Πολυστρωματικά μονωτικά υλικά διαύλου: Ευέλικτα και άκαμπτα χαρακτηριστικά και ανάλυση βασικών παραμέτρων

 

Στο πλαίσιο της αυξανόμενης ζήτησης για ηλεκτρικά συστήματα υψηλής-τάσης και ενσωμάτωσης πυκνότητας ισχύος, η επιλογή μονωτικών υλικών για πλαστικοποιημένες ράβδους διαύλου έχει γίνει βασικός παράγοντας για τον καθορισμό της αξιοπιστίας και της απόδοσής τους. Ξεκινώντας από τις ιδιότητες των υλικών, τα σενάρια εφαρμογής και τις βασικές τεχνικές παραμέτρους, αυτό το άρθρο αναλύει συστηματικά τις τεχνικές διαφορές μεταξύ εύκαμπτης μόνωσης και άκαμπτης μόνωσης και παρέχει επαγγελματικές αναφορές στους μηχανικούς για την επιλογή υλικών υπό διαφορετικές συνθήκες εργασίας.

 

 

 

Το σύστημα μόνωσης της Laminated Copper BusBar αποτελείται από εύκαμπτη μόνωση και άκαμπτη μόνωση, που επιτυγχάνουν μια ισορροπία μεταξύ ηλεκτρικής μόνωσης, μηχανικής προστασίας και περιβαλλοντικής προσαρμογής μέσω συνεργατικού σχεδιασμού.

 

1. Εύκαμπτα μονωτικά υλικά: προστασία πυρήνα μεταξύ των στρωμάτων αγωγών
Τα εύκαμπτα μονωτικά υλικά πλαστικοποιούνται στην επιφάνεια των αγωγών με τη μορφή λεπτών μεμβρανών. Η βασική λειτουργία είναι η επίτευξη μονωτικής σφράγισης μεταξύ των αγωγών και η προσαρμογή στην κάμψη και τη διαμόρφωση πολύπλοκων κατασκευών.

(1) Πολυεστερική μεμβράνη (PET)
Πλεονεκτήματα απόδοσης:
Προσαρμοστικότητα θερμοκρασίας: Μακροχρόνια-θερμοκρασία εργασίας 105 βαθμών (πιστοποίηση RTI), με διάρκεια ζωής άνω των 20 ετών στα περισσότερα βιομηχανικά σενάρια
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, χωρίς κίνδυνο σχίσιμου κατά την ακτίνα κάμψης Μικρότερη από ή ίση με 5 mm, κατάλληλο για τη διαδικασία στριφώματος σύνθετης δομής
Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά:
Κατηγορία επιβραδυντικού φλόγας UL 94V-0 (πάχος μεγαλύτερο ή ίσο με 50μm)
Δείκτης σχετικής παρακολούθησης (CTI) Μεγαλύτερο ή ίσο με 600, που υποστηρίζει τη σχεδίαση βελτιστοποίησης της απόστασης ερπυσμού (η αντίστοιχη απόσταση ερπυσμού 1 kV μπορεί να μειωθεί στα 8 mm)
Προσαρμογή διαδικασίας: Διαφανές/λευκό τυπικό πάχος προαιρετικό (50/125/250/350μm), συμβατό με αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής πλαστικοποίησης

Τυπικές εφαρμογές: Πλατφόρμα υψηλής-τάσης 800V για νέα ενεργειακά οχήματα, βιομηχανικούς σερβοκινητήρες (τάση εργασίας Μικρότερη ή ίση με 1500V)

 

(2) Φιλμ πολυιμιδίου (PI)
Πλεονεκτήματα απόδοσης:
High temperature tolerance: RTI>200 μοίρες, κατάλληλο για διαδικασία συγκόλλησης (βραχυπρόθεσμη-αντοχή θερμοκρασίας 300 μοίρες) και σκληρό αεροδιαστημικό περιβάλλον
Ιδιότητες επιβραδυντικού φλόγας: Εγγενής βαθμολογία UL 94V-0, δεν απαιτούνται πρόσθετα επιβραδυντικά φλόγας πρόσθετα
Δομικά χαρακτηριστικά: 30% σκληρότερο από το PET, ακρίβεια στεγανοποίησης άκρων ±0,05 mm, κατάλληλο για σταθερότητα μηχανικής καταπόνησης σε περιβάλλον υψηλής-τάσης

Περιορισμοί εφαρμογής: CTI μικρότερο ή ίσο με 200, κατάλληλο μόνο για σενάρια χαμηλής-τάσης κάτω από 600 V
Το κόστος είναι 3-5 φορές από αυτό του PET, το εύρος πάχους είναι 25-50μm και η ολκιμότητα είναι 70% (χαμηλότερο από το PET)

 

2. Άκαμπτο μονωτικό υλικό: υποστήριξη μόνωσης σε επίπεδο συστήματος-
Η άκαμπτη μόνωση γεμίζεται μεταξύ των εξαρτημάτων Laminated Busbars Inverter με τη μορφή φύλλων και οι απαιτήσεις μόνωσης υψηλής τάσης ικανοποιούνται μέσω του σχεδιασμού πάχους:

Επιλογή υλικού:-πολυεστέρας ενισχυμένος με ίνες γυαλιού (όπως υλικά παράγωγα FR-4)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5 φορές ονομαστική τάση (1000V σύστημα PDIV Μεγαλύτερη ή ίση με 1500V)
Κριτήρια σχεδίασης: Ακολουθήστε την αρχή του πάχους "1mm/kV" (π.χ.. 4800Το σύστημα V DC χρησιμοποιεί πάχος 5mm, αφήνοντας περιθώριο ασφαλείας 20%)

 

 

 

 

1. Παράμετροι αξιοπιστίας θερμοκρασίας

 

Παράμετρος	Ορισμός	Χαρακτηριστικά PET	Χαρακτηριστικά PI	Επίπτωση εφαρμογής
RTI	Δείκτης σχετικής θερμοκρασίας (Πρότυπο UL746)	105 μοίρες (20.000 ώρες διάρκεια ζωής)	>200 μοίρες (10.000 ώρες διάρκεια ζωής)	Το PI προτιμάται σε περιβάλλον υψηλής- θερμοκρασίας
Συντελεστής Arrhenius	Θερμοκρασία-δείκτης σχέσης ζωής	Η ζωή μειώνεται στο μισό για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς	Ίδιος κανόνας	Ο σχεδιασμός πρέπει να συνδυαστεί με την καμπύλη θερμοκρασίας εργασίας

 

2. Παράμετροι ηλεκτρικής ασφάλειας
CTI (Συγκριτικός Δείκτης Παρακολούθησης): Το CTI του PET μεγαλύτερο ή ίσο με 600, κατάλληλο για περιβάλλον επιπέδου ρύπανσης 3 (IEC 60587) και απόσταση ερπυσμού μπορεί να σχεδιαστεί σύμφωνα με την ομάδα υλικών. Το CTI του PI Μικρότερο ή ίσο με 200, είναι κατάλληλο μόνο για περιβάλλον επιπέδου 1 ρύπανσης, η απόσταση ερπυσμού πρέπει να αυξηθεί κατά 100%

Ισχύς πεδίου διάσπασης: Η ισχύς πεδίου διάσπασης του εύκαμπτου μονωτικού φιλμ είναι μεγαλύτερη ή ίση με 25kV/mm (το πάχος 50μm αντιστοιχεί σε ασφαλή τάση εργασίας 1,25kV) και η ένταση πεδίου διάσπασης του άκαμπτου μονωτικού φύλλου είναι μεγαλύτερη ή ίση με 15kV/mm (ανάλογα με την περιεκτικότητα σε ίνες γυαλιού).

 

3. Παράμετροι μηχανικής απόδοσης
Επιμήκυνση: PET μεγαλύτερη από ή ίση με 100% έναντι PI ≈ 70%, καθορίζει την ικανότητα σχηματισμού σύνθετων καμπυλωτών επιφανειών (π.χ. η επιμήκυνση στην απότομη κάμψη του αγωγού πρέπει να είναι > 80%)
Αντοχή αποφλοίωσης: Η αντοχή αποκόλλησης διεπαφής μετά την πλαστικοποίηση είναι μεγαλύτερη ή ίση με 5N/mm (πρότυπο ASTM D3330), διασφαλίζοντας ότι δεν αποκολλάται σε κύκλους ζεστού και κρύου (-40 μοίρες ~ 125 μοίρες)

 

 

Διαστάσεις εφαρμογής	Βιομηχανικό σύστημα υψηλής τάσης (1000-6000V DC)	Ηλεκτρικό σύστημα κίνησης αυτοκινήτου (400-800V DC)	Βασικά σημεία για τεχνικές αποφάσεις
Σύστημα μόνωσης	Ευέλικτο PET + άκαμπτο πολυεστέρας από ίνες γυαλιού	Ευέλικτο PI/PET ενός-επιπέδου	Το επίπεδο τάσης καθορίζει εάν απαιτείται άκαμπτη στήριξη
Βασικές παράμετροι	CTI>600, PDIV>1,5 Ue	RTI Μεγαλύτερο ή ίσο με 125 μοίρες, αντοχή σε κραδασμούς 20 g	Μολυσμένο περιβάλλον έναντι συμπαγούς χώρου
Απαιτήσεις ζωής	25 ετών @85 βαθμούς	5 χρόνια @125 βαθμούς	Ακριβής υπολογισμός του μοντέλου Arrhenius
Εστίαση της διαδικασίας	Βελτιστοποίηση απόστασης ερπυσμού (ελαχιστοποιημένος όγκος)	Συμβατότητα συγκόλλησης (απαιτήσεις ενσωμάτωσης εξαρτημάτων)	Επεξεργασία επιφάνειας έναντι επίστρωσης ανθεκτικής σε υψηλές{1} θερμοκρασία

 

 

1. Nano-σύνθετη ταινία:
Το φιλμ PET τροποποιημένο με νανοσωματίδια πυριτίου αυξάνει το CTI σε 800+ και την ισχύ του πεδίου διάσπασης κατά 20%, το οποίο είναι κατάλληλο για περιβάλλοντα με υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι, όπως η υπεράκτια αιολική ενέργεια.

2. Εύκαμπτη επιβραδυντική πυρκαγιά:
Η τεχνολογία επίστρωσης με βάση-εποξειδική ρητίνη-με βάση το νερό επιτυγχάνει επιβραδυντικότητα φλόγας UL 94V-0 σε πάχος 50μm, αντικαθιστά την παραδοσιακή διαδικασία πλαστικοποίησης και μειώνει το βάρος κατά 30%.

3. Έξυπνη παρακολούθηση μόνωσης:
Ενσωματώστε ένα δίκτυο αγώγιμων ινών στο άκαμπτο στρώμα μόνωσης, παρακολουθήστε τη γήρανση της μόνωσης σε πραγματικό-χρόνο μέσω αλλαγών αντίστασης (ακρίβεια ±5%) και προειδοποιήστε για κινδύνους μερικής εκφόρτισης.

 

 

Η επιλογή των μονωτικών υλικών γιαελασματοποιημένες μπάρεςείναι μια διαδικασία βελτιστοποίησης πολλαπλών{0}}στόχων ηλεκτρικής απόδοσης, μηχανικής αξιοπιστίας και κόστους. Η ολκιμότητα της εύκαμπτης μόνωσης και η τάση αντοχής της άκαμπτης μόνωσης πρέπει να συνδυαστούν και να σχεδιαστούν σύμφωνα με συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας (επίπεδο τάσης, προφίλ θερμοκρασίας, περιβαλλοντικές συνθήκες). Καθώς οι συσκευές ευρείας ζώνης οδηγούν το σύστημα να εξελιχθεί προς την υψηλή συχνότητα και την υψηλή τάση, νέα μονωτικά υλικά με υψηλό CTI, υψηλή{3}}αντοχή στη θερμοκρασία και ενσωματωμένες λειτουργίες παρακολούθησης θα αποτελέσουν το επίκεντρο της καινοτομίας του κλάδου.