature (RTI)

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

 

Indeks relativnog praćenja (RTI) definiran je kao:

Temperatura pri kojoj se mehanička i električna svojstva materijala smanjuju na 50% svojih početnih vrijednosti nakon približno 20 000 sati dugotrajnog rada.

 

Za-dugotrajne radne sabirničke sustave električnih vozila, RTI izravno utječe na životni vijek proizvoda.

Općenito:

 

Za svaki pad temperature od 10 stupnjeva, životni vijek izolacije približno se udvostručuje;

Za svakih 10 stupnjeva povećanja temperature, životni vijek izolacije može se skratiti za otprilike polovicu.

 

Stoga se pri projektiranju sabirnice od pokositrenog bakra za električna vozila moraju sveobuhvatno razmotriti i rješenja za upravljanje toplinom i vrste izolacijskih materijala.

 

 

CTI odražava površinsku otpornost materijala na tragove.

 

Kada je oprema duže vrijeme izložena vlažnom, zagađenom ili visoko{0}}naponskom okruženju, viša vrijednost CTI učinkovito smanjuje rizik od puzanja po površini.

 

Za industrijske sustave za pohranu energije, istosmjerne kondenzatorske sabirnice i velike kondenzatorske laminirane sabirnice, CTI je ključni parametar koji utječe na sigurnosni dizajn.

 

PET materijali obično imaju veće CTI ocjene i stoga se šire koriste u-primjenama visokog napona.

 

Istezanje predstavlja sposobnost materijala da zadrži svoja izolacijska svojstva pod napetostima.

Ovaj parametar izravno utječe na:

Izvedba savijanja;
Kvaliteta omota ruba vodiča;
Stabilnost procesa brtvljenja;
Dugotrajna mehanička pouzdanost-.

PET materijali obično imaju istezanje od preko 100%, dok su PI materijali oko 70%. Stoga je PET prikladniji za složene postupke laminiranja bakrenih vodiča.

 

 

Industrijski elektroenergetski sustavi

Zahtjevi industrijske opreme za sabirnice prvenstveno su usredotočeni na visoki napon i dug životni vijek.

 

Tipične karakteristike uključuju:

Radni napon obično između 1000V i 6000V;
Strogi zahtjevi za kontrolu djelomičnog pražnjenja;
Zahtjev za povećanu krutu izolaciju konstrukcija;
Visoki zahtjevi za puznu stazu;
Vijek trajanja od 20 do 25 godina ili više.

 

Stoga visokonaponska oprema za skladištenje energije, željeznički prijevoz i veliki-sustavi distribucije električne energije imaju tendenciju da koriste materijale s visokim CTI-om i deblje izolacijske strukture za distribucijske sabirnice.

 

 

 

Nove primjene energetskih vozila stavljaju veći naglasak na malu težinu, iskorištenje prostora i kontrolu troškova.

Tipične karakteristike uključuju:

 

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

 

Stoga proizvodi kao što su BusBar Cars, Automotive Power Connectors i Tin{0}}plate Busbar Automotives sve više koriste PET ili PI izolacijska rješenja kako bi zadovoljili zahtjeve kompaktnog dizajna.

 

 

Osim tehnologije laminirane izolacije, izolacija premazivanjem prahom također je uobičajeno rješenje.

 

Ovim se postupkom postiže ukupna izolacijska zaštita stvaranjem premaza od epoksidne smole na površini vodiča, a posebno je prikladan za strukturno složene pojedinačne vodiče.

 

Njegove prednosti uključuju:

Može pokriti složene geometrije;
Prikladno za ne-laminirane vodiče;
Dobra otpornost na koroziju;
Može zadovoljiti neke -zahtjeve primjene niskog napona.

 

Međutim, za automobilske sabirnice i aplikacije sa sabirnicama u električnim vozilima koje zahtijevaju nisku induktivnost i visoku gustoću snage, tehnologija laminirane izolacije ostaje glavno rješenje.

 

 

 

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

 

S razvojemEV sabirnice, kondenzatorskih sabirnica i novih elektroničkih uređaja za napajanje energijom, tehnologija izolacijskih materijala nastavit će se nadograđivati, pružajući sigurnija i učinkovitija rješenja za buduće sustave električne veze velike-snage, visoke-pouzdanosti.