Analys av isoleringsmaterial för laminerade samlingsskenor: val och tillämpning av flexibel och styv isolering

Med utvecklingen av nya energifordon, energilagringssystem, järnvägstransitering och industriell kraftutrustning används laminerade samlingsskenor i stor utsträckning på grund av deras låga induktans, höga tillförlitlighet och kompakta struktur. Oavsett om det är en EV-skena, en bilbatterisamlingsskena eller ett kondensatorskenasystem av industrikvalitet-, påverkar valet av isoleringsmaterial direkt produktens elektriska prestanda, livslängd och säkerhetsnivå.

 

För moderna skensystem för bilar fungerar isoleringsskiktet inte bara som ledarisolering utan måste också uppfylla kraven på värmebeständighet, spänningsresistans, flamskydd och långsiktigt tillförlitlig drift. Därför är en grundlig förståelse för egenskaperna hos flexibla och styva isoleringsmaterial avgörande för samlingsskenors design och val.

 

 

 

För närvarande använder de flesta laminerade samlingsskenor en flexibel tunn-filmisoleringsstruktur som tätt binder isoleringsfilmen till kopparledaren genom en lamineringsprocess. Denna process minskar effektivt ledaravstånd, förbättrar systemintegration och säkerställer utmärkt isoleringsprestanda för samlingsskenorna.

 

Polyester (PET) isoleringsmaterial

PET är ett av de mest använda isoleringsmaterialen och har en betydande marknadsandel inom PET-isoleringsområdet för fordonsskenor. Dess huvudsakliga egenskaper inkluderar:

Lång-driftstemperatur upp till 105 grader ; Hög töjning, vanligtvis över 100 %, lämplig för komplexa böjningsstrukturer; Bra mekanisk seghet och formningsprestanda; Högt relativ spårningsindex (CTI); Finns i olika tjocklekar för att möta olika spänningsnivåer; Utmärkta flamskyddsegenskaper som uppfyller kraven för industri- och bilapplikationer.

I nya energisystem för fordon, används PET-isoleringsskikt i stor utsträckning i EV-batterisamlingsskenor, bilskenor för markskenor och produkter för bilskenor.

 

Polyimid (PI) isoleringsmaterial

PI är ett hög-, hög-temperaturbeständigt isoleringsmaterial med en kontinuerlig driftstemperatur som vanligtvis överstiger 200 grader.

Jämfört med PET har PI följande egenskaper:

Överlägsen hög-temperaturbeständighet; Utmärkt inneboende flamskydd; Högre mekanisk styvhet; Mer lämplig för svetsprocesser; Relativt högre kostnad; Lägre CTI än PET.

Därför, i applikationer som kräver svetsning av kondensatorer, kraftmoduler eller kontakter, används PI-material ofta i New Energy Vehicle Film Capacitor Samleskins och vissa samlingsskenor för Power Capacitor-produkter.

 

Skillnader mellan flexibel och styv isolering

Flexibel isolering används främst för att isolera ytan på kopparledare, vilket bildar en komplett isoleringsstruktur genom laminering.

 

Dess fördelar inkluderar:

Det möjliggör fullständig tätning av ledarkanter;

Den är lämplig för komplexa tre-dimensionella strukturella konstruktioner;

Det minskar effektivt systemstorleken;

Det underlättar massproduktion och automatiserad tillverkning.

 

Styv isolering däremot används främst för avstånd och stöd mellan olika ledarskikt.

För högspänningssystem kan flexibel isolering ensam ofta inte uppfylla kraven för elektrisk fältfördelning och partiell urladdningskontroll; därför behövs styva isoleringsmaterial för att öka isoleringsavståndet.

 

Typiskt:

Cirka 1 mm isoleringsavstånd krävs för varje 1kV ökning av driftspänningen;

Ju högre driftspänning, desto större tjocklek på den styva isoleringen;
Hög-system använder vanligtvis glasfiberförstärkta polyesterskivor som det strukturella isoleringsskiktet.

I hög-utformning av samlingsskenor är styv isolering en avgörande komponent som säkerställer en lång-stabil drift, medan lågspänningssystem för fordonsskenor vanligtvis inte kräver ytterligare, tunga stela isoleringsstrukturer.

 

 

 

Relativt temperaturindex (RTI)

RTI är en viktig indikator på den långvariga-värmebeständigheten hos isoleringsmaterial.

 

Relative Tracking Index (RTI) definieras som:

Temperaturen vid vilken de mekaniska och elektriska egenskaperna hos ett material minskar till 50 % av deras initiala värden efter cirka 20 000 timmars lång-drift.

 

RTI påverkar produktens livslängd direkt för-långsiktigt fungerande skensystem för elfordon.

I allmänhet:

 

För varje 10 graders minskning av temperaturen fördubblas isoleringens livslängd ungefär;

För varje 10 graders ökning av temperaturen kan isoleringens livslängd förkortas med ungefär hälften.

 

När man utformar en förtennad kopparskena för elbilar måste därför både värmehanteringslösningar och isoleringsmaterialskvaliteter övervägas heltäckande.

 

 

CTI reflekterar materialets ytbeständighet mot spårning.

 

När utrustningen utsätts för fuktiga, förorenade eller högspänningsmiljöer under längre perioder, minskar ett högre CTI-värde effektivt risken för krypning på ytan.

 

För industriella energilagringssystem, DC-kondensatorsamlingsskenor och stora kondensatorlamineringsskenor är CTI en avgörande parameter som påverkar säkerhetsdesignen.

 

PET-material har vanligtvis högre CTI-klassificeringar och används därför mer i högspänningstillämpningar.-

 

Förlängning representerar ett materials förmåga att behålla sina isoleringsegenskaper under spänning.

Denna parameter påverkar direkt:

Böjningsprestanda;
Ledarkantsomslagskvalitet;
Stabilitet i tätningsprocessen;
Långsiktig-mekanisk tillförlitlighet.

PET-material har vanligtvis en töjning på över 100 %, medan PI-material är cirka 70 %. Därför är PET mer lämpat för komplexa kopparledarlamineringsprocesser.

 

 

Industriella kraftsystem

Industriell utrustnings krav på samlingsskenor fokuserar i första hand på högspänning och lång livslängd.

 

Typiska egenskaper inkluderar:

Driftspänning vanligtvis mellan 1000V och 6000V;
Strikta krav på partiell utsläppskontroll;
Krav på ökade stela isoleringsstrukturer;
Höga krav på krypavstånd;
Livslängd på 20 till 25 år eller mer.

 

Därför tenderar hög-energilagringsutrustning, järnvägstransporter och storskaliga kraftdistributionssystem att använda högt CTI-material och tjockare isoleringsstrukturer för distributionsskenor.

 

 

 

Nya energifordonstillämpningar lägger större vikt vid lättvikt, utrymmesutnyttjande och kostnadskontroll.

Typiska egenskaper inkluderar:

 

Spänningsnivåer är i allmänhet under 800V;
Lägre krav för partiell urladdning;
Använder typiskt flexibla laminerade isoleringsstrukturer;
Mer känslig för vikt och volym;
Livslängden är vanligtvis 5 till 10 år.

 

Därför använder produkter som BusBar Cars, Automotive Power Connectors och Tin{0}}plate Busbar Automotives i allt högre grad PET- eller PI-isoleringslösningar för att möta kraven på kompakt design.

 

 

Förutom laminerad isoleringsteknik är pulverlackisolering också en vanlig lösning.

 

Denna process uppnår ett övergripande isoleringsskydd genom att bilda en epoxihartsbeläggning på ledarens yta, och är särskilt lämplig för strukturellt komplexa enstaka ledare.

 

Dess fördelar inkluderar:

Kan täcka komplexa geometrier;
Lämplig för icke-laminerade ledare;
Bra korrosionsbeständighet;
Kan uppfylla vissa applikationskrav för-lågspänning.

 

Emellertid förblir laminerad isoleringsteknik den vanliga lösningen för elfordonstillämpningar för fordonsbusbar och samlingsskenor som kräver låg induktans och hög effekttäthet.

 

 

 

Isoleringsmaterial är en avgörande komponent som bestämmer prestandan hos laminerade samlingsskenor. PET och PI, som de vanligaste flexibla isoleringsmaterialen, har var och en sina fördelar i olika applikationsscenarier. För industrisystem med hög-spänning måste RTI-, CTI- och stela isoleringsstrukturer övervägas omfattande, medan för sektorn för nya energifordon ligger fokus mer på lättviktsdesign, utrymmesutnyttjande och produktionseffektivitet.

 

Med utvecklingen avEV samlingsskenor, kondensatorskenor och nya elektroniska enheter med energi, kommer isoleringsmaterialtekniken att fortsätta att uppgraderas, vilket ger säkrare och effektivare lösningar för framtida elektriska anslutningssystem med hög-hög-tillförlitlighet.