Ламинирани изолационни материали за шини: гъвкави и твърди характеристики и анализ на ключови параметри

 

На фона на нарастващото търсене на високо{0}}електрически системи и интегриране на плътността на мощността, изборът на изолационни материали за ламинирани шини се превърна в основен фактор при определяне на тяхната надеждност и производителност. Започвайки от свойствата на материала, сценариите на приложение и ключовите технически параметри, тази статия систематично анализира техническите разлики между гъвкава изолация и твърда изолация и предоставя професионални препоръки за инженерите за избор на материали при различни работни условия.

 

 

 

Изолационната система на Laminated Copper BusBar е съставена от гъвкава изолация и твърда изолация, които постигат баланс между електрическа изолация, механична защита и адаптиране към околната среда чрез съвместен дизайн.

 

1. Гъвкави изолационни материали: защита на сърцевината между проводниковите слоеве
Гъвкавите изолационни материали са ламинирани върху повърхността на проводниците под формата на тънки филми. Основната функция е да се постигне изолационно уплътнение между проводниците и адаптиране към огъването и формирането на сложни структури.

(1) Полиестерно фолио (PET)
Предимства в производителността:
Температурна адаптивност: Дългосрочна-работна температура от 105 градуса (RTI сертификат), отговаряща на експлоатационния живот от повече от 20 години в повечето индустриални сценарии
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, без риск от разкъсване при радиус на огъване По-малък или равен на 5 mm, подходящ за процеса на подгъване на сложна структура
Електрически характеристики:
Степен на забавяне на горенето UL 94V-0 (дебелина по-голяма или равна на 50 μm)
Относителен индекс на проследяване (CTI) По-голям или равен на 600, поддържащ дизайн за оптимизиране на разстоянието на пълзене (1kV съответното разстояние на пълзене може да бъде намалено до 8 mm)
Адаптиране на процеса: прозрачна/бяла стандартна дебелина по избор (50/125/250/350μm), съвместима с автоматизирана производствена линия за ламиниране

Типични приложения: Платформа с високо-напрежение 800V за нови енергийни превозни средства, индустриални серво задвижвания (работно напрежение По-малко или равно на 1500V)

 

(2) Полиимидно фолио (PI)
Предимства в производителността:
High temperature tolerance: RTI>200 градуса, подходящ за процес на заваряване (краткосрочна температурна устойчивост 300 градуса) и сурова космическа среда
Свойства за забавяне на горенето: Вътрешен рейтинг UL 94V-0, не са необходими допълнителни добавки за забавяне на горенето
Структурни характеристики: 30% по-твърд от PET, точност на запечатване на ръба ±0,05 mm, подходящ за устойчивост на механични напрежения при среда с високо-напрежение

Ограничения на приложението: CTI По-малък или равен на 200, подходящ само за сценарии с ниско-напрежение под 600V
Цената е 3-5 пъти по-висока от тази на PET, диапазонът на дебелината е 25-50 μm, а пластичността е 70% (по-ниска от PET)

 

2. Твърд изолационен материал: изолационна опора-на нивото на системата
Твърдата изолация е запълнена между компонентите на ламинираните инверторни шини под формата на листове и изискванията за изолация за високо напрежение са изпълнени чрез конструкция с дебелина:

Избор на материал: полиестер-подсилен със стъклени влакна (като FR-4 производни материали)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5 пъти номинално напрежение (1000V система PDIV По-голямо или равно на 1500V)
Критерии за проектиране: Следвайте принципа на дебелината "1 mm/kV" (напр. . 4800V DC системата използва 5 mm дебелина, оставяйки 20% запас на безопасност)

 

 

 

 

1. Параметри на температурна надеждност

 

Параметър	Определение	PET характеристики	PI характеристики	Въздействие на приложението
RTI	Индекс на относителна температура (стандарт UL746)	105 градуса (20 000 часа живот)	>200 градуса (10 000 часа живот)	PI се предпочита при висока{0}}температурна среда
Коефициент на Арениус	Температурен{0}}индекс на връзката между живота	Животът намалява наполовина за всяко повишаване на температурата с 10 градуса	Същото правило	Дизайнът трябва да се комбинира с кривата на работната температура

 

2. Параметри на електробезопасност
CTI (Сравнителен индекс за проследяване): CTI на PET е по-голям или равен на 600, подходящ за среда с ниво на замърсяване 3 (IEC 60587), а разстоянието на пълзене може да бъде проектирано според групата материали. CTI на PI По-малък или равен на 200, подходящ е само за среда с ниво на замърсяване 1, пътят на пълзене трябва да се увеличи със 100%

Напрегнатост на полето на разрушаване: Напрегнатостта на полето на разрушаване на гъвкавия изолационен филм е по-голяма или равна на 25 kV/mm (50 μm дебелина съответства на 1,25 kV безопасно работно напрежение), а напрегнатостта на полето на пробив на твърдия изолационен лист е по-голяма или равна на 15 kV/mm (в зависимост от съдържанието на стъклени влакна).

 

3. Параметри на механичните характеристики
Удължение: PET По-голямо или равно на 100% срещу PI ≈ 70%, определя способността за образуване на сложни извити повърхности (напр. удължението при остър завой на проводника трябва да бъде > 80%)
Якост на отлепване: Якостта на отлепване на интерфейса след ламиниране е по-голяма или равна на 5N/mm (стандарт ASTM D3330), което гарантира липса на разслояване при цикли на горещо и студено (-40 градуса ~ 125 градуса)

 

 

Размери на приложението	Индустриална система за високо напрежение (1000-6000V DC)	Автомобилна електрическа задвижваща система (400-800V DC)	Ключови точки за технически решения
Изолационна система	Гъвкав PET + твърд полиестер от стъклени влакна	Еднослоен-гъвкав PI/PET	Нивото на напрежението определя дали е необходима твърда опора
Основни параметри	CTI>600, PDIV>1.5Ue	RTI По-голяма или равна на 125 градуса, устойчивост на вибрации 20g	Замърсена околна среда срещу компактност на пространството
Жизнени изисквания	25 години при 85 градуса	5 години при 125 градуса	Точно изчисление на модела на Арениус
Фокус на процеса	Оптимизиране на пътя на пълзене (минимизиран обем)	Съвместимост при заваряване (изисквания за интегриране на компоненти)	Повърхностна обработка срещу високо-температурно устойчиво покритие

 

 

1. Нано-композитен филм:
PET филмът, модифициран със силициеви наночастици, увеличава CTI до 800+ и силата на полето на пробив с 20%, което е подходящо за среда с високо съдържание на сол, като например офшорна вятърна енергия.

2. Гъвкаво огнеупорно покритие:
Технологията за покритие на базата на-епоксидна смола-на водна основа постига UL 94V-0 забавяне на горенето при дебелина от 50 μm, замества традиционния процес на ламиниране и намалява теглото с 30%.

3. Интелигентно наблюдение на изолацията:
Вградете мрежа от проводими влакна в твърдия изолационен слой, наблюдавайте стареенето на изолацията в реално-време чрез промени в съпротивлението (точност ±5%) и предупреждавайте за рискове от частичен разряд.

 

 

Изборът на изолационни материали заламинирани шиние много{0}}обективен процес на оптимизиране на електрически характеристики, механична надеждност и цена. Пластичността на гъвкавата изолация и издържаното напрежение на твърдата изолация трябва да бъдат комбинирани и проектирани според специфични условия на работа (ниво на напрежение, температурен профил, условия на околната среда). Тъй като устройствата с широк обхват на лентата карат системата да се развива към висока честота и високо напрежение, новите изолационни материали с висок CTI, висока -температурна устойчивост и интегрирани функции за наблюдение ще се превърнат в центъра на иновациите в индустрията.