Analiza materialelor de izolare pentru barele colectoare laminate: selectarea și aplicarea izolației flexibile și rigide

Odată cu dezvoltarea de noi vehicule de energie, sisteme de stocare a energiei, tranzit feroviar și echipamente de putere industrială, barele colectoare laminate sunt utilizate pe scară largă datorită inductanței scăzute, fiabilității ridicate și structurii compacte. Fie că este vorba despre o bară EV, o bară de mașină sau un sistem de bare de condensator de calitate industrială-, alegerea materialului de izolație afectează direct performanța electrică, durata de viață și nivelul de siguranță ale produsului.

 

Pentru sistemele moderne de bare auto, stratul de izolație nu servește doar ca izolație a conductorului, ci trebuie și să îndeplinească cerințele de rezistență la căldură, rezistență la tensiune, rezistență la flacără și funcționare fiabilă-pe termen lung. Prin urmare, o înțelegere aprofundată a caracteristicilor materialelor de izolare flexibile și rigide este crucială pentru proiectarea și selecția barelor colectoare.

 

 

 

În prezent, majoritatea barelor colectoare laminate utilizează o structură de izolație cu peliculă subțire -flexibilă, care leagă strâns filmul de izolație de conductorul de cupru printr-un proces de laminare. Acest proces reduce în mod eficient distanța dintre conductori, îmbunătățește integrarea sistemului și asigură performanțe excelente de izolație a barelor colectoare.

 

Material izolator din poliester (PET).

PET-ul este unul dintre cele mai utilizate materiale de izolare, deținând o cotă semnificativă de piață în domeniul izolației PET pentru bare colectoare auto. Principalele sale caracteristici includ:

Temperatura de funcționare pe termen lung de până la 105 de grade ; Alungire mare, care depășește de obicei 100%, potrivită pentru structuri complexe de îndoire; Rezistență mecanică bună și performanță de turnare; Indicele relativ ridicat de urmărire (CTI); Disponibil în diferite grosimi pentru a îndeplini diferite niveluri de tensiune; Proprietăți excelente de ignifugare, îndeplinind cerințele aplicațiilor industriale și auto.

În sistemele de alimentare cu energie noi a vehiculelor, straturile de izolație PET sunt utilizate pe scară largă în barele colectoare ale bateriei EV, barele auto pentru sol și produsele pentru barele auto.

 

Material de izolație din poliimidă (PI).

PI este un material izolator de-performanță ridicată, rezistent la temperatură înaltă-, cu o temperatură de funcționare continuă care depășește de obicei 200 de grade .

În comparație cu PET, PI are următoarele caracteristici:

Rezistență{0}}superioară la temperatură ridicată; Excelentă rezistență la flacără inerentă; Rigiditate mecanică mai mare; Mai potrivite pentru procesele de sudare; Cost relativ mai mare; CTI mai mic decât PET.

Prin urmare, în aplicațiile care necesită sudarea condensatoarelor, modulelor de putere sau conectorilor, materialul PI este frecvent utilizat în barele colectoare pentru condensatoare cu film New Energy Vehicle și unele bare colectoare pentru produsele Power Capacitor.

 

Diferențele dintre izolația flexibilă și rigidă

Izolația flexibilă este utilizată în principal pentru izolarea suprafeței conductoarelor de cupru, formând o structură de izolație completă prin laminare.

 

Avantajele sale includ:

Permite etanșarea completă a marginilor conductorului;

Este potrivit pentru proiecte structurale complexe tri-dimensionale;

Reduce eficient dimensiunea sistemului;

Facilitează producția de masă și producția automată.

 

Izolația rigidă, pe de altă parte, este utilizată în principal pentru distanțarea și sprijinirea între diferitele straturi conductoare.

Pentru sistemele de-înaltă tensiune, izolația flexibilă singură nu poate îndeplini adesea cerințele pentru distribuția câmpului electric și controlul descărcării parțiale; prin urmare, sunt necesare materiale izolante rigide pentru a mări distanța de izolație.

 

De obicei:

Aproximativ 1 mm de distanță de izolație este necesar pentru fiecare creștere de 1 kV a tensiunii de funcționare;

Cu cât tensiunea de funcționare este mai mare, cu atât grosimea izolației rigide este mai mare;
Sistemele de-înaltă tensiune folosesc de obicei plăci de poliester armate cu fibră de sticlă ca strat de izolație structurală.

În proiectarea barelor colectoare de înaltă tensiune-, izolația rigidă este o componentă esențială care asigură funcționarea stabilă pe termen lung-, în timp ce sistemele auto de bare colectoare de joasă-tensiune nu necesită, de obicei, structuri de izolație rigide suplimentare, grele.

 

 

 

Indicele de temperatură relativă (RTI)

RTI este un indicator important al-rezistenței termice pe termen lung a materialelor izolatoare.

 

Indicele de urmărire relativă (RTI) este definit ca:

Temperatura la care proprietățile mecanice și electrice ale unui material scad la 50% din valorile lor inițiale după aproximativ 20.000 de ore de funcționare pe termen lung.

 

Pentru sistemele de vehicule electrice cu bare colectoare care funcționează pe termen lung-, RTI are un impact direct asupra duratei de viață a produsului.

În general:

 

Pentru fiecare scădere de 10 grade a temperaturii, durata de viață a izolației se dublează aproximativ;

Pentru fiecare creștere cu 10 grade a temperaturii, durata de viață a izolației poate fi scurtată cu aproximativ jumătate.

 

Prin urmare, atunci când proiectați o bară de cupru placată cu staniu pentru vehicule electrice, atât soluțiile de management termic, cât și materialele de izolare trebuie luate în considerare în mod cuprinzător.

 

 

CTI reflectă rezistența la suprafață a materialului la urmărire.

 

Atunci când echipamentul este expus la medii umede, poluate sau cu tensiune înaltă-pentru perioade îndelungate, o valoare CTI mai mare reduce efectiv riscul de scurgere la suprafață.

 

Pentru sistemele industriale de stocare a energiei, barele colectoare de condensatoare DC și barele colectoare de laminare cu condensatoare mari, CTI este un parametru crucial care afectează proiectarea de siguranță.

 

Materialele PET au, de obicei, cote CTI mai ridicate și, prin urmare, sunt utilizate mai pe scară largă în aplicațiile de-înaltă tensiune.

 

Alungirea reprezintă capacitatea unui material de a-și menține proprietățile de izolare sub tensiune.

Acest parametru afectează direct:

Performanță la îndoire;
Calitate de ambalare a marginii conductorului;
Stabilitatea procesului de etanșare;
Fiabilitatea mecanică pe termen lung{0}.

Materialele PET au de obicei o alungire de peste 100%, în timp ce materialele PI sunt în jur de 70%. Prin urmare, PET-ul este mai potrivit pentru procesele complexe de laminare a conductorilor de cupru.

 

 

Sisteme de alimentare industriale

Cerințele echipamentelor industriale pentru bare se concentrează în primul rând pe tensiune înaltă și durata de viață lungă.

 

Caracteristicile tipice includ:

Tensiunea de funcționare de obicei între 1000V și 6000V;
Cerințe stricte pentru controlul descărcării parțiale;
Cerință pentru structuri de izolare rigidă sporită;
Cerințe mari de distanță de fuga;
Durată de viață de 20 până la 25 de ani sau mai mult.

 

Prin urmare, echipamentele de stocare a energiei de înaltă tensiune de-, transportul feroviar și sistemele de distribuție a energiei la scară largă- tind să utilizeze materiale CTI ridicate și structuri de izolație mai groase pentru barele de distribuție.

 

 

 

Noile aplicații pentru vehicule energetice pun un accent mai mare pe ușurință, utilizarea spațiului și controlul costurilor.

Caracteristicile tipice includ:

 

Nivelurile de tensiune sunt în general sub 800V;
Cerințe mai mici pentru descărcarea parțială;
Folosind de obicei structuri de izolație laminate flexibile;
Mai sensibil la greutate și volum;
Durata de viață este în general de 5 până la 10 ani.

 

Prin urmare, produse cum ar fi BusBar Cars, Conectori de alimentare pentru automobile și Auto{0}}bare colectoare din tablă utilizează din ce în ce mai mult soluții de izolare PET sau PI pentru a îndeplini cerințele de design compact.

 

 

Pe lângă tehnologia de izolație laminată, izolația cu acoperire cu pulbere este, de asemenea, o soluție comună.

 

Acest proces realizează o protecție globală a izolației prin formarea unui strat de rășină epoxidică pe suprafața conductorului și este potrivit în special pentru conductoarele unice complexe din punct de vedere structural.

 

Avantajele sale includ:

Poate acoperi geometrii complexe;
Potrivit pentru conductoare ne-laminate;
Rezistență bună la coroziune;
Poate îndeplini anumite cerințe pentru aplicații de -joasă tensiune.

 

Cu toate acestea, pentru aplicațiile de bare auto și vehicule electrice care necesită inductanță scăzută și densitate mare de putere, tehnologia de izolație laminată rămâne soluția principală.

 

 

 

Materialele de izolare sunt o componentă crucială care determină performanța barelor colectoare laminate. PET și PI, ca cele mai comune materiale de izolare flexibilă, au fiecare avantajele lor în diferite scenarii de aplicare. Pentru sistemele industriale de-înaltă tensiune, RTI, CTI și structurile rigide de izolație trebuie luate în considerare în mod cuprinzător, în timp ce pentru noul sector de vehicule energetice, accentul se pune mai mult pe designul ușor, utilizarea spațiului și eficiența producției.

 

Odată cu dezvoltarea luiBare colectoare EV, bare condensatoare și noile dispozitive electronice de putere energetică, tehnologia materialelor de izolație va continua să se modernizeze, oferind soluții mai sigure și mai eficiente pentru viitoarele sisteme de conexiune electrică de mare-putere,-fiabilitate ridicată.