Изолациони материјали за ламиниране сабирнице – кратка расправа о флексибилној и крутој изолацији и њиховим параметрима

Ламинирана сабирница је компонента за електричну везу која се састоји од више слојева проводника и изолационих материјала. Широко се користи у системима велике-снаге- и компактних енергетских електронских система, као што су ламиниране нискоиндуктивне сабирнице и бакрене ламиниране сабирнице. Његов основни циљ дизајна је да побољша укупну ефикасност и поузданост система оптимизацијом дистрибуције електричног поља и паразитске индуктивности кроз тродимензионалну структуру-у исто време испуњавајући захтеве високог напона и преноса велике струје. Типичне примене обухватају ламиниране сабирнице у претварачима велике-напоне и ламиниране сабирнице за дистрибутивне системе једносмерне струје.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурно, ламиниране сабирнице обично користе флексибилне изолационе материјале ламиниране проводницима да формирају основне проводне јединице. Ова структура је позната и као делимично ламинирана сабирница или вишеслојна -слојна композитна структура за повезивање. Током процеса топлог-пресовања, флексибилни изолациони материјал је чврсто везан за проводник кроз слојеве лепка, формирајући ефикасно заптивање на ивицама проводника, чиме се одржава стабилан учинак изолације чак и у сложеним окружењима. Уобичајени флексибилни изолациони материјали укључују полиестер (ПЕТ) и полиимид (ПИ), при чему се ПЕТ највише користи у трослојним ламинираним сабирницама и стандардизованим сабирничким производима због својих свеобухватних предности у погледу перформанси.

 

Полиестерски материјали поседују умерену температурну отпорност (обично 105 степени), одржавајући стабилне механичке и електричне особине у условима дуготрајног-термичког циклуса. Његово издужење може премашити 100%, што га чини мање склоним кидању или смањењу дебљине током савијања и везивања ивица. Штавише, ПЕТ има висок релативни индекс праћења (ЦТИ), ефикасно смањује ризик од пузања, што је посебно критично за високо{5}}напонске апликације као што су инверторске сабирнице отпорне на експлозију{6}} високог напона. Иако испуњава оцене отпорности на ватру (нпр. В0), ПЕТ је такође доступан у различитим дебљинама (нпр. 50 μм до 350 μм) да би се прилагодио различитим нивоима напона и захтевима структуралног дизајна, нудећи на тај начин велику разноврсност у апликацијама као што су ламиниране сабирнице за три-инверторе и прилагођене ламиниране ИГБТ сабирнице.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Насупрот томе, полиимидни (ПИ) материјали су изолациони материјали високих{0}}перформанси са вишом температурном отпорношћу (РТИ обично прелази 200 степени), што их чини погодним за апликације које укључују високо{2}}заваривање или висока локализована топлотна оптерећења, као што су структуре које укључују заваривање кондензатора или електронских компоненти у ламинираним сабирницама аутомобила. ПИ материјали имају већу механичку крутост и мање су склони опуштању под дуготрајним-напрезањем, што помаже у одржавању стабилности запечаћене структуре. Међутим, њихове ЦТИ перформансе су релативно ниске, обично захтевају већи дизајн пузне стазе, што их чини погоднијим за окружења средњег{6}} и ниског-напона, као што су неке апликације ДЦ-Ламиниране сабирнице са кондензатором за једносмерну везу или апликације са ламинираним сабирницама за ДЦ подршку.

 

У комплетном ламинираном систему сабирница, флексибилна изолација се углавном користи за електричну изолацију и заптивање између слојева проводника, док се крути изолациони материјали користе за структурну подршку и електричну изолацију између склопова сабирница. Дебљина круте изолације је обично директно повезана са нивоом напона система; општи принцип пројектовања је приближно 1 мм чврстог изолационог материјала по киловолту. У системима високог{3}}напона, као што су ламиниране сабирнице за велики-капацитет назад-у-конверторе или инвертерске сабирнице за железнички саобраћај и системе подземне железнице, чврсти изолациони слојеви дебљине између 1 мм и 6 мм обично су потребни да би се испунили захтеви за дуготрајно {9} управљање пражњењем.

 

Што се тиче кључних параметара перформанси, релативни индекс температуре (РТИ) и релативни индекс праћења (ЦТИ) су важни индикатори за процену изолационих материјала. РТИ мери способност материјала да одржи перформансе под-условима дуготрајног термичког старења; његова процена животног века се обично заснива на тестовима убрзаног старења који прелазе 20.000 сати и прати експоненцијални однос између температуре и животног века. ЦТИ одражава отпорност материјала на праћење у загађеном окружењу и кључан је за пројектовање пузне стазе у високонапонским-системима. Штавише, издужење материјала директно утиче на његову прилагодљивост током обраде и један је од кључних параметара за процену перформанси заптивања и механичке поузданости.

 

Захтеви за перформансе за изолационе материјале у ламинираним сабирницама значајно варирају у различитим областима примене. У индустријским апликацијама високог{1}}напона, као што су инверторске сабирнице отпорне на експлозију{2}}високог напона или велики-системи за конверзију енергије, радни напони се обично крећу од 1000В до 6000В. Ове апликације захтевају изузетно високе стандарде за контролу делимичног пражњења, перформансе електричне изолације и дуготрајни{7}}век трајања. Због тога је потребна комбинација флексибилног и крутог дизајна изолације, при чему су материјали са високим ЦТИ пожељни избор. У сектору нових енергетских возила, као што су сабирнице са метализованим филмским кондензаторима високе топлотне проводљивости за системе управљања електричним возилима, напони система су обично испод 800В. Захтеви за перформансе изолације су релативно нижи, са већим нагласком на лагани дизајн, отпорност на топлоту и компатибилност процеса монтаже. Стога, ПИ материјали нуде одређене предности у специфичним завареним конструкцијама.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Штавише, у неким не-ламинираним структурама или апликацијама са једним-проводником, изолација премазана прахом се такође може користити, тј. Ламиниране сабирнице обојене прахом- са дебљином диелектричне превлаке између 0,2 мм ~ 3,00 мм. Овај процес је погодан за изолацију проводника сложених облика, постижући добру покривеност површине и заптивање. Међутим, због потешкоћа у контроли конзистентности изолације на ивицама проводника и оштрим угловима, он се генерално не користи у-прецизним ламинираним системима сабирница, као што је у захтевним апликацијама као што је прилагођена ламинирана сабирница од бакра инвертера за електричну инсталацију.

 

Све у свему, као типичне пасивне електронске компоненте ламинираних сабирница, перформансе ламинираних сабирница у великој мери зависе од избора изолационих материјала и конструкцијског дизајна. Одговарајућим усклађивањем флексибилних и крутих изолационих материјала и разматрањем специфичних сценарија примене (нпрЛаминиране сабирнице за сложене инсталације сабирница), могу се постићи већа густина снаге и системска интеграција уз обезбеђивање електричне сигурности.