Ізоляційні матеріали для ламінованих збірних шин – коротке обговорення гнучкої та жорсткої ізоляції та їх параметрів

Ламінована шина — це компонент електричного з’єднання, що складається з кількох шарів провідників та ізоляційних матеріалів. Він широко використовується в-потужності-і компактних силових електронних системах, таких як ламіновані шини з низькою індуктивністю та мідні ламіновані шини. Його основна мета розробки полягає в тому, щоб підвищити загальну ефективність і надійність системи шляхом оптимізації розподілу електричного поля та паразитної індуктивності через три-вимірну структуру, відповідаючи вимогам високої напруги та високого струму передачі. Типове застосування включає ламіновані шини в потужних-перетворювачах і багатошарові шини для систем розподілу постійного струму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструктивно ламіновані збірні шини зазвичай використовують гнучкі ізоляційні матеріали, ламіновані провідниками для формування основних провідних одиниць. Ця конструкція також відома як частково ламінована шина або з’єднувальна шина багато{1}}шарової композитної конструкції. Під час процесу гарячого-пресування гнучкий ізоляційний матеріал щільно з’єднується з провідником через клейкі шари, утворюючи ефективне ущільнення на краях провідника, таким чином зберігаючи стабільні характеристики ізоляції навіть у складних середовищах. Звичайні гнучкі ізоляційні матеріали включають поліестер (PET) і поліімід (PI), причому PET найбільш широко використовується в три-шарових ламінованих збірних шинах і стандартизованих шинних шинах завдяки своїм комплексним перевагам у роботі.

 

Поліефірні матеріали мають помірну термостійкість (зазвичай 105 градусів), зберігаючи стабільні механічні та електричні властивості в умовах довго-термічного циклу. Його подовження може перевищувати 100%, що робить його менш схильним до розриву або зменшення товщини під час згинання та скріплення країв. Крім того, PET має високий відносний індекс відстеження (CTI), ефективно знижуючи ризик витоку струму, що є особливо критичним для високовольтних-застосувань, таких як високовольтні вибухозахищені-інверторні шини. Відповідаючи рейтингу вогнестійкості (наприклад, V0), PET також доступний у різних товщинах (наприклад, від 50 мкм до 350 мкм), щоб адаптуватися до різних рівнів напруги та структурних вимог, таким чином пропонуючи високу універсальність у таких застосуваннях, як ламіновані шини для три-інверторів рівня та індивідуальні ламіновані шини для IGBT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Навпаки, поліімідні (PI) матеріали є високо-ефективними ізоляційними матеріалами з вищою термостійкістю (RTI зазвичай перевищує 200 градусів), що робить їх придатними для зварювання при високій-температурі або високих локальних теплових навантажень, таких як конструкції, що включають зварювання конденсаторів або електронних компонентів у ламінованих збірних шинах для електромобілів. PI-матеріали мають більшу механічну жорсткість і менш схильні до розслаблення під -тривалим навантаженням, що допомагає підтримувати стабільність герметичної конструкції. Однак їх продуктивність CTI відносно низька, зазвичай вимагається більша довжина шляху витоку, що робить їх більш придатними для середовищ із середньою- та низькою-напругою, як-от деякі додатки з ламінованими шинами DC-Link Capacitor або опорними конденсаторами постійного струму ламінованими шинами.

 

У повній ламінованій шинній системі гнучка ізоляція в основному використовується для електричної ізоляції та ущільнення між шарами провідників, тоді як жорсткі ізоляційні матеріали використовуються для структурної підтримки та електричної ізоляції між вузлами шин. Товщина жорсткої ізоляції зазвичай безпосередньо пов'язана з рівнем напруги в системі; загальний принцип конструкції становить приблизно 1 мм жорсткого ізоляційного матеріалу на кіловольт. У системах високої-напруги, таких як ламіновані збірні шини для-поворотних--перетворювачів великої{5}}-зворотної потужності або інверторні шини для залізничного транспорту та систем метрополітену, зазвичай потрібні жорсткі ізоляційні шари товщиною від 1 мм до 6 мм, щоб відповідати вимогам контролю часткового розряду та тривалої-надійної роботи.

 

Що стосується ключових параметрів ефективності, індекс відносної температури (RTI) і відносний індекс відстеження (CTI) є важливими показниками для оцінки ізоляційних матеріалів. RTI вимірює здатність матеріалу зберігати ефективність в умовах тривалого-термічного старіння; Оцінка його тривалості життя зазвичай базується на прискорених тестах на старіння, що перевищують 20 000 годин, і дотримується експоненціального співвідношення між температурою та тривалістю життя. CTI відображає стійкість матеріалу до трекінгу в забрудненому середовищі та має вирішальне значення для розробки шляху витоку в системах високої-напруги. Крім того, подовження матеріалу безпосередньо впливає на його адаптивність під час обробки та є одним із ключових параметрів для оцінки ефективності ущільнення та механічної надійності.

 

Вимоги до характеристик ізоляційних матеріалів у ламінованих шинах значно відрізняються в різних сферах застосування. У промислових системах високої-напруги, таких як високовольтні вибухозахищені-інверторні шини або великомасштабні-системи перетворення електроенергії, робоча напруга зазвичай коливається від 1000 В до 6000 В. Ці програми вимагають надзвичайно високих стандартів контролю часткового розряду, ефективності електричної ізоляції та тривалого-терміну служби. Таким чином, потрібне поєднання гнучких і жорстких ізоляційних конструкцій, причому кращим вибором є матеріали з високим CTI. У секторі нових енергетичних транспортних засобів, таких як шини конденсаторів з металізованою плівкою високої теплопровідності для систем керування електромобілями, напруга в системі зазвичай нижче 800 В. Вимоги до ізоляції відносно нижчі, з більшим акцентом на легкій конструкції, термостійкості та сумісності процесу складання. Тому ПІ-матеріали мають певні переваги в конкретних зварних конструкціях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Крім того, у деяких не-ламінованих структурах або одно-провідникових системах також можна використовувати ізоляцію з порошковим покриттям, наприклад, пофарбовані порошковою{4}}ламіновані шини з товщиною діелектричного покриття від 0,2 мм до 3,00 мм. Цей процес підходить для ізоляції провідників складної форми, досягнення гарного покриття поверхні та герметизації. Однак через труднощі з контролем узгодженості ізоляції на краях провідника та гострих кутах його, як правило, не використовують у високо-прецизійних ламінованих шинних системах, наприклад, у вимогливих додатках, таких як індивідуальна мідна інверторна ламінована шинна шина для електричного монтажу.

 

Загалом, як типових пасивних електронних компонентів ламінованих збірних шин, продуктивність ламінованих шин сильно залежить від вибору ізоляційних матеріалів і конструкції конструкції. Відповідним чином поєднуючи гнучкі та жорсткі ізоляційні матеріали та враховуючи конкретні сценарії застосування (наприклад,Ламіновані збірні шини для складних установок збірних шин), можна досягти більшої щільності потужності та системної інтеграції, забезпечуючи електробезпеку.