Изоляционные материалы для ламинированных шин – краткое описание гибкой и жесткой изоляции и их параметров

Ламинированная шина — это компонент электрического соединения, состоящий из нескольких слоев проводников и изоляционных материалов. Он широко используется в компактных силовых электронных системах с высокой-плотностью-мощности, таких как ламинированные малоиндуктивные шины и медные ламинированные шины. Основная цель разработки — повысить общую эффективность и надежность системы за счет оптимизации распределения электрического поля и паразитной индуктивности с помощью трехмерной структуры, одновременно отвечая требованиям передачи высокого напряжения и сильного тока. Типичные области применения включают ламинированные шины в преобразователях большой-мощности и ламинированные шины в системах распределения электроэнергии постоянного тока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструктивно ламинированные шины обычно используют гибкие изоляционные материалы, ламинированные проводниками, образующие основные проводящие элементы. Эта конструкция также известна как частично ламинированная шина или соединительная шина много-композитной конструкции. В процессе горячего-прессования гибкий изоляционный материал прочно прикрепляется к проводнику посредством клеевых слоев, образуя эффективное уплотнение по краям проводника, обеспечивая тем самым стабильные изоляционные характеристики даже в сложных условиях окружающей среды. К распространенным гибким изоляционным материалам относятся полиэстер (ПЭТ) и полиимид (ПИ), при этом ПЭТ наиболее широко используется в трехслойных ламинированных шинах и стандартизированных шинных изделиях благодаря своим комплексным преимуществам в эксплуатационных характеристиках.

 

Полиэфирные материалы обладают умеренной термостойкостью (обычно 105 градусов), сохраняя стабильные механические и электрические свойства в условиях длительного-термического циклирования. Его удлинение может превышать 100 %, что делает его менее склонным к разрывам или уменьшению толщины во время изгиба и скрепления кромок. Кроме того, ПЭТ имеет высокий относительный индекс отслеживания (CTI), что эффективно снижает риск утечки, что особенно важно для приложений с высоким-напряжением, таких как взрывозащищенные-инверторные шины высокого напряжения. Несмотря на соответствие классу огнестойкости (например, V0), ПЭТ также доступен различной толщины (например, от 50 до 350 мкм) для адаптации к различным уровням напряжения и требованиям к конструктивному проектированию, что обеспечивает высокую универсальность в таких приложениях, как ламинированные шины для трех-уровневых инверторов и индивидуальные ламинированные шины для IGBT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напротив, полиимидные (PI) материалы представляют собой высокоэффективные-изоляционные материалы с более высокой термостойкостью (RTI обычно превышает 200 градусов), что делает их пригодными для применений, связанных с высоко-сваркой или высокими локализованными тепловыми нагрузками, например, в конструкциях, включающих сварку конденсаторов или электронных компонентов в ламинированных шинах для электромобилей. Материалы PI обладают большей механической жесткостью и менее склонны к релаксации при длительном-напряжении, что помогает поддерживать стабильность герметичной конструкции. Однако их характеристики CTI относительно низкие, обычно требуется конструкция с большей длиной пути утечки, что делает их более подходящими для сред- и низкого-напряжения, например, для некоторых ламинированных шин с конденсаторами постоянного тока-Link или ламинированных шин с опорными конденсаторами постоянного тока.

 

В полной системе ламинированных шин гибкая изоляция в основном используется для электрической изоляции и герметизации между слоями проводников, тогда как жесткие изоляционные материалы используются для структурной поддержки и электрической изоляции между сборками шин. Толщина жесткой изоляции обычно напрямую связана с уровнем напряжения в системе; Общий принцип конструкции составляет примерно 1 мм жесткого изоляционного материала на киловольт. В системах высокого-напряжения, таких как ламинированные шины для преобразователей большой-обратной-в-мощности или инверторных шин для железнодорожного транспорта и систем метро, ​​обычно требуются жесткие изоляционные слои толщиной от 1 мм до 6 мм для обеспечения контроля над частичным разрядом и требований к долгосрочной-надежной работе.

 

Что касается ключевых параметров производительности, то индекс относительной температуры (RTI) и индекс относительного отслеживания (CTI) являются важными показателями для оценки изоляционных материалов. RTI измеряет способность материала сохранять эксплуатационные характеристики в условиях длительного-термического старения; оценка срока службы обычно основана на тестах на ускоренное старение, превышающее 20 000 часов, и следует экспоненциальной зависимости между температурой и сроком службы. CTI отражает устойчивость материала к трекингу в загрязненной среде и имеет решающее значение для расчета пути утечки в системах высокого-напряжения. Кроме того, удлинение материала напрямую влияет на его адаптируемость в процессе обработки и является одним из ключевых параметров для оценки эффективности уплотнения и механической надежности.

 

Требования к изоляционным материалам в ламинированных шинах существенно различаются в разных областях применения. В промышленных приложениях с высоким-напряжением, таких как взрывозащищенные-инверторные шины высокого напряжения или крупномасштабные-системы преобразования энергии, рабочее напряжение обычно находится в диапазоне от 1000 В до 6000 В. Эти приложения требуют чрезвычайно высоких стандартов в отношении контроля частичных разрядов, электроизоляционных характеристик и длительного-срока службы. Поэтому требуется сочетание гибких и жестких изоляционных конструкций, при этом предпочтительным выбором являются материалы с высоким CTI. В секторе новых энергетических транспортных средств, таких как шины металлизированных пленочных конденсаторов с высокой теплопроводностью для систем управления электромобилями, напряжение системы обычно ниже 800 В. Требования к изоляции относительно ниже, при этом больший упор делается на легкую конструкцию, термостойкость и совместимость процесса сборки. Таким образом, ПИ-материалы обладают определенными преимуществами в конкретных сварных конструкциях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кроме того, в некоторых не-ламинированных конструкциях или в устройствах с одним-проводником также может использоваться изоляция с порошковым покрытием, например, ламинированные шины с порошковой-окраской и толщиной диэлектрического покрытия в диапазоне 0,2–3,00 мм. Этот процесс подходит для изоляции проводников сложной формы, обеспечивая хорошее покрытие поверхности и герметизацию. Однако из-за сложности контроля целостности изоляции на краях проводников и острых углах он обычно не используется в прецизионных ламинированных шинных системах-, например, в таких требовательных приложениях, как индивидуализированные медные инверторные ламинированные шины для электроустановок.

 

В целом, как и у типичных пассивных электронных компонентов ламинированных шин, характеристики ламинированных шин во многом зависят от выбора изоляционных материалов и конструкции конструкции. Путем соответствующего подбора гибких и жестких изоляционных материалов и рассмотрения конкретных сценариев применения (например,Ламинированные шины для сложных шиномонтажных работ), более высокая плотность мощности и системная интеграция могут быть достигнуты при обеспечении электробезопасности.