Ανάλυση μονωτικών υλικών για πλαστικοποιημένες ράβδους: Επιλογή και εφαρμογή εύκαμπτης και άκαμπτης μόνωσης

Με την ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων, συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, σιδηροδρομικής μεταφοράς και βιομηχανικού εξοπλισμού ισχύος, οι πλαστικοποιημένοι ζυγοί χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω της χαμηλής επαγωγής, της υψηλής αξιοπιστίας και της συμπαγούς δομής τους. Είτε πρόκειται για μια ράβδο EV, μια ράβδο μπαταρίας αυτοκινήτου ή ένα βιομηχανικό σύστημα διαύλου-πυκνωτών, η επιλογή του μονωτικού υλικού επηρεάζει άμεσα την ηλεκτρική απόδοση, τη διάρκεια ζωής και το επίπεδο ασφάλειας του προϊόντος.

 

Για τα σύγχρονα συστήματα ζυγών αυτοκινήτων, το στρώμα μόνωσης δεν χρησιμεύει μόνο ως απομόνωση αγωγού, αλλά πρέπει επίσης να πληροί τις απαιτήσεις για αντοχή στη θερμότητα, αντίσταση τάσης, επιβράδυνση φλόγας και μακροπρόθεσμη αξιόπιστη λειτουργία. Ως εκ τούτου, η πλήρης κατανόηση των χαρακτηριστικών των εύκαμπτων και άκαμπτων μονωτικών υλικών είναι ζωτικής σημασίας για το σχεδιασμό και την επιλογή των ζυγών.

 

 

 

Επί του παρόντος, οι περισσότεροι ελασματοποιημένοι ζυγοί χρησιμοποιούν μια εύκαμπτη δομή μονωτικής-λεπτής μεμβράνης, η οποία συνδέει σφιχτά τη μονωτική μεμβράνη στον χάλκινο αγωγό μέσω μιας διαδικασίας ελασματοποίησης. Αυτή η διαδικασία μειώνει αποτελεσματικά την απόσταση των αγωγών, βελτιώνει την ολοκλήρωση του συστήματος και εξασφαλίζει εξαιρετική απόδοση μόνωσης του ζυγού.

 

Μονωτικό υλικό πολυεστέρα (PET).

Το PET είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα μονωτικά υλικά, κατέχοντας σημαντικό μερίδιο αγοράς στον τομέα της μόνωσης PET μπάρας αυτοκινήτων. Τα κύρια χαρακτηριστικά του περιλαμβάνουν:

Μακροχρόνια-θερμοκρασία λειτουργίας έως 105 μοίρες . Υψηλή επιμήκυνση, τυπικά άνω του 100%, κατάλληλο για σύνθετες κατασκευές κάμψης. Καλή μηχανική σκληρότητα και απόδοση χύτευσης. Υψηλός σχετικός δείκτης παρακολούθησης (CTI). Διατίθεται σε διάφορα πάχη για την κάλυψη διαφορετικών επιπέδων τάσης. Εξαιρετικές ιδιότητες επιβράδυνσης φλόγας, που ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις βιομηχανικών και αυτοκινητιστικών εφαρμογών.

Στα νέα ενεργειακά συστήματα ισχύος οχημάτων, τα στρώματα μόνωσης PET χρησιμοποιούνται ευρέως σε ράβδους μπαταριών EV, ράβδους λεωφορείων εδάφους αυτοκινήτων και προϊόντα Auto Bus Bar.

 

Μονωτικό Υλικό Πολυϊμιδίου (PI).

Το PI είναι ένα μονωτικό υλικό υψηλής-απόδοσης, υψηλής-θερμοκρασίας με συνεχή θερμοκρασία λειτουργίας που συνήθως υπερβαίνει τους 200 βαθμούς .

Σε σύγκριση με το PET, το PI έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Ανώτερη αντίσταση σε υψηλές-θερμοκρασίες. Εξαιρετική εγγενής επιβράδυνση φλόγας. Υψηλότερη μηχανική ακαμψία. Πιο κατάλληλο για διαδικασίες συγκόλλησης. Σχετικά υψηλότερο κόστος. Χαμηλότερο CTI από το PET.

Ως εκ τούτου, σε εφαρμογές που απαιτούν τη συγκόλληση πυκνωτών, μονάδων ισχύος ή συνδέσμων, το υλικό PI χρησιμοποιείται συχνά σε Busbars πυκνωτών με φιλμ New Energy Vehicle και σε ορισμένους ζυγούς για προϊόντα Power Capacitor.

 

Διαφορές μεταξύ εύκαμπτης και άκαμπτης μόνωσης

Η εύκαμπτη μόνωση χρησιμοποιείται κυρίως για τη μόνωση της επιφάνειας των χάλκινων αγωγών, σχηματίζοντας μια πλήρη μονωτική δομή μέσω πλαστικοποίησης.

 

Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:

Επιτρέπει την πλήρη σφράγιση των άκρων του αγωγού.

Είναι κατάλληλο για πολύπλοκα τρισδιάστατα δομικά σχέδια.

Μειώνει αποτελεσματικά το μέγεθος του συστήματος.

Διευκολύνει τη μαζική παραγωγή και την αυτοματοποιημένη κατασκευή.

 

Η άκαμπτη μόνωση, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιείται κυρίως για την απόσταση και τη στήριξη μεταξύ διαφορετικών στρωμάτων αγωγών.

Για συστήματα υψηλής{0}τάσης, η εύκαμπτη μόνωση από μόνη της συχνά δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις για κατανομή ηλεκτρικού πεδίου και έλεγχο μερικής εκφόρτισης. Επομένως, χρειάζονται άκαμπτα μονωτικά υλικά για να αυξηθεί η απόσταση μόνωσης.

 

Τυπικά:

Απαιτείται περίπου 1 mm απόσταση μόνωσης για κάθε αύξηση 1 kV στην τάση λειτουργίας.

Όσο υψηλότερη είναι η τάση λειτουργίας, τόσο μεγαλύτερο είναι το πάχος της άκαμπτης μόνωσης.
Τα συστήματα υψηλής{0}τάσης συνήθως χρησιμοποιούν σανίδες πολυεστέρα ενισχυμένες με ίνες γυαλιού ως δομικό μονωτικό στρώμα.

Στο σχεδιασμό του ζυγού υψηλής-τάσης, η άκαμπτη μόνωση είναι ένα κρίσιμο στοιχείο που διασφαλίζει-μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία, ενώ τα συστήματα αυτοκινήτων χαμηλής-τάσης ζυγών συνήθως δεν απαιτούν πρόσθετες, βαριές άκαμπτες δομές μόνωσης.

 

 

 

Δείκτης σχετικής θερμοκρασίας (RTI)

Το RTI είναι ένας σημαντικός δείκτης της μακροπρόθεσμης-αντοχής στη θερμότητα των μονωτικών υλικών.

 

Ο δείκτης σχετικής παρακολούθησης (RTI) ορίζεται ως:

Η θερμοκρασία στην οποία οι μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες ενός υλικού μειώνονται στο 50% των αρχικών τους τιμών μετά από περίπου 20.000 ώρες μακροχρόνιας-λειτουργίας.

 

Για μακροπρόθεσμα-λειτουργικά συστήματα ηλεκτρικών οχημάτων με διαύλους, το RTI επηρεάζει άμεσα τη διάρκεια ζωής του προϊόντος.

Γενικά:

 

Για κάθε μείωση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς, η διάρκεια ζωής της μόνωσης διπλασιάζεται περίπου.

Για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς, η διάρκεια ζωής της μόνωσης μπορεί να μειωθεί κατά περίπου στο μισό.

 

Επομένως, κατά το σχεδιασμό μιας επικασσιτερωμένης χάλκινης ράβδου για ηλεκτρικά οχήματα, τόσο οι λύσεις θερμικής διαχείρισης όσο και οι ποιότητες μονωτικών υλικών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πλήρως.

 

 

Το CTI αντικατοπτρίζει την αντίσταση της επιφάνειας του υλικού στην παρακολούθηση.

 

Όταν ο εξοπλισμός εκτίθεται σε υγρά, μολυσμένα ή{0}}περιβάλλοντα υψηλής τάσης για παρατεταμένες περιόδους, μια υψηλότερη τιμή CTI μειώνει αποτελεσματικά τον κίνδυνο ερπυσμού στην επιφάνεια.

 

Για συστήματα βιομηχανικής αποθήκευσης ενέργειας, ζυγούς πυκνωτών συνεχούς ρεύματος και μεγάλες ράβδους πλαστικοποίησης πυκνωτών, το CTI είναι μια κρίσιμη παράμετρος που επηρεάζει τον σχεδιασμό ασφάλειας.

 

Τα υλικά PET έχουν συνήθως υψηλότερες ονομασίες CTI και ως εκ τούτου χρησιμοποιούνται ευρύτερα σε εφαρμογές υψηλής-τάσης.

 

Η επιμήκυνση αντιπροσωπεύει την ικανότητα ενός υλικού να διατηρεί τις μονωτικές του ιδιότητες υπό τάση.

Αυτή η παράμετρος επηρεάζει άμεσα:

Απόδοση κάμψης;
Ποιότητα περιτύλιξης άκρων αγωγού.
Σταθερότητα της διαδικασίας σφράγισης.
Μακροπρόθεσμη-μηχανική αξιοπιστία.

Τα υλικά PET έχουν συνήθως επιμήκυνση πάνω από 100%, ενώ τα υλικά PI είναι περίπου 70%. Επομένως, το PET είναι πιο κατάλληλο για σύνθετες διαδικασίες πλαστικοποίησης αγωγών χαλκού.

 

 

Βιομηχανικά Συστήματα Ηλεκτρισμού

Οι απαιτήσεις του βιομηχανικού εξοπλισμού για ζυγούς εστιάζονται κυρίως στην υψηλή τάση και τη μεγάλη διάρκεια ζωής.

 

Τα τυπικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

Τάση λειτουργίας συνήθως μεταξύ 1000V και 6000V.
Αυστηρές απαιτήσεις για έλεγχο μερικής εκφόρτισης.
Απαίτηση για αυξημένες άκαμπτες δομές μόνωσης.
Απαιτήσεις υψηλών αποστάσεων ερπυσμού.
Διάρκεια ζωής από 20 έως 25 χρόνια ή περισσότερο.

 

Επομένως, ο εξοπλισμός αποθήκευσης ενέργειας υψηλής-τάσης, οι σιδηροδρομικές μεταφορές και τα συστήματα διανομής ισχύος-μεγάλης κλίμακας τείνουν να χρησιμοποιούν υλικά υψηλής CTI και παχύτερες μονωτικές δομές για τις ράβδους διανομής.

 

 

 

Οι εφαρμογές νέων ενεργειακών οχημάτων δίνουν μεγαλύτερη έμφαση στο ελαφρύ βάρος, τη χρήση του χώρου και τον έλεγχο του κόστους.

Τα τυπικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν:

 

Τα επίπεδα τάσης είναι γενικά κάτω από 800V.
Χαμηλότερες απαιτήσεις για μερική εκφόρτιση.
Τυπικά χρησιμοποιούν εύκαμπτες πλαστικοποιημένες μονωτικές κατασκευές.
Πιο ευαίσθητο στο βάρος και τον όγκο.
Η διάρκεια ζωής είναι γενικά 5 έως 10 χρόνια.

 

Επομένως, προϊόντα όπως BusBar Cars, Automotive Power Connectors και Tin{0}}Plate Busbar Automotives χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο λύσεις μόνωσης PET ή PI για να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις συμπαγούς σχεδιασμού.

 

 

Εκτός από την τεχνολογία πολυστρωματικής μόνωσης, η μόνωση με βαφή πούδρας είναι επίσης μια κοινή λύση.

 

Αυτή η διαδικασία επιτυγχάνει συνολική προστασία μόνωσης σχηματίζοντας μια επίστρωση εποξειδικής ρητίνης στην επιφάνεια του αγωγού και είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για δομικά πολύπλοκους απλούς αγωγούς.

 

Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:

Μπορεί να καλύψει πολύπλοκες γεωμετρίες.
Κατάλληλο για μη-ελασματοποιημένους αγωγούς.
Καλή αντοχή στη διάβρωση.
Μπορεί να καλύψει ορισμένες απαιτήσεις εφαρμογής χαμηλής-τάσης.

 

Ωστόσο, για εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων Automotive BusBar και busbar που απαιτούν χαμηλή επαγωγή και υψηλή πυκνότητα ισχύος, η τεχνολογία πολυστρωματικής μόνωσης παραμένει η κύρια λύση.

 

 

 

Τα μονωτικά υλικά είναι ένα κρίσιμο συστατικό που καθορίζει την απόδοση των ελασματοποιημένων ζυγών. Το PET και το PI, ως τα πιο κοινά εύκαμπτα μονωτικά υλικά, έχουν το καθένα τα πλεονεκτήματά του σε διαφορετικά σενάρια εφαρμογής. Για βιομηχανικά συστήματα υψηλής τάσης, οι δομές RTI, CTI και άκαμπτης μόνωσης πρέπει να εξεταστούν πλήρως, ενώ για τον τομέα των νέων ενεργειακών οχημάτων, η εστίαση είναι περισσότερο στον ελαφρύ σχεδιασμό, τη χρήση του χώρου και την αποδοτικότητα παραγωγής.

 

Με την ανάπτυξη τουΔίαυλος EV, ζυγοί πυκνωτών και νέες ηλεκτρονικές συσκευές ενεργειακής ισχύος, η τεχνολογία μονωτικών υλικών θα συνεχίσει να αναβαθμίζεται, παρέχοντας ασφαλέστερες και αποτελεσματικότερες λύσεις για μελλοντικά συστήματα ηλεκτρικής σύνδεσης υψηλής-ισχύς και υψηλής{1} αξιοπιστίας.