Lamineeritud siinide isolatsioonimaterjalide analüüs: painduva ja jäiga isolatsiooni valik ja rakendamine

Uute energiasõidukite, energiasalvestussüsteemide, raudteetransiidi ja tööstuslike jõuseadmete väljatöötamisega kasutatakse lamineeritud siinid laialdaselt nende madala induktiivsuse, kõrge töökindluse ja kompaktse struktuuri tõttu. Olenemata sellest, kas tegemist on elektrisõidukite siini, autoaku siini või tööstusliku -klassi kondensaatori siinisüsteemiga, mõjutab isolatsioonimaterjali valik otseselt toote elektrilist jõudlust, kasutusiga ja ohutustaset.

 

Moodsate autode siinisüsteemide puhul ei toimi isolatsioonikiht mitte ainult juhtide isolatsioonina, vaid peab vastama ka kuumuskindluse, pingekindluse, leegiaeglustuse ja pikaajalise{0}}töökindluse nõuetele. Seetõttu on siini projekteerimisel ja valikul ülioluline painduvate ja jäikade isolatsioonimaterjalide omaduste põhjalik mõistmine.

 

 

 

Praegu kasutavad enamik lamineeritud siinid elastset õhukese{0}kile isolatsioonistruktuuri, mis seob isolatsioonikile lamineerimisprotsessi kaudu tihedalt vaskjuhi külge. See protsess vähendab tõhusalt juhtide vahekaugust, parandab süsteemi integreerimist ja tagab siini suurepärase isolatsiooni.

 

Polüester (PET) isolatsioonimaterjal

PET on üks enim kasutatavaid isolatsioonimaterjale, millel on märkimisväärne turuosa autode siinide PET-isolatsiooni valdkonnas. Selle peamised omadused hõlmavad järgmist:

Pikaajaline{0}}töötemperatuur kuni 105 kraadi ; Suur venivus, tavaliselt üle 100%, sobib keerukate painutusstruktuuride jaoks; Hea mehaaniline tugevus ja vormimisomadused; kõrge suhteline jälgimisindeks (CTI); Saadaval erineva paksusega, et vastata erinevatele pingetasemetele; Suurepärased leegiaeglustavad omadused, mis vastavad tööstuslike ja autotööstuse rakenduste nõuetele.

Uutes energiasõidukite toitesüsteemides kasutatakse PET-i isolatsioonikihte laialdaselt elektrisõidukite akude siinides, autotööstuse maapealsetes siinides ja auto siinide toodetes.

 

Polüimiid (PI) isolatsioonimaterjal

PI on suure -jõudlusega, kõrge-temperatuurikindel isolatsioonimaterjal, mille pidev töötemperatuur ületab tavaliselt 200 kraadi.

Võrreldes PET-ga on PI-l järgmised omadused:

suurepärane vastupidavus kõrgele{0}}temperatuurile; Suurepärane tuleaeglustus; Suurem mehaaniline jäikus; Sobib paremini keevitusprotsessideks; Suhteliselt kõrgem hind; Madalam CTI kui PET.

Seetõttu kasutatakse kondensaatorite, toitemoodulite või pistikute keevitamist nõudvates rakendustes sageli PI-materjali uue energiaga sõidukite kilekondensaatori siinides ja mõnes toitekondensaatoritoodete siinides.

 

Erinevused painduva ja jäiga isolatsiooni vahel

Painduvat isolatsiooni kasutatakse eelkõige vaskjuhtide pinna isoleerimiseks, moodustades lamineerimise teel tervikliku isolatsioonistruktuuri.

 

Selle eelised hõlmavad järgmist:

See võimaldab juhtme servade täielikku tihendamist;

See sobib keerukate kolme{0}}mõõtmeliste konstruktsioonide jaoks;

See vähendab tõhusalt süsteemi suurust;

See hõlbustab masstootmist ja automatiseeritud tootmist.

 

Seevastu jäika isolatsiooni kasutatakse peamiselt erinevate juhtmekihtide vahekauguse ja toetamise jaoks.

Kõrgepingesüsteemide puhul ei suuda paindlik isolatsioon üksi sageli täita elektrivälja jaotamise ja osalise tühjenemise juhtimise nõudeid; seetõttu on isolatsioonikauguse suurendamiseks vaja jäikaid isolatsioonimaterjale.

 

Tavaliselt:

Iga 1kV tööpinge tõusu kohta on vaja umbes 1 mm isolatsioonivahet;

Mida kõrgem on tööpinge, seda suurem on jäiga isolatsiooni paksus;
Kõrgepingesüsteemides kasutatakse tavaliselt isolatsioonikihina klaaskiuga tugevdatud polüesterplaate.

Kõrgepingesiinide konstruktsioonis on jäik isolatsioon ülitähtis komponent, mis tagab pikaajalise-stabiilse töö, samas kui autotööstuse madalpingesiinide{2}}süsteemid ei vaja tavaliselt täiendavaid raskeid jäikaid isolatsioonikonstruktsioone.

 

 

 

Suhtelise temperatuuri indeks (RTI)

RTI on isolatsioonimaterjalide pikaajalise{0}}soojuskindluse oluline näitaja.

 

Suhteline jälgimisindeks (RTI) on määratletud järgmiselt:

Temperatuur, mille juures materjali mehaanilised ja elektrilised omadused vähenevad 50%-ni nende algväärtustest pärast ligikaudu 20 000 tundi pikaajalist töötamist.

 

Pikaajaliste-siinide elektrisõidukite süsteemide puhul mõjutab RTI otseselt toote eluiga.

Üldiselt:

 

Iga 10 kraadise temperatuuri languse korral pikeneb isolatsiooni eluiga ligikaudu kaks korda;

Iga 10 kraadise temperatuuritõusu korral võib isolatsiooni eluiga lüheneda ligikaudu poole võrra.

 

Seetõttu tuleb elektrisõidukite tinaga kaetud vasest siini projekteerimisel igakülgselt arvestada nii soojusjuhtimislahendusi kui ka isolatsioonimaterjalide klasse.

 

 

CTI peegeldab materjali pinna vastupidavust jälgimisele.

 

Kui seade puutub pikema aja jooksul kokku niiskes, saastunud või kõrge{0}}pingega keskkonnas, vähendab kõrgem CTI väärtus tõhusalt pinna hiilimise ohtu.

 

Tööstuslike energiasalvestussüsteemide, alalisvoolu kondensaatorisiinide ja suurte kondensaatorite lamineerimissiinide puhul on CTI oluline parameeter, mis mõjutab ohutust.

 

PET-materjalidel on tavaliselt kõrgemad CTI-reitingud ja seetõttu kasutatakse neid laialdasemalt kõrge{0}}pingerakendustes.

 

Venivus tähistab materjali võimet säilitada pinge all oma isolatsiooniomadused.

See parameeter mõjutab otseselt:

Painde jõudlus;
juhi servade mähise kvaliteet;
Tihendusprotsessi stabiilsus;
Pikaajaline{0}}mehaaniline töökindlus.

PET-materjalide pikenemine on tavaliselt üle 100%, samas kui PI-materjalide pikenemine on umbes 70%. Seetõttu on PET sobivam keerukate vaskjuhtide lamineerimisprotsesside jaoks.

 

 

Tööstuslikud elektrisüsteemid

Tööstusseadmete nõuded siinidele keskenduvad eelkõige kõrgepingele ja pikale elueale.

 

Tüüpilised omadused hõlmavad järgmist:

Tööpinge tavaliselt vahemikus 1000 V kuni 6000 V;
Ranged nõuded osalise tühjendamise kontrollimiseks;
Suurendatud jäikade isolatsioonikonstruktsioonide nõue;
Kõrged nõuded roomamiskaugusele;
Kasutusiga 20 kuni 25 aastat või rohkem.

 

Seetõttu kasutavad kõrge{0}}pingeenergiasalvestid, raudteetransport ja suuremahulised-voolujaotussüsteemid jaotussiinide jaoks tavaliselt kõrge CTI materjale ja paksemaid isolatsioonikonstruktsioone.

 

 

 

Uued energiasõidukite rakendused panevad suuremat rõhku kergele kaalule, ruumikasutusele ja kulude kontrollile.

Tüüpilised omadused hõlmavad järgmist:

 

Pingetasemed on üldiselt alla 800 V;
Madalamad nõuded osalisele tühjendamisele;
Tavaliselt kasutatakse painduvaid lamineeritud isolatsioonikonstruktsioone;
Tundlikum kaalu ja mahu suhtes;
Eluiga on tavaliselt 5 kuni 10 aastat.

 

Seetõttu kasutavad sellised tooted nagu siiniautod, Automotive Power Connectors ja Tin{0}}plate Busbar Automotives kompaktsete disaininõuete täitmiseks üha enam PET- või PI-isolatsioonilahendusi.

 

 

Lisaks lamineeritud isolatsioonitehnoloogiale on levinud lahendus ka pulbervärvimine.

 

Selle protsessiga saavutatakse üldine isolatsioonikaitse, moodustades juhi pinnale epoksüvaigukatte ja see on eriti sobiv struktuurselt keerukate üksikjuhtide jaoks.

 

Selle eelised hõlmavad järgmist:

Võib katta keerukaid geomeetriaid;
Sobib mitte-lamineeritud juhtmetele;
Hea korrosioonikindlus;
Võib täita mõningaid madalpinge{0}}rakenduse nõudeid.

 

Madalat induktiivsust ja suurt võimsustihedust nõudvate mootorsõidukite siinide ja siini elektrisõidukite rakenduste puhul jääb lamineeritud isolatsioonitehnoloogia siiski peamiseks lahenduseks.

 

 

 

Isolatsioonimaterjalid on oluline komponent, mis määrab lamineeritud siinide jõudluse. PET-l ja PI-l kui kõige tavalisematel painduvatel isolatsioonimaterjalidel on erinevates kasutusstsenaariumides oma eelised. Kõrgepingetööstussüsteemide puhul tuleb RTI-d, CTI-d ja jäikaid isolatsioonistruktuure põhjalikult kaaluda, samas kui uute energiasõidukite sektori puhul keskendutakse rohkem kergele disainile, ruumikasutusele ja tootmise efektiivsusele.

 

Koos arengugaEV siinid, kondensaatorisiinid ja uued energiaelektroonilised seadmed, isolatsioonimaterjalide tehnoloogia uuendamine jätkub, pakkudes turvalisemaid ja tõhusamaid lahendusi tulevaste suure -võimsusega ja suure{1}} töökindlusega elektriühendussüsteemide jaoks.