Метод виявлення внутрішніх дефектів у-литих ламінованих збірних шинах

У зв’язку зі швидким розвитком нових енергетичних транспортних засобів, силової електроніки та систем інверторів високої-частоти ламіновані шини широко використовуються в обладнанні з високою-потужністю-через їх низьку індуктивність розсіювання, високий рівень інтеграції та відмінну електромагнітну сумісність. Особливо в інверторах, системах накопичення енергії та високочастотних модулях живлення ламіновані шини поступово замінили традиційні рішення для з’єднання кабелів, ставши важливим компонентом для підвищення стабільності системи та компактного дизайну.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У багатьох прикладних сценаріях, таких як ламіновані збірні шини SIC, шини контролерів двигунів, шини блоків розподілу електроенергії та шини промислового перетворювача частоти, пред’являються вищі вимоги до надійності ізоляції та структурної стабільності шин. Оскільки нові енергетичні транспортні засоби та промислове електричне контрольне обладнання зазвичай працюють під сильним струмом, високою частотою та складними умовами навколишнього середовища, дефекти ізоляції всередині ламінованих шин можуть легко призвести до часткового розряду, руйнування ізоляції або навіть відмови системи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ламіновані шини зазвичай складаються з кількох шарів провідників та ізоляційних шарів, укладених по черзі. Завдяки скін-ефекту та ефекту близькості струм переважно концентрується на поверхні сусідніх провідників, тим самим ефективно зменшуючи паразитну індуктивність ланцюга. Ця структура не тільки покращує ефективність передачі струму, але також зменшує електромагнітні перешкоди системи та покращує загальне розсіювання тепла. У порівнянні з традиційними кабельними рішеннями ламіновані шини пропонують такі переваги, як компактна конструкція, висока ефективність монтажу, хороша безпека та високе використання простору.

 

Наразі загальні методи ізоляції для ламінованих шин у промисловості включають, в основному, термозбіжну трубку, ізоляцію з -покриттям, обгортання ізоляційною стрічкою, збірку ізоляційного кронштейна та інтегроване лиття під тиском. Серед них інтегроване рішення для лиття під тиском все ширше використовується в-силовому електронному обладнанні високого класу завдяки його високій точності позиціонування, сильній адаптивності до автоматизації та хорошій загальній цілісності ізоляції.

 

Наприклад, у таких системах, як ламінована шина для приводу змінної частоти, транспортна локомотивна силова шина, трамвайна електрична шина та ламінована шина для розподілу електроенергії телекомунікацій, інтегрована структура лиття під тиском ефективно зменшує ризик проникнення сторонніх предметів і покращує -тривалу експлуатаційну надійність.

 

Однак, порівняно з традиційними складальними конструкціями, інтегровані ламіновані шини, виготовлені-литтям під тиском, також становлять ключову проблему: труднощі з виявленням внутрішніх дефектів. Оскільки ізоляційний шар повністю інкапсульований зсередини, звичайний візуальний огляд не може виявити внутрішні мікро-тріщини, дефекти лінії зварювання або локальні порожнечі. Ці дефекти можуть поступово розширюватися під впливом тривалого-термічного циклу, вібрації або високого{5}}тиску, що зрештою призводить до руйнування ізоляції.

 

Наразі промисловість зазвичай використовує два методи перевірки ламінованих збірних шин-лиття під тиском. Перший метод використовує рентгенівське або комп’ютерне сканування для виявлення внутрішньої структурної деформації та визначення раціональності розташування точки опори. Другий метод включає проведення звичайних випробувань витримуваної напруги, застосування стандартної напруги для перевірки того, чи відповідають характеристики ізоляції проектним вимогам. Ці методи можуть виявляти більші структурні дефекти, але їх ефективність у виявленні мікроскопічних дефектів ізоляції залишається обмеженою.

 

Щоб вирішити цю проблему, індустрія поступово запропонувала підхід внутрішнього виявлення дефектів на основі характеристик руйнування матеріалу. Основним принципом є використання власної межі витримуваної напруги ізоляційного матеріалу для проведення випробування витримуваної напруги пробою вузла збірної шини-формованого лиття під тиском і порівняння результатів випробування зі стандартним значенням витримуваної напруги матеріалу. Якщо напруга пробою зразка значно нижча за теоретичне значення матеріалу, це може свідчити про наявність мікротріщин, дефектів зварювання або локальних нерівностей ізоляції.

 

Ключем до цього методу виявлення є створення стабільної системи еталонних зразків. Зазвичай для цього потрібно виготовляти стандартні зразки ізоляції такої ж товщини, що й фактичний продукт, і з меншою кількістю дефектів, а також отримувати основні параметри витримуваної напруги. Одночасно результати випробувань повинні бути всебічно оцінені в поєднанні з даними про електричну міцність, наданими постачальниками матеріалів. Цей підхід дозволяє завчасно виявити потенційні ризики ізоляції під час розробки продукту, тим самим запобігаючи масовим збоям у подальшому.

 

Цей підхід до тестування має значну цінність у сценаріях високої-напруги,-частоти та високої-надійності. Наприклад, у таких додатках, як ламіновані шини для компактних IGBT живлення постійного струму, ламіновані шини для промислових інверторних фаз IGBT з низькою -індуктивністю, ламіновані шини постійного та змінного струму для вилкових навантажувачів і системні шини (джерела безперебійного живлення) стабільність внутрішньої ізоляції безпосередньо впливає на загальну експлуатаційну безпеку.

 

Крім того, із зростаючими вимогами до інтеграції систем живлення в центрах обробки даних, високо{0}}продуктивних обчислень і комунікаційного обладнання ламіновані шини все частіше використовуються в таких сферах, як ламіновані шини для друкованих плат або об’єднаних плат суперкомп’ютерів, шини веб-серверів, шини мейнфреймів, ламіновані шини для об’єднаних плат Інтернет-маршрутизаторів і ламіновані шини для стільникового зв’язку Розподіл електроенергії базової станції.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ці сценарії зазвичай мають суворі вимоги до низької індуктивності, високої стабільності та використання простору, що робить внутрішній контроль якості збірних шин особливо чутливим. У системах залізничного транспорту та промислових енергетичних системах, таких як композитні шини для електропостачання поїздів, чотири-квадрантні силові модулі, високо-ламіновані шини для дослідницьких{3}}інверторів і багатошарові шини для частотних індукторів, обладнання піддається довготривалій-вібрації, високій температурі та високій вологості, що ще більше посилює потенційні ризики ізоляції дефекти. Таким чином, створення більш повного механізму виявлення внутрішніх дефектів стало важливим напрямком розвитку промисловості ламінованих шин.

 

Загалом,інтегровані ламіновані-литові шинипропонують такі переваги, як структурна інтеграція, низька індуктивність і висока надійність, узгоджуючи тенденції розвитку нових енергетичних транспортних засобів, силової електроніки та інтелектуальних енергетичних систем. Однак при цьому значно зростає і складність виявлення дефектів внутрішньої ізоляції. Завдяки впровадженню таких методів, як випробування на витримку напруги, порівняльний аналіз матеріалів і допоміжна перевірка несправностей, здатність ідентифікації ризиків на етапі розробки продукту може бути ефективно покращена, забезпечуючи більш стабільну технічну гарантію для високо-надійних систем з’єднання живлення.