Isoleringsmaterialer til laminerede samleskinner – en kort diskussion af fleksibel og stiv isolering og deres parametre

En lamineret samleskinne er en elektrisk forbindelseskomponent, der består af flere lag af ledere og isoleringsmaterialer. Det er meget udbredt i elektroniske systemer med høj-effekt-tæthed og kompakt effekt, såsom laminerede lavinduktive busbarer og kobberlaminerede busbarer. Dets kernedesignmål er at forbedre den overordnede systemeffektivitet og pålidelighed ved at optimere den elektriske feltfordeling og parasitære induktans gennem en tre-dimensionel struktur, samtidig med at kravene til højspændings- og højstrømstransmission opfyldes. Typiske anvendelser omfatter laminerede samleskinner i høj-effektomformere og laminerede samleskinner til jævnstrømsdistributionssystemer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Strukturelt bruger laminerede samleskinner typisk fleksible isoleringsmaterialer lamineret med ledere til at danne grundlæggende ledende enheder. Denne struktur er også kendt som en delvist lamineret samleskinne eller en flerlags sammensat strukturforbindelsesskinne. Under en varm-presningsproces bindes det fleksible isoleringsmateriale tæt til lederen gennem klæbende lag, hvilket danner en effektiv tætning ved lederkanterne og bibeholder således en stabil isoleringsydelse selv i komplekse miljøer. Almindelige fleksible isoleringsmaterialer omfatter polyester (PET) og polyimid (PI), hvor PET er det mest udbredte i trelags laminerede samleskinner og standardiserede samleskinneprodukter på grund af dets omfattende ydeevnefordele.

 

Polyestermaterialer har en moderat temperaturbestandighed (typisk 105 grader), og bevarer stabile mekaniske og elektriske egenskaber under langvarige termiske cyklusser. Dens forlængelse kan overstige 100 %, hvilket gør den mindre tilbøjelig til at rive eller tykkelsesreduktion under bøjning og kantbinding. Ydermere har PET et højt relativ sporingsindeks (CTI), hvilket effektivt reducerer krybningsrisikoen, hvilket er særligt kritisk for højspændingsapplikationer som f.eks. højspændingseksplosions-sikre invertersamleskinner. Mens PET opfylder flammehæmmende klassificeringer (f.eks. V0), er PET også tilgængelig i forskellige tykkelser (f.eks. 50 μm til 350 μm) for at tilpasse sig forskellige spændingsniveauer og strukturelle designkrav, hvilket giver høj alsidighed i applikationer såsom laminerede samleskinner til tre-niveau-invertere og tilpassede IGBT-skinneskinner.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I modsætning hertil er polyimidmaterialer (PI) højtydende isoleringsmaterialer med højere temperaturmodstand (RTI overstiger typisk 200 grader), hvilket gør dem velegnede til applikationer, der involverer høj-temperatursvejsning eller høje lokaliserede varmebelastninger, såsom strukturer, der involverer kondensator- eller elektronisk komponentsvejsning i laminerede samleskinner. PI-materialer har større mekanisk stivhed og er mindre tilbøjelige til at slappe af under langvarig-belastning, hvilket hjælper med at opretholde stabiliteten af ​​den forseglede struktur. Deres CTI-ydeevne er dog relativt lav, hvilket normalt kræver et design med større krybeafstand, hvilket gør dem mere velegnede til miljøer med mellem- og lav-spænding, såsom nogle DC-Link Capacitor Laminated Bus Bars eller DC Support Capacitor Laminated Bus Bars applikationer.

 

I et komplet lamineret skinnesystem bruges fleksibel isolering hovedsageligt til elektrisk isolering og tætning mellem lederlag, mens stive isoleringsmaterialer anvendes til strukturel understøtning og elektrisk isolering mellem samleskinnesamlinger. Tykkelsen af ​​stiv isolering er normalt direkte relateret til systemets spændingsniveau; et generelt designprincip er ca. 1 mm stift isoleringsmateriale pr. kilovolt. I høj-spændingssystemer, såsom laminerede samleskinner til stor-tilbage{5}}til-omformere med stor kapacitet eller invertersamleskinner til jernbanetrafik og undergrundssystemer, kræves der typisk stive isoleringslag med tykkelser mellem 1 mm og 6 mm for at opfylde krav til delvis afladning og langsigtet drift{{9}

 

Med hensyn til nøgleydelsesparametre er det relative temperaturindeks (RTI) og det relative sporingsindeks (CTI) vigtige indikatorer for evaluering af isoleringsmaterialer. RTI måler et materiales evne til at opretholde ydeevnen under langsigtede termiske ældningsforhold; dens levetidsvurdering er typisk baseret på accelererede ældningstest, der overstiger 20.000 timer og følger et eksponentielt forhold mellem temperatur og levetid. CTI afspejler et materiales modstand mod sporing i forurenede miljøer og er afgørende for design af krybeafstand i højspændingssystemer. Ydermere påvirker forlængelsen af ​​materialet direkte dets tilpasningsevne under forarbejdning og er en af ​​nøgleparametrene til evaluering af tætningsydelse og mekanisk pålidelighed.

 

Ydeevnekravene til isoleringsmaterialer i laminerede samleskinner varierer betydeligt på tværs af forskellige anvendelsesområder. I industrielle-højspændingsapplikationer, såsom højspændingseksplosions-sikre invertersamleskinner eller stor-strømkonverteringssystemer, varierer driftsspændingerne typisk fra 1000V til 6000V. Disse applikationer kræver ekstremt høje standarder for styring af delvis afladning, elektrisk isoleringsydelse og lang-levetid. Derfor er en kombination af fleksible og stive isoleringsdesign påkrævet, hvor høje CTI-materialer er det foretrukne valg. I sektoren for nye energikøretøjer, såsom høj termisk ledningsevne, metalliseret filmkondensator-busbarer til EV-kontrolsystemer, er systemspændingerne typisk under 800V. Kravene til isoleringsydelse er relativt lavere, med større vægt på letvægtsdesign, varmebestandighed og kompatibilitet med monteringsprocesser. Derfor tilbyder PI-materialer visse fordele i specifikke svejsede strukturer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ydermere, i nogle ikke-laminerede strukturer eller enkeltlederanvendelser, kan pulverlakeringsisolering også anvendes, dvs. Denne proces er velegnet til at isolere ledere med komplekse former, der opnår god overfladedækning og tætning. Men på grund af vanskeligheden med at kontrollere isoleringskonsistensen ved lederkanter og skarpe hjørner, bruges den generelt ikke i høj-præcisionslaminerede samleskinnesystemer, såsom i krævende applikationer som Customized Copper Inverter Laminated Busbar til elektrisk installation.

 

Som typiske passive elektroniske komponenter til lamineret skinne er ydeevnen af ​​laminerede skinner meget afhængig af valget af isoleringsmaterialer og strukturelt design. Ved passende at matche fleksible og stive isoleringsmaterialer og overveje specifikke anvendelsesscenarier (såsomLaminerede samleskinner til komplekse samleskinneinstallationer), højere effekttæthed og systemintegration kan opnås, samtidig med at elektrisk sikkerhed sikres.