Ламіновані ізольовані гнучкі збірні шини керують технологією передачі енергії

Останніми роками на тлі швидкого розвитку нової енергії, електромобілів і високо{0}}потужних силових електронних систем системи передачі електроенергії стикаються з численними проблемами, зокрема з вищою щільністю струму, компактнішими конструкціями та жорсткішим керуванням температурою. Традиційні цілісні тверді мідні шини поступово виявляють такі проблеми, як обмежена ефективність, високе підвищення температури та недостатнє використання матеріалів у застосуваннях із високою-частотою та високим{3}}струмом. На цьому тлі ламіновані ізольовані гнучкі шини, як нове рішення для підключення електроенергії, викликають структурну революцію в галузі передачі електроенергії.

 

 

Під час дії змінного або високочастотного імпульсного струму всередині провідника виникає значний «ефект шкіри», тобто струм в основному розподіляється на поверхневому шарі, тоді як провідність центральної області значно послаблюється. Дослідження показали, що на частоті приблизно 1 кГц глибина шкірного покриву міді становить лише близько 2,3 мм. Коли товщина традиційної жорсткої мідної шини перевищує це значення, внутрішній матеріал майже не бере участі в провідності.

 

Це явище безпосередньо призводить до зменшення ефективної провідної площі поперечного-перерізу, зменшення -пропускної здатності по струму та ризику локального перегріву. За певних умов експлуатації струм-пропускна здатність традиційних мідних шин може зменшитися на 20%–40%, а рівень підвищення температури значно зростає, стаючи головним фактором, що обмежує надійність системи та термін служби.

 

 

Ламіновані ізольовані гнучкі шини утворюють структуру провідника шляхом ламінування кількох шарів над-мідної фольги. Товщина одного шару зазвичай контролюється між 0,8 мм і 1 мм, нижче діапазону глибини шкіри, що значно зменшує вплив скін-ефекту на структурному рівні. Між кількома провідниками використовуються -високоефективні ізоляційні матеріали, що робить розподіл струму більш рівномірним між шарами та ефективно збільшує еквівалентну провідну площу поверхні.

 

При тій самій-площі поперечного перерізу ця структура може досягти-збільшення пропускної здатності за струмом приблизно до 30%, водночас маючи хороші характеристики витримуваної напруги. Цей тип конструкції також відомий у промисловості як мідні ламіновані гнучкі з’єднувачі або гнучкі ламіновані м’які з’єднувачі, і вони поступово замінюють традиційні цілісні рішення з мідних шин.

 

 

Завдяки більш рівномірному розподілу струму ламінована структура ефективно зменшує проблему гарячих точок, спричинену локалізованою концентрацією струму. Численні результати випробувань показують, що за тих самих умов робочого струму підвищення робочої температури ламінованих ізольованих гнучких шин можна зменшити приблизно на 10%–20% порівняно з традиційними мідними шинами, причому різниця температур наближається до 20 градусів у деяких сценаріях високої-потужності.

 

Це зниження підвищення температури не тільки покращує безпеку роботи системи, але й значно продовжує термін служби підключеної системи та суміжних компонентів. Ця характеристика дає йому явну перевагу в-чутливих до температури системах-високої{3}}щільності-потужності, таких як інвертори, блоки керування електроприводом і високочастотні модулі живлення-.

 

 

Досягаючи більшої -пропускної здатності за струмом і меншого підвищення температури, ламіновані ізольовані гнучкі шини також демонструють значну перевагу у використанні матеріалу. Завдяки структурній оптимізації використання міді можна зменшити приблизно на 10–15% при збереженні еквівалентних електричних характеристик, що ефективно знижує витрати на сировину.

 

Крім того, зменшення споживання мідних ресурсів також допомагає зменшити загальний вуглецевий слід продукту, узгоджуючи поточну технологічну орієнтацію промисловості енергетичного обладнання на екологічне виробництво та сталий розвиток. Ламіновані провідники, представлені шинами з мідної фольги, з’єднувачами з мідної фольги та гнучкими мідними шунтами, стають важливим практичним напрямком для високо-ефективного використання міді.

 

 

Наразі ламіновані ізольовані гнучкі збірні шини знайшли широкомасштабне-використання в багатьох-виробництвах високого класу та нових енергетичних сценаріях, зокрема в системах живлення електромобілів, промислових перетворювачах частоти та сервокеруючому обладнанні, тягових системах залізничного транспорту, фотоелектричних і накопичувальних перетворювачах енергії. У системах накопичення енергії та акумуляторних батарей такі конструкції, як гнучкі акумуляторні шини з мідної фольги таМідні гнучкі шини для літієвих батарейпоступово стають основним рішенням для з’єднань із -великим струмом.

 

Оскільки силові електронні системи продовжують розвиватися в напрямку вищих частот, менших розмірів і більшої щільності потужності, очікується, що технології ламінованих з’єднань на основі багатошарових зварювальних шин із мідної фольги та гнучких з’єднань із дифузійним паянням із мідної фольги ще більше розширять своє проникнення на ринок у найближчі роки.

 

 

На основі галузевих досліджень і відгуків про застосування було підтверджено комплексні переваги ламінованих ізольованих гнучких шин з точки зору електричних характеристик, можливостей керування температурою та ефективності використання матеріалів. Експерти загалом вважають, що з продовженням розширення нових ринків енергії та зберігання енергії очікується, що рівень застосування цього типу структур у вітчизняній сфері передачі електроенергії значно зросте протягом наступних трьох років, поступово стаючи одним із важливих технічних шляхів для систем із високим -струмом і високою{2}}надійністю.