Laminuotos šynų izoliacinės medžiagos: lanksčios ir standžios charakteristikos ir pagrindinių parametrų analizė

 

Didėjant aukštos{0} įtampos elektros sistemų ir galios tankio integravimo paklausai, laminuotų šynų izoliacinių medžiagų pasirinkimas tapo pagrindiniu veiksniu, lemiančiu jų patikimumą ir našumą. Pradedant nuo medžiagų savybių, taikymo scenarijų ir pagrindinių techninių parametrų, šiame straipsnyje sistemingai analizuojami techniniai lanksčios izoliacijos ir standžios izoliacijos skirtumai ir pateikiamos profesionalios rekomendacijos inžinieriams, kaip pasirinkti medžiagas skirtingomis darbo sąlygomis.

 

 

 

Laminuoto vario šynų izoliacijos sistema sudaryta iš lanksčios izoliacijos ir standžios izoliacijos, kurios sukuria pusiausvyrą tarp elektros izoliacijos, mechaninės apsaugos ir prisitaikymo prie aplinkos.

 

1. Lanksčios izoliacinės medžiagos: šerdies apsauga tarp laidininko sluoksnių
Lanksčios izoliacinės medžiagos yra laminuojamos ant laidininkų paviršiaus plonų plėvelių pavidalu. Pagrindinė funkcija yra užtikrinti izoliacijos sandarumą tarp laidininkų ir prisitaikyti prie sudėtingų konstrukcijų lenkimo ir formavimo.

(1) Poliesterio plėvelė (PET)
Našumo pranašumai:
Galimybė prisitaikyti prie temperatūros: ilgalaikė{0}}105 laipsnių darbinė temperatūra (RTI sertifikatas), atitinkanti daugiau nei 20 metų tarnavimo laiką pagal daugumą pramoninių scenarijų
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, nėra plyšimo rizikos, kai lenkimo spindulys Mažesnis arba lygus 5 mm, tinka sudėtingam konstrukcijos apsiuvimo procesui
Elektrinės charakteristikos:
Antipireno klasė UL 94V-0 (storis didesnis arba lygus 50 μm)
Santykinis sekimo indeksas (CTI) Didesnis arba lygus 600, palaiko valkšninio atstumo optimizavimo dizainą (1 kV atitinkamas valkšnumo atstumas gali būti sumažintas iki 8 mm)
Proceso pritaikymas: skaidrus / baltas standartinis storis, pasirenkamas (50/125/250/350 μm), suderinamas su automatizuota laminavimo gamybos linija

Tipiškas pritaikymas: 800 V aukštos{1}} įtampos platforma, skirta naujoms energijos transporto priemonėms, pramoninėms servo pavaroms (darbinė įtampa 1500 V arba mažesnė)

 

(2) Poliimido plėvelė (PI)
Našumo pranašumai:
High temperature tolerance: RTI>200 laipsnių, tinka suvirinimo procesui (trumpalaikis-atsparumas temperatūrai 300 laipsnių) ir atšiaurioje erdvėlaivių aplinkoje
Antipireno savybės: būdingas UL 94V-0 įvertinimas, nereikia papildomų antipirenų priedų
Konstrukcinės charakteristikos: 30 % kietesnės nei PET, kraštų sandarinimo tikslumas ±0,05 mm, tinka mechaniniam įtempių stabilumui aukštos įtampos aplinkoje

Taikymo apribojimai: CTI mažesnis arba lygus 200, tinka tik žemos-įtampos, mažesnės nei 600 V, scenarijus
Kaina yra 3–5 kartus didesnė nei PET, storis yra 25–50 μm, o lankstumas yra 70% (mažesnis nei PET)

 

2. Tvirta izoliacinė medžiaga: sistemos-lygio izoliacijos atrama
Tvirta izoliacija užpildoma tarp laminuotų inverterių šynų komponentų lakštų pavidalu, o aukštos įtampos izoliacijos reikalavimai tenkinami per storio konstrukciją:

Medžiagos pasirinkimas: stiklo pluoštu{0}}sustiprintas poliesteris (pvz., FR-4 išvestinės medžiagos)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5 karto didesnė vardinė įtampa (1000 V sistemos PDIV Didesnė arba lygi 1500 V)
Projektavimo kriterijai: vadovaukitės „1 mm/kV“ storio principu (pvz., . 4800V DC sistema naudoja 5 mm storį, paliekant 20 % saugos ribą)

 

 

 

 

1. Temperatūros patikimumo parametrai

 

Parametras	Apibrėžimas	PET charakteristikos	PI charakteristikos	Taikymo poveikis
RTI	Santykinės temperatūros indeksas (UL746 standartas)	105 laipsnių (20 000 valandų)	>200 laipsnių (10 000 valandų)	PI pageidautina aukštos{0}}temperatūros aplinkoje
Arenijaus koeficientas	Temperatūros{0}}gyvenimo santykių indeksas	Už kiekvieną 10 laipsnių temperatūros pakilimą gyvenimas sumažėja perpus	Ta pati taisyklė	Dizainą reikia derinti su darbinės temperatūros kreive

 

2. Elektros saugos parametrai
CTI (lyginamasis sekimo indeksas): PET CTI didesnis nei 600 arba lygus 600, tinkamas 3 taršos lygio (IEC 60587) aplinkai, o valkšnumo atstumas gali būti suprojektuotas pagal medžiagų grupę. PI CTI Mažiau arba lygus 200, tinka tik 1 taršos lygio aplinkai, valkšnumo atstumą reikia padidinti 100 %

Skilimo lauko stipris: lanksčios izoliacinės plėvelės skilimo lauko stipris yra didesnis arba lygus 25 kV/mm (50 μm storis atitinka 1,25 kV saugią darbinę įtampą), o standžiojo izoliacinio lakšto skilimo lauko stipris yra didesnis arba lygus 15 kV/mm (atsižvelgiant į stiklo pluošto kiekį).

 

3. Mechaniniai veikimo parametrai
Pailgėjimas: PET didesnis arba lygus 100%, palyginti su PI ≈ 70%, lemia gebėjimą formuoti sudėtingus lenktus paviršius (pvz., pailgėjimas ties staigiu laidininko lenkimu turi būti > 80%)
Nulupimo stiprumas: sąsajos nulupimo stiprumas po laminavimo yra didesnis arba lygus 5 N/mm (standartas ASTM D3330), todėl karšto ir šalto ciklų metu (-40–125 laipsnių) nesisluoksniuoja.

 

 

Aplikacijos matmenys	Pramoninė aukštos įtampos sistema (1000-6000V DC)	Automobilių elektros pavaros sistema (400-800V DC)	Pagrindiniai techninių sprendimų punktai
Izoliacijos sistema	Lankstus PET + standus stiklo pluošto poliesteris	Vieno{0}}sluoksnio lankstus PI/PET	Įtampos lygis lemia, ar reikalinga standi atrama
Pagrindiniai parametrai	CTI>600, PDIV>1.5Ue	RTI Didesnis arba lygus 125 laipsnių, atsparumas vibracijai 20g	Užterštos aplinkos ir erdvės kompaktiškumas
Gyvenimo reikalavimai	25 metai, 85 laipsnių	5 metai 125 laipsnių	Arrhenius modelio tikslus skaičiavimas
Proceso dėmesys	Valgymo atstumo optimizavimas (minimalus garsumas)	Suderinamumas su suvirinimu (komponentų integravimo reikalavimai)	Paviršiaus apdorojimas, palyginti su aukštai-temperatūrai atsparia danga

 

 

1. Nano{1}}sudėtinė plėvelė:
PET plėvelė, modifikuota silicio dioksido nanodalelėmis, padidina CTI iki 800+ ir suskaidymo lauko stiprumą 20 %, o tai tinka daug druskos purškimo aplinkoje, pavyzdžiui, jūros vėjo energijai.

2. Lanksti antipireninė danga:
Vandens -epoksidinės dervos- pagrindo dengimo technologija pasiekia UL 94V-0 atsparumą ugniai esant 50 μm storiui, pakeičia tradicinį laminavimo procesą ir sumažina svorį 30 %.

3. Sumanus izoliacijos stebėjimas:
Įdėkite laidžių skaidulų tinklą į standų izoliacijos sluoksnį, realiuoju laiku stebėkite izoliacijos senėjimą-, pasikeitus varžai (tikslumas ±5 %), ir įspėkite apie dalinio iškrovimo riziką.

 

 

Izoliacinių medžiagų pasirinkimaslaminuotos šynosyra kelių{0}}tikslų elektros našumo, mechaninio patikimumo ir kainos optimizavimo procesas. Lanksčios izoliacijos plastiškumas ir standžios izoliacijos atsparumo įtampa turi būti derinami ir projektuojami atsižvelgiant į konkrečias darbo sąlygas (įtampos lygį, temperatūros profilį, aplinkos sąlygas). Kadangi plataus dažnio diapazono įrenginiai skatina sistemos plėtrą link aukšto dažnio ir aukštos įtampos, naujos izoliacinės medžiagos, pasižyminčios dideliu CTI, aukštu-atsparumu temperatūrai ir integruotomis stebėjimo funkcijomis, taps pramonės naujovių dėmesio centre.