ניתוח חומרי בידוד עבור פסים למינציה: בחירה ויישום של בידוד גמיש וקשיח

עם הפיתוח של רכבי אנרגיה חדשים, מערכות אחסון אנרגיה, מעבר מסילות וציוד חשמל תעשייתי, פסי פסי למינציה נמצאים בשימוש נרחב בשל השראות נמוכה, אמינות גבוהה ומבנה קומפקטי. בין אם מדובר בפס EV, פס סוללה לרכב או מערכת פסי קבלים תעשייתית-, הבחירה בחומר הבידוד משפיעה ישירות על הביצועים החשמליים, חיי השירות ורמת הבטיחות של המוצר.

 

עבור מערכות פסים מודרניות לרכב, שכבת הבידוד לא רק משמשת כבידוד מוליכים אלא גם צריכה לעמוד בדרישות של עמידות בחום, עמידות במתח, עיכוב בעירה ופעולה אמינה לטווח ארוך-. לכן, הבנה מעמיקה של המאפיינים של חומרי בידוד גמישים וקשיחים היא חיונית לתכנון ולבחירה של פסים.

 

 

 

נכון לעכשיו, רוב הפסים המשולבים משתמשים במבנה בידוד דק גמיש-, המחובר היטב את סרט הבידוד למוליך הנחושת באמצעות תהליך למינציה. תהליך זה מקטין ביעילות את מרווח המוליכים, משפר את שילוב המערכת ומבטיח ביצועי בידוד פסים מצוינים.

 

חומר בידוד פוליאסטר (PET).

PET הוא אחד מחומרי הבידוד הנפוצים ביותר, המחזיק בנתח שוק משמעותי בתחום בידוד פסי PET לרכב. המאפיינים העיקריים שלו כוללים:

טמפרטורת הפעלה-לטווח ארוך עד 105 מעלות; התארכות גבוהה, בדרך כלל עולה על 100%, מתאימה למבני כיפוף מורכבים; קשיחות מכנית טובה וביצועי דפוס; מדד מעקב יחסי גבוה (CTI); זמין בעוביים שונים כדי לעמוד ברמות מתח שונות; תכונות מעכב בעירה מעולות, העומדות בדרישות של יישומים תעשייתיים ומכוניות.

במערכות חשמל חדשות לרכבי אנרגיה, שכבות בידוד PET נמצאות בשימוש נרחב במוצרים של פסי סוללות EV, סורגים לקרקע לרכב, ומוצרי Auto Bus Bar.

 

חומר בידוד מפוליאימיד (PI).

PI הוא חומר בידוד עמיד ב-ביצועים גבוהים-בטמפרטורה גבוהה, עם טמפרטורת עבודה רציפה העולה בדרך כלל על 200 מעלות.

בהשוואה ל-PET, ל-PI יש את המאפיינים הבאים:

עמידות גבוהה יותר בטמפרטורה-; עיכוב בעירה אינהרנטי מעולה; קשיחות מכנית גבוהה יותר; מתאים יותר לתהליכי ריתוך; עלות גבוהה יחסית; CTI נמוך יותר מאשר PET.

לכן, ביישומים הדורשים ריתוך של קבלים, מודולי כוח או מחברים, נעשה שימוש תכוף בחומר PI בפסי פסי קבלים של סרטי רכב אנרגיה חדשים ובחלק מהפסים למוצרי Power Capacitor.

 

הבדלים בין בידוד גמיש לקשיח

בידוד גמיש משמש בעיקר לבידוד פני השטח של מוליכים נחושת, ויוצר מבנה בידוד שלם באמצעות למינציה.

 

היתרונות שלו כוללים:

הוא מאפשר איטום מלא של קצוות מוליכים;

הוא מתאים לעיצובים מבניים תלת מימדיים- מורכבים;

זה מפחית ביעילות את גודל המערכת;

זה מקל על ייצור המוני וייצור אוטומטי.

 

בידוד קשיח, לעומת זאת, משמש בעיקר למרווח ותמיכה בין שכבות מוליכים שונות.

עבור מערכות-מתח גבוה, בידוד גמיש לבדו לרוב אינו יכול לעמוד בדרישות לחלוקת שדות חשמליים ובקרת פריקה חלקית; לכן, יש צורך בחומרי בידוד קשיחים כדי להגדיל את מרחק הבידוד.

 

בדרך כלל:

נדרש מרווח בידוד של כ-1 מ"מ עבור כל עלייה של 1kV במתח ההפעלה;

ככל שמתח ההפעלה גבוה יותר, כך עובי הבידוד הקשיח גדול יותר;
מערכות-מתח גבוה משתמשות בדרך כלל בלוחות פוליאסטר מחוזקים בסיבי זכוכית כשכבת הבידוד המבנית.

בתכנון פסי פס-במתח גבוה, בידוד קשיח הוא מרכיב חיוני המבטיח פעולה יציבה-לטווח ארוך, בעוד שמערכות רכב במתח נמוך-בדרך כלל אינן דורשות מבני בידוד קשיחים נוספים וכבדים.

 

 

 

אינדקס טמפרטורה יחסית (RTI)

RTI הוא אינדיקטור חשוב לעמידות החום-לטווח ארוך של חומרי בידוד.

 

מדד המעקב היחסי (RTI) מוגדר כ:

הטמפרטורה שבה התכונות המכניות והחשמליות של חומר יורדות ל-50% מהערכים ההתחלתיים שלהם לאחר כ-20,000 שעות של פעולה ארוכת טווח-.

 

עבור מערכות רכב חשמליות הפועלות ב-טווח ארוך, RTI משפיעה ישירות על תוחלת החיים של המוצר.

בְּדֶרֶך כְּלַל:

 

על כל ירידה של 10 מעלות בטמפרטורה, תוחלת חיי הבידוד מכפילה את עצמה בקירוב;

על כל עלייה של 10 מעלות בטמפרטורה, תוחלת חיי הבידוד עשויה להתקצר בכמחצית.

 

לכן, בעת תכנון פס נחושת מצופה בדיל עבור רכבי EV, יש לשקול באופן מקיף הן פתרונות ניהול תרמיים והן דרגות חומרי בידוד.

 

 

CTI משקף את עמידות פני השטח של החומר למעקב.

 

כאשר ציוד נחשף לסביבות לחות, מזוהמות או-מתח גבוה למשך תקופות ממושכות, ערך CTI גבוה יותר מפחית למעשה את הסיכון לזחילת פני השטח.

 

עבור מערכות אחסון אנרגיה תעשייתיות, פסי פסי קבלים DC ופסים גדולים למינציה של קבלים, CTI הוא פרמטר מכריע המשפיע על תכנון הבטיחות.

 

לחומרי PET יש בדרך כלל דירוג CTI גבוה יותר ולכן נעשה בהם שימוש נרחב יותר ביישומי מתח גבוה-.

 

התארכות מייצגת את יכולתו של חומר לשמור על תכונות הבידוד שלו תחת מתח.

פרמטר זה משפיע ישירות על:

ביצועי כיפוף;
איכות גלישת קצוות מוליכים;
יציבות תהליך איטום;
אמינות מכנית לטווח ארוך-.

לחומרי PET יש בדרך כלל התארכות של מעל 100%, בעוד לחומרי PI הם בסביבות 70%. לכן, PET מתאים יותר לתהליכי למינציה מורכבים של מוליכים נחושת.

 

 

מערכות חשמל תעשייתיות

הדרישות של ציוד תעשייתי עבור פסים מתמקדים בעיקר במתח גבוה ותוחלת חיים ארוכה.

 

מאפיינים אופייניים כוללים:

מתח הפעלה בדרך כלל בין 1000V ל-6000V;
דרישות קפדניות לבקרת פריקה חלקית;
דרישה למבני בידוד קשיחים מוגברים;
דרישות מרחק זחילה גבוהות;
חיי שירות של 20 עד 25 שנים או יותר.

 

לכן, ציוד לאחסון אנרגיה במתח- גבוה, תחבורה ברכבת ומערכות חלוקת חשמל בקנה מידה גדול- נוטים להשתמש בחומרי CTI גבוהים ובמבני בידוד עבים יותר עבור פסי הפצה.

 

 

 

יישומי רכב אנרגיה חדשים שמים דגש רב יותר על קל משקל, ניצול שטח ובקרת עלויות.

מאפיינים אופייניים כוללים:

 

רמות המתח הן בדרך כלל מתחת ל-800V;
דרישות נמוכות יותר לפריקה חלקית;
בדרך כלל שימוש במבני בידוד למינציה גמישים;
רגיש יותר למשקל ולנפח;
תוחלת החיים היא בדרך כלל 5 עד 10 שנים.

 

לכן, מוצרים כגון BusBar Cars, Automotive Power Connectors ו-Tin{0}}Plate Busbar Automotives משתמשים יותר ויותר בפתרונות בידוד PET או PI כדי לעמוד בדרישות התכנון הקומפקטי.

 

 

מלבד טכנולוגיית בידוד למינציה, בידוד ציפוי אבקה הוא גם פתרון נפוץ.

 

תהליך זה משיג הגנת בידוד כוללת על ידי יצירת ציפוי שרף אפוקסי על משטח המוליך, והוא מתאים במיוחד למוליכים בודדים מורכבים מבחינה מבנית.

 

היתרונות שלו כוללים:

יכול לכסות גיאומטריות מורכבות;
מתאים למנצחים שאינם-למינציה;
עמידות בפני קורוזיה טובה;
יכול לעמוד בכמה דרישות של יישום-מתח נמוך.

 

עם זאת, עבור יישומי BusBar ופס רכב חשמליים הדורשים השראות נמוכה וצפיפות הספק גבוהה, טכנולוגיית בידוד למינציה נותרה הפתרון המרכזי.

 

 

 

חומרי בידוד הם מרכיב מכריע הקובע את הביצועים של פסים למינציה. PET ו-PI, כחומרי הבידוד הגמישים הנפוצים ביותר, לכל אחד יש את היתרונות שלהם בתרחישי יישומים שונים. עבור מערכות תעשייתיות-גבוהות, יש להתייחס באופן מקיף למבני RTI, CTI ומבני בידוד קשיחים, בעוד שבמגזר רכבי האנרגיה החדשים, ההתמקדות היא יותר בתכנון קל משקל, ניצול שטח ויעילות ייצור.

 

עם הפיתוח שלפסי EV, פסי פסי קבלים ומכשירים אלקטרוניים חדשים להספק אנרגיה, טכנולוגיית חומרי הבידוד תמשיך להשתדרג, ותספק פתרונות בטוחים ויעילים יותר למערכות חיבור חשמליות עתידיות עם-הספק ו-מהימנות גבוהה.