Как да избирам между твърди медни шини и гъвкави конектори от медно фолио? Анализ на баланса между проводимостта и разсейването на топлината при нови енергийни електрически връзки.

В областта на новите енергийни превозни средства, системите за съхранение на енергия, енергийното оборудване и индустриалната автоматизация, електрическите конектори не само изпълняват задачата за пренос на ток, но също така са решаващ компонент на управлението на топлината. Тъй като плътността на мощността на системата продължава да се увеличава, постигането на баланс между проводимостта, капацитета за разсейване на топлината, структурната стабилност и адаптивността на инсталацията се превърна в критично предизвикателство при проектирането на електрическите връзки.

 

Понастоящем двете най-широко използвани решения за проводници в индустрията са твърди медни шини и гъвкави връзки от медно фолио. Въпреки че и двата са произведени с високопроводими медни материали, те се различават значително по структурна форма, механизми за управление на топлината и сценарии на приложение.

 

 

 

Твърдата медна шина е твърда проводяща структура, образувана от високопроводими медни листове чрез щамповане, огъване, пробиване, CNC обработка и повърхностна обработка. Той се използва широко в батерийни пакети, системи за разпределение на електроенергия, силови електронни устройства и системи за пренос и разпределение на високо{1}}напрежение.

 

Благодарение на неговата интегрална медна структура, неговият вътрешен път на топлопроводимост е непрекъснат, а термичното му съпротивление е ниско, което позволява бързо отвеждане на топлината, генерирана по време на токовия поток, към структурата за разсейване на топлината или корпуса на оборудването. Поради това се използва широко в сценарии с висок-ток.

В новата енергийна индустрия твърдите медни шини обикновено са проектирани за:

 

Шини на главната верига на акумулаторния блок
Шини за свързване на разпределителен блок
DC-Структури за свързване на връзки
Системи за шини за високо напрежение
Системи за шини за ниско напрежение
AC BusBar проводници

 

Високо{0}}производителните медни шини обикновено притежават ниско съпротивление и отлична механична якост, което ефективно подобрява ефективността на системата.

 

 

Гъвкавият съединител от медно фолио е гъвкав проводник, произведен чрез ламиниране на множество слоеве от ултра-тънко медно фолио чрез дифузионно свързване, молекулярно свързване или процеси на свързване под налягане.

 

Типичните продукти включват:

 

Гъвкава ламинирана медна шина от медно фолио
Ламинирани гъвкави медни шини
Гъвкав конектор от медно фолио
Гъвкави конектори за шини от медно фолио
Конектор от калайдисано медно фолио

 

В сравнение с твърдите медни шини, гъвкавите конектори от медно фолио предлагат превъзходна гъвкавост, ефективно абсорбиране на вибрации, изместване и термично разширение, което ги прави широко използвани в динамични системи за свързване.

 

Особено в новите енергийни батерийни системи, конекторът за шини за батерии от медно фолио ефективно компенсира структурните промени, причинени от толеранси на сглобяване на клетките и термично разширение и свиване, като по този начин подобрява надеждността на връзката.

 

 

 

Твърди медни шини: насочена топлопроводимост

 

Твърдите медни шини са типични топлопроводими структури.

 

Когато токът протича през проводника и генерира топлина, топлината бързо се прехвърля по вътрешността на медта към охлаждащата плоча, радиатора или корпуса на оборудването, като по този начин образува ясна пътека за разсейване на топлината.

 

Характеристиките му включват:

Висока топлопроводимост
Ниска термична устойчивост
Висок{0}}тоководещ капацитет
Подходящ за проектиране на система за течно охлаждане
Улеснява реализацията на компактни шинни електрически конструкции

 

Поради това в силови модули, инвертори, преобразуватели за съхранение на енергия и големи разпределителни шинни системи, твърдите медни шини обикновено се използват като основен проводящ носител.

 

 

Гъвкавите конектори от медно фолио използват много{0}}слойна структура от медно фолио, чиято повърхност е много по-голяма от тази на масивна медна шина със същата площ на напречното-сечение.

 

Тази структура предлага следните предимства:

 

По-голяма площ за контакт с въздух

По-добър капацитет на охлаждане с естествена конвекция

По-висок топлинен капацитет

Превъзходна производителност на буфериране при преходно повишаване на температурата

 

Например, структурите за свързване на шини от фолио за пресоване и медно фолио могат бързо да разсейват топлината в цялата зона на свързване чрез голям брой слоеве от медно фолио, като по този начин намаляват риска от локализирани горещи точки.

 

Следователно гъвкавите свързващи структури обикновено показват по-добра термична стабилност при естествени условия на разсейване на топлината.

 

 

Сценарии за приложение на твърди медни шини

 

Твърдите медни шини са подходящи главно за зони с фиксирана връзка, като например:

 

Серийни връзки между батерийните модули

Батерията има основни положителни и отрицателни изходни клеми
Системи за свързване на предпазители
Контакторни проводящи мостове
PDU електроразпределителни системи
PCS конвертори за съхранение на енергия
Комутационни-уреди за високо напрежение

 

Тъй като тези зони имат фиксирани пространствени структури и обикновено са оборудвани с активни системи за охлаждане, интегрираните медни шини са по-подходящи.

 

 

Гъвкавите свързващи структури се използват главно в:

 

Клетъчни терминални връзки

Вътрешни връзки в батерийните модули

BMS системи за свързване

Зони за компенсиране на вибрациите

Зони за компенсация на термичното разширение

Клеми за свързване на трансформатор

 

Например гъвкавите меки съединители от медно фолио за електрически трансформатори и ламинираните с медно фолио гъвкави съединители за трансформатори могат ефективно да абсорбират механичното напрежение по време на работа на оборудването, подобрявайки дългосрочната-оперативна надеждност.

 

В областта на захранващите батерии гъвкавите конектори от медно фолио на новата енергийна батерия се превърнаха в едно от важните решения за свързване.

 

 

 

В реалния инженерен дизайн двете не се изключват взаимно, а по-скоро трябва да бъдат рационално конфигурирани според системните изисквания.

Като цяло могат да се вземат предвид следните принципи:

 

Приоритет на твърди медни шини:Висок ток; Фиксирана структура; Изисква дизайн с ниска индуктивност; Оборудвани с течно охлаждане или активни системи за разсейване на топлината; Минимална загуба на съпротивление.

Приоритет на гъвкави конектори от медно фолио:Вибрационна среда; Изисквания за компенсация на преместване; Ефекти на топлинно разширение и свиване; Комплексно пространство за монтаж; Изисква гъвкаво окабеляване.

 

За широкомащабни-системи за съхранение на енергия и нови енергийни платформи за превозни средства обикновено се използва комбинация от твърди медни шини и гъвкави съединители за постигане на най-добър баланс между проводимост и механична надеждност чрез твърд-гъвкав подход.

 

 

Ефективността на гъвкавите съединители от медно фолио до голяма степен зависи от процеса на заваряване.

 

Понастоящем масовите индустриални процеси включват:

Дифузионно заваряване; Молекулярно заваряване; Заваряване под налягане; Ултразвуково заваряване.

Сред тях, ламинираните съединители с гъвкаво медно фолио без покритие и гъвкавите медни шини с ламинирано фолио обикновено използват дифузионно заваряване под високо-налягане, постигайки металургично свързване между слоевете от медно фолио.

 

Този процес ефективно намалява:

Контактно съпротивление; Контактно термично съпротивление; Локализирано отопление; Загуба на енергия

По този начин гъвкавите конектори от медно фолио постигат проводимост, близка до тази на плътните медни шини.

 

 

С разработването на 800V високо{1}}волтажни платформи за нови енергийни превозни средства, увеличаващия се капацитет на системите за съхранение на енергия и високо-мощни електронни устройства, проводящите системи за свързване се развиват към по-висок капацитет на ток, по-висока интеграция и по-малко тегло.

 

Бъдещият дизайн на електрическите връзки ще постави по-голям акцент върху:

Оптимизиране на ефективността на проводимостта

Кооперативно проектиране на управление на топлината

Разработване на леки конструкции

Модулно производство

Високо{0}}надеждни гъвкави връзки

 

Независимо дали става дума за традиционни твърди медни шини или гъвкави съединители от медно фолио за системи за шини, основната цел е да се подобри ефективността на предаване на енергия, да се намалят загубите при повишаване на температурата и да се осигури дългосрочна-стабилна работа на системата.

 

 

Твърди медни шини игъвкави съединители от медно фолиопредставляват две различни концепции за електрическо свързване. Твърдите медни шини се отличават с пренос на висок ток и насочена топлопроводимост, докато гъвкавите съединители от медно фолио комбинират гъвкавост и възможности за само{1}}нагряване. В приложения като нови енергийни батерии, системи за съхранение на енергия, трансформатори и силови електронни устройства, рационалният избор на проводникови структури и оптимизирането на схемите за управление на топлината са ключови фактори за подобряване на ефективността и надеждността на системата. Тъй като индустриалните изисквания за висока плътност на мощността и висока безопасност продължават да се увеличават, синергичното приложение на твърди медни шини и гъвкави конектори от медно фолио ще се превърне във важна посока на развитие за бъдещи системи за електрическо свързване.