Анализ на изолационни материали за ламинирани шини: избор и приложение на гъвкава и твърда изолация

С разработването на нови енергийни превозни средства, системи за съхранение на енергия, железопътен транзит и промишлено енергийно оборудване, ламинираните шини се използват широко поради тяхната ниска индуктивност, висока надеждност и компактна структура. Независимо дали става дума за EV шина, шина за акумулаторна шина за автомобил или промишлена система от кондензаторни шини-клас, изборът на изолационен материал пряко влияе върху електрическите характеристики на продукта, експлоатационния живот и нивото на безопасност.

 

За съвременните автомобилни шинни системи изолационният слой не само служи като изолация на проводника, но също така трябва да отговаря на изискванията за устойчивост на топлина, устойчивост на напрежение, забавяне на горенето и-дългосрочна надеждна работа. Следователно задълбоченото разбиране на характеристиките на гъвкавите и твърди изолационни материали е от решаващо значение за проектирането и избора на шини.

 

 

 

Понастоящем повечето ламинирани шини използват гъвкава изолационна структура от тънък -слой, плътно свързваща изолационния филм към медния проводник чрез процес на ламиниране. Този процес ефективно намалява разстоянието между проводниците, подобрява системната интеграция и осигурява отлични характеристики на изолация на шините.

 

Изолационен материал от полиестер (PET).

PET е един от най-широко използваните изолационни материали, притежаващ значителен пазарен дял в областта на PET изолацията за автомобилни шини. Основните му характеристики включват:

Дългосрочна-работна температура до 105 градуса; Високо удължение, обикновено надвишаващо 100%, подходящо за сложни конструкции на огъване; Добра механична издръжливост и ефективност на формоване; Висок относителен индекс на проследяване (CTI); Предлага се в различни дебелини, за да отговори на различни нива на напрежение; Отлични свойства за забавяне на горенето, отговарящи на изискванията за индустриални и автомобилни приложения.

В новите енергийни системи за захранване на превозни средства, изолационните слоеве от PET се използват широко в шини за батерии на EV, автомобилни наземни шини и продукти за автомобилни шини.

 

Полиимиден (PI) изолационен материал

PI е високо{0}}ефективен, високо-температурно устойчив изолационен материал с непрекъсната работна температура, обикновено надвишаваща 200 градуса.

В сравнение с PET, PI има следните характеристики:

Превъзходна устойчивост на висока{0}}температура; Отлично присъщо забавяне на горенето; По-висока механична твърдост; По-подходящ за заваръчни процеси; Сравнително по-висока цена; По-нисък CTI от PET.

Ето защо, в приложения, изискващи заваряване на кондензатори, захранващи модули или съединители, PI материалът често се използва в шини за филмови кондензатори за превозни средства с нова енергия и някои шини за продукти на захранващи кондензатори.

 

Разлики между гъвкава и твърда изолация

Гъвкавата изолация се използва предимно за изолиране на повърхността на медни проводници, образувайки цялостна изолационна структура чрез ламиниране.

 

Предимствата му включват:

Позволява пълно уплътняване на краищата на проводниците;

Подходящо е за сложни три{0}}дименсионални конструкции;

Той ефективно намалява размера на системата;

Улеснява масовото производство и автоматизираното производство.

 

Твърдата изолация, от друга страна, се използва главно за разстояние и опора между различните слоеве проводници.

За системи с високо{0}} напрежение гъвкавата изолация сама по себе си често не може да отговори на изискванията за разпределение на електрическото поле и контрол на частичен разряд; следователно са необходими твърди изолационни материали за увеличаване на изолационното разстояние.

 

Обикновено:

Приблизително 1 mm изолационно разстояние е необходимо за всеки 1 kV увеличение на работното напрежение;

Колкото по-високо е работното напрежение, толкова по-голяма е дебелината на твърдата изолация;
-Системите за високо напрежение обикновено използват полиестерни плоскости, подсилени със стъклени влакна, като структурен изолационен слой.

При -проектирането на шини за високо напрежение твърдата изолация е решаващ компонент, осигуряващ дългосрочна-стабилна работа, докато автомобилните системи за шини за ниско{2}} напрежение обикновено не изискват допълнителни, тежки твърди изолационни конструкции.

 

 

 

Относителен температурен индекс (RTI)

RTI е важен показател за-дългосрочната устойчивост на топлина на изолационните материали.

 

Относителният индекс на проследяване (RTI) се определя като:

Температурата, при която механичните и електрическите свойства на материала намаляват до 50% от първоначалните им стойности след приблизително 20 000 часа дългосрочна-работа.

 

За -дългосрочно работещи шинни системи за електрически превозни средства RTI влияе пряко върху живота на продукта.

Общо взето:

 

За всеки 10 градуса понижение на температурата, животът на изолацията се удвоява приблизително;

За всяко повишаване на температурата с 10 градуса, животът на изолацията може да се съкрати приблизително наполовина.

 

Следователно, когато се проектира медна шина с калайдисано покритие за електромобили, както решенията за управление на топлината, така и класовете на изолационните материали трябва да се разглеждат цялостно.

 

 

CTI отразява устойчивостта на повърхността на материала на проследяване.

 

Когато оборудването е изложено на влажна, замърсена среда или среда с високо -напрежение за продължителни периоди, по-високата стойност на CTI ефективно намалява риска от пълзене по повърхността.

 

За промишлени системи за съхранение на енергия, DC кондензаторни шини и големи кондензаторни ламиниращи шини, CTI е решаващ параметър, влияещ върху дизайна на безопасността.

 

PET материалите обикновено имат по-високи рейтинги на CTI и следователно се използват по-широко в приложения с високо-напрежение.

 

Удължението представлява способността на материала да поддържа изолационните си свойства при напрежение.

Този параметър пряко засяга:

Изпълнение на огъване;
Качество на обвиване на ръба на проводника;
Стабилност на процеса на запечатване;
Дългосрочна{0}}механична надеждност.

PET материалите обикновено имат удължение над 100%, докато PI материалите са около 70%. Следователно PET е по-подходящ за сложни процеси на ламиниране на медни проводници.

 

 

Индустриални енергийни системи

Изискванията на промишленото оборудване към шините се фокусират основно върху високо напрежение и дълъг живот.

 

Типичните характеристики включват:

Работно напрежение обикновено между 1000V и 6000V;
Строги изисквания за контрол на частичния разряд;
Изискване за повишена твърдост на изолационните конструкции;
Високи изисквания за път на пълзене;
Срок на експлоатация от 20 до 25 години или повече.

 

Поради това-оборудването за съхранение на енергия с високо напрежение, железопътният транспорт и-мащабните електроразпределителни системи са склонни да използват материали с висок CTI и по-дебели изолационни структури за разпределителни шини.

 

 

 

Приложенията за нови енергийни превозни средства поставят по-голям акцент върху олекотяването, използването на пространството и контрола на разходите.

Типичните характеристики включват:

 

Нивата на напрежение обикновено са под 800V;
По-ниски изисквания за частичен разряд;
Обикновено използват гъвкави ламинирани изолационни структури;
По-чувствителен към тегло и обем;
Продължителността на живота обикновено е от 5 до 10 години.

 

Поради това продукти като BusBar Cars, автомобилни захранващи конектори и Tin{0}}busbar Busbar Automotives все повече използват решения за изолация от PET или PI, за да отговорят на изискванията за компактен дизайн.

 

 

Освен технологията за ламинирана изолация, изолацията с прахово покритие също е често срещано решение.

 

Този процес постига цялостна защита на изолацията чрез образуване на покритие от епоксидна смола върху повърхността на проводника и е особено подходящ за структурно сложни единични проводници.

 

Предимствата му включват:

Може да покрива сложни геометрии;
Подходящ за не-ламинирани проводници;
Добра устойчивост на корозия;
Може да отговори на някои-изисквания за приложения за ниско напрежение.

 

Въпреки това, за приложения за автомобилни шини и шини за електрически превозни средства, изискващи ниска индуктивност и висока плътност на мощността, ламинираната изолационна технология остава основното решение.

 

 

 

Изолационните материали са решаващ компонент, определящ работата на ламинираните шини. PET и PI, като най-разпространените гъвкави изолационни материали, всеки има своите предимства в различни сценарии на приложение. За -промишлени системи с високо напрежение RTI, CTI и структурите с твърда изолация трябва да се разглеждат изчерпателно, докато за сектора на новите енергийни превозни средства фокусът е повече върху олекотения дизайн, използването на пространството и ефективността на производството.

 

С развитието наEV шини, кондензаторни шини и нови електронни устройства за захранване с енергия, технологията на изолационните материали ще продължи да се надгражда, осигурявайки по-безопасни и по-ефективни решения за бъдещи системи за електрическо свързване с висока-мощност и висока-надеждност.