Laminerade samlingsskenor Isoleringsmaterialanalys: Hur påverkar flexibel och styv isolering systemets prestanda?

Med den snabba utvecklingen av nya energifordon, energilagringssystem, järnvägstransitering och industriell frekvensomvandlingsutrustning har laminerade samlingsskenor blivit viktiga ledande anslutningskomponenter i elektroniska system med hög-effekt. Oavsett om det är en laminerad samlingsskena för elbilar, en laminerad samlingsskena i en hög-effektomvandlare eller en anpassad laminerad samlingsskena för IGBT:er, beror dess prestanda inte bara på ledarens design utan också på valet av isoleringsmaterial.

 

Isoleringssystemet påverkar direkt samlingsskenans motståndsspänning, partiella urladdningsprestanda, livslängd och övergripande tillförlitlighet. Att förstå egenskaperna hos flexibel och styv isolering är avgörande för att designa laminerade låg-induktiva samlingsskenor med hög-prestanda.

 

 

 

En laminerad samlingsskena är ett ledande anslutningssystem som består av flera lager av ledare och isoleringsmaterial, som tillhör den typiska flerskiktskompositstrukturen för anslutningsstång.

 

Genom att stapla de positiva och negativa ledarna tätt och isolera dem med ett isolerande lager kan slinginduktansen effektivt reduceras, systemets elektromagnetiska kompatibilitetsprestanda förbättras och energiförlusten minskas. Därför används det ofta i:

 

Drivsystem för elfordon
Energilagringsomvandlare (PCS)
Industriella frekvensomriktare
Fotovoltaiska växelriktare
Kraftsystem för järnvägstransitering
Hög-strömförsörjningsutrustning

 

I fler-skiktsstrukturer som tre-laminerade samlingsskenor ger isoleringsmaterialet inte bara elektrisk isolering utan också mekaniskt och miljöskydd.

 

 

 

För närvarande använder de flesta delvis laminerade samlingsskenor flexibla isoleringsfilmer laminerade på kopparledare.

 

Flexibla isoleringsmaterial binds vanligtvis tätt till ledaren genom en het-pressningsprocess och bildar en fullständig tätning vid ledarens kanter, vilket förbättrar motståndet mot fukt och värme, föroreningar och åldrande.

 

PET Polyester Isoleringsmaterial

PET är ett av de vanligaste isoleringsmaterialen för flerskiktsskenor.

Dess huvudsakliga egenskaper inkluderar:

Lång-driftstemperatur upp till 105 grader ;
Utmärkt duktilitet; Mindre benägen att spricka vid böjning.
Utmärkt ytkvalitet;
Goda flamskyddsegenskaper; Relativt ekonomisk kostnad.

På grund av sitt höga CTI (relativt spårningsindex) är PET särskilt lämpligt för högspänningstillämpningar.

PET-material används ofta i Subway Laminated Busbars och industriella kraftsystem.

PI polyimid isoleringsmaterial

PI är ett isoleringsmaterial med hög-prestanda och hög-temperatur-.

Dess främsta fördelar inkluderar:

Lång-temperaturmotstånd som överstiger 200 grader ;
Utmärkt termisk stabilitet;
Bra svetsbarhet; Hög inneboende flamskyddsförmåga.

Därför har PI-material betydande fördelar i IGBT-laminerade samlingsskenor och applikationer som kräver lödning av kondensatorer, induktorer och andra komponenter.

Emellertid har PI-material relativt svagare ytspårningsegenskaper och är dyrare än PET. De används vanligtvis i speciella applikationer snarare än konventionella konstruktioner.

 

 

Flexibel isolering täcker i första hand ledaren, medan styv isolering huvudsakligen fungerar som strukturell isolering mellan ledarskikten.

 

I högspänningssystem är tunn-filmisolering ofta otillräcklig för att uppfylla kraven på partiell urladdning och krypavstånd, vilket kräver tillsats av styva isoleringsskikt.

 

Vanliga styva isoleringsmaterial inkluderar:

Glasfiberförstärkt polyesterskiva

Epoxifiberskiva

Isolerande kompositmaterial med hög-hållfasthet

Tjockleken på styv isolering bestäms vanligtvis baserat på systemets driftspänning.

 

Allmän teknisk design:

Cirka 1 mm isolationsavstånd krävs för varje 1kV ökning av driftspänningen.
Ju högre spänningsnivån är, desto större är den stela isoleringstjockleken.
Hög-system kan kräva isoleringsstrukturer på 3-6 mm eller till och med tjockare.

 

Därför har styv isolering blivit en oumbärlig och avgörande komponent i hög-tillämpningar som högspänningsexplosions-säker växelriktare.

 

 

RTI-Relativt temperaturindex

RTI (Relative Thermal Index) representerar den högsta temperaturklassificeringen vid vilken ett isoleringsmaterial kan arbeta kontinuerligt under längre perioder.

Detta index används för att utvärdera materialets förmåga att bibehålla mekanisk styrka och elektriska egenskaper under långvariga termiska åldringsförhållanden.

I allmänhet:

 

Högre temperaturer förkortar materialets livslängd.

För varje 10 graders ökning av temperaturen kan materialets livslängd halveras.

För varje 10 graders minskning av temperaturen kan materialets livslängd fördubblas.

Därför är RTI (Relative Tracking Index) en avgörande faktor i materialvalet för långtidsdrivna laminerade samlingsskenor för komplexa samlingsskenor.

 

CTI-Relativt spårningsindex

CTI utvärderar motståndet hos en isoleringsmaterialyta mot spårning.

Högre CTI-värden:

Mindre krav på krypavstånd;
Starkare motståndskraft mot kontaminering;
Säkrare och stabilare drift vid höga spänningar.

För applikationer över 1000V är CTI ofta en kritisk parameter som bestämmer isoleringsdesign.

 

Förlängning

Förlängning reflekterar ett materials förmåga att motstå sprickbildning och förtunning under sträckning.

Hög förlängning betyder:

Bättre lämplighet för komplexa bockningsprocesser;
Lättare tätning av ledarkanter;
Högre isoleringssäkerhet.

PET-material har vanligtvis en töjning som överstiger 100 %, medan PI-material i allmänhet har lägre töjning än PET.

 

 

Industriella kraftsystem

Industriella tillämpningar innefattar vanligtvis:

Driftspänningar från 1000V till 6000V;
Långsiktiga-operativa krav;
Höga krav på partiell urladdning;
Strikta krypavståndsspecifikationer.

Därför använder laminerade samlingsskenor för tre-växelriktare och stora omvandlarbusssystem ofta en kombination av flexibel och styv isolering.

 

Nya energifordonsapplikationer

Nya energifordonssystem fungerar vanligtvis vid spänningar koncentrerade till:

400V plattformar

800V plattformar

På grund av de relativt lägre spänningsnivåerna:

Lägre krav på partiell urladdning;
Styv isolering krävs inte i de flesta scenarier.
Fokus ligger på lättviktsdesign och utrymmesutnyttjande.

Därför använder laminerade samlingsskenor för elbilar ofta lätta laminerade strukturer för att möta krav på hög effekttäthet.

 

 

 

Förutom traditionell laminerad isolering är pulverlackering och epoxibeläggning också vanliga isoleringsmetoder.

 

Dessa processer är lämpliga för komplexa strukturer eller enledarapplikationer-, vilket uppnår:

Ytisoleringsskydd;
Korrosionsskydd;
Miljötätning.

För samlingsskenorssystem som kräver låg induktans och hög tillförlitlighet är dock laminerad isolering den vanliga lösningen.

 

 

Med den kontinuerliga utvecklingen av kraftelektronikteknik har laminerade samlingsskenor utvecklats från enkla ledande kontakter till avgörande komponenter som integrerar konduktivitet, värmeavledning, isolering och elektromagnetisk optimering. Oavsett om det tillämpas på nya energifordon, järnvägstransit eller industriell kraftomvandlingsutrustning, påverkar lämpligt urval av isoleringsmaterial direkt systemets säkerhet, tillförlitlighet och livslängd.

 

För modernalaminerad samlingsskenakonstruktioner är flexibel isolering ansvarig för att uppnå effektiv ledarinkapsling, medan styv isolering uppfyller kraven för hög-spänningsbeständighet. Tillsammans säkerställer de en långsiktig-stabil drift av hela kraftsystemet.