Нова енергетска индустрија убрзава своју надоградњу, а вредност примене керамичких делова у електрификацији и високо{0}}напонским електричним пољима наставља да расте.

Са брзим развојем нових енергетских возила, складиштења енергије, фотонапонских уређаја, енергије водоника и технологије енергетске електронике велике{0}}не снаге, нова енергетска опрема је поставила веће захтеве за високо-отпорност на температуру, изолацију, отпорност на корозију, механичку чврстоћу и стабилност димензија материјала. Са својом одличном електричном изолацијом, отпорношћу на високе температуре, отпорношћу на корозију, малим губитком диелектрике и добром стабилношћу димензија, керамички материјали даље улазе у сценарије примене као што су батерије, системи електричних погона, високо-напонски електрични, претварачи за складиштење енергије и нова енергетска електроника из традиционалних индустријских области.

 

У поређењу са металним материјалима, инжењерска керамика је обично у стању да одржи релативно стабилне перформансе под високим температурама, високим напоном, високом фреквенцијом и сложеним хемијским окружењима. Због тога играју кључне функције као што су изолација, изолација, конструкцијска подршка, управљање топлотом и електрична заштита у некој новој енергетској опреми. Како густина снаге нових енергетских система наставља да расте, обим примене керамичких делова се такође протеже од појединачних изолационих компоненти до прецизних структурних делова и функционалних компоненти.

 

 

 

Батерија за напајање је један од најважнијих основних система нових енергетских возила. Његово радно окружење укључује висок напон, велику струју, промене температуре и-дуготрајне механичке вибрације, тако да намеће строге захтеве за електричну изолацију и топлотну безбедност. Унутар батерије, керамички материјали могу учествовати у сигурносној заштити у различитим облицима као што су премази, сепаратори, изолациони структурни делови и делови за заптивање.

 

Керамичке{0}}дијафрагме су једна од репрезентативнијих примена. Уношењем неорганских керамичких честица као што су глиница и бемит на површину полиолефинског основног филма, може се побољшати стабилност димензија и отпорност на топлоту сепаратора у условима високе температуре. Када је батерија на високој температури или у ненормалним радним условима, керамички премаз може смањити ризик од значајног скупљања сепаратора, чиме се обезбеђују стабилнији услови изолације између позитивне и негативне електроде.

 

У системима батерија високог{0}}напона, керамички изолатори могу да се користе и за електричну изолацију између електрода, терминала и других проводних структура. На пример, керамичко тело ЕВ осигурача треба истовремено да задовољи перформансе изолације, механичку чврстоћу и одређену термичку стабилност. Својства његовог материјала ће директно утицати на поузданост рада високонапонских{3}}компоненти заштите под ненормалним струјним условима.

 

Како се напонска платформа нових енергетских возила постепено развија до 800 В и више, напон напона који трпе високо{1}}напонске компоненте електричне заштите наставља да расте. Керамички структурни делови, као што је керамичко тело за ЕВ осигурач, морају да постигну поуздану изолацију у ограниченом простору док издрже топлотни удар и механички стрес који настаје током процеса спајања. Стога су формулација материјала, процес синтеровања и тачност димензија постали важни фактори у дизајну производа.

 

 

Високонапонски{0}}системи заштите у возилима са новом енергијом и опреми за складиштење енергије обично морају брзо да прекину струју у ненормалним условима као што су кратки спојеви и преоптерећења. Као важна компонента заштите од прекомерне струје, унутрашње керамичке компоненте осигурача не само да играју изолациону улогу, већ такође морају да буду усклађене са материјалима за топљење и пуњење да би се завршило гашење лука, топлотна изолација и конструкцијска подршка.

 

У традиционалној нисконапонској-и индустријској електричној опреми, керамичке цеви, керамичке чауре и керамичка кућишта већ имају релативно зрелу основу за примену. Са развојем високо-напонских система за возила нове енергије, керамички материјали су додатно унапређени на висок напон, компактност и високу поузданост. На пример, керамичка цев од алуминијума за високонапонски ЕВ осигурач треба да узме у обзир високу диелектричну чврстоћу, механичку чврстоћу и отпорност на топлоту како би се прилагодила сложеном радном окружењу у високонапонском колу-кола нових енергетских возила.

 

Алуминијумска керамика је један од уобичајених инжењерских керамичких материјала у високонапонским{0}}осигурачима. Има високу изолациону чврстоћу, отпорност на топлоту и хемијску стабилност и може се направити у цевасте структуре, у облику рукава-или специјалних-обликованих структура кроз процес синтеровања. Ал2О3 алуминијумска керамичка цев за високо-осигурач може да се користи као изолациона и структурална потпорна компонента у високонапонским-уређајима за заштиту да би се обезбедила стабилна изолација за различите проводне области унутар осигурача.

 

За аутомобилска помоћна кола и високонапонске{0}}системе додатне опреме, керамичка кућишта такође треба да се прилагоде сложенијим просторима за инсталацију и захтевима за механичко повезивање. Керамичко тело за помоћни осигурач електричног возила је једна таква примена. Његов дизајн не само да треба да обрати пажњу на изолациону удаљеност, већ треба да узме у обзир и толеранције димензија, методе састављања, пораст температуре и дугорочну поузданост.

 

 

 

Електрични погонски системи нових енергетских возила развијају се у правцу велике брзине, велике густине снаге и високе ефикасности. Мотори, претварачи и сродни модули напајања су дуго били изложени високо-прекидању фреквенције и температурним променама, а традиционални материјали могу постепено бити ограничени у погледу изолације, отпорности на топлоту и отпорности на хабање.

 

Керамички лежајеви су репрезентативна примена у електричним погонским системима. Структурна керамика као што је силицијум нитрид има карактеристике ниске густине, високе тврдоће, добре отпорности на хабање и одличних својстава електричне изолације. Они могу да смање механичко трење у окружењима великих{2}}брзина мотора и смање ризик од електричне корозије изазване струјама вратила.

 

За системе електричних погона који користе енергетске полупроводнике од силицијум карбида, фреквенција пребацивања снаге и брзина пребацивања су додатно повећане, што је учинило да систем поставља строже захтеве за изолационе материјале и структуре паковања. Керамичке подлоге могу да обезбеде поуздану електричну изолацију између проводних структура и структура за расипање топлоте док обављају задатке проводљивости топлоте, што их чини важним основним материјалом за енергетске електронске модуле велике -снаге-густине.

 

Поред керамичке подлоге унутар система електричног погона, компоненте за заштиту од високонапонских{0}}осигурача такође морају да имају стабилну структуру изолације. На пример, керамичко тело за осигурач за заштиту од преоптерећења и кратког споја треба да одржава добру изолацију у нормалним радним условима и да издржи велики пролазни топлотни стрес током заштите од преоптерећења или кратког споја.

 

 

Енергетски полупроводнички уређаји у новим енергетским возилима, претварачи за складиштење енергије и фотонапонски инвертори генеришу велику количину топлоте током рада. Како се густина снаге система повећава, дисипација топлоте је постала један од важних фактора који ограничавају перформансе енергетских уређаја.

 

Керамичке подлоге могу да обезбеде и електричну изолацију и функције топлотне проводљивости, тако да се широко користе у паковању енергетских модула.

 

Материјали као што су алуминијум оксид и алуминијум нитрид имају различите карактеристике топлотне проводљивости и карактеристике трошкова и могу се бирати на основу радног напона, нивоа снаге, захтева топлотне отпорности и трошкова производње.

 

Међу њима, алуминијум нитрид има високу топлотну проводљивост и низак коефицијент топлотног ширења и има високу примену у области електронске амбалаже велике{0}}е снаге. Када се керамички материјали комбинују са металним проводницима као што је бакар, они могу да формирају композитну структуру са функцијама проводљивости, дисипације топлоте и изолације, обезбеђујући стабилну основу за паковање за полупроводничке уређаје са широким-појасним размаком као што је СиЦ.

 

У области нове енергетске заштите од електричне енергије, керамички материјали за ДЦ аутомобилске осигураче могу да искористе отпорност на топлоту и карактеристике изолације керамичких материјала како би обезбедили стабилну структурну подршку за аутомобилске ДЦ осигураче. Како снага високонапонских -кола једносмерне струје нових енергетских возила наставља да расте, сродни керамички делови морају додатно да побољшају своју отпорност на топлотни удар, механичку чврстоћу и стабилност димензија.

 

 

Системи за складиштење енергије обично морају да раде дуго времена и могу бити у сложеним окружењима као што су висока температура, ниска температура, влага, прашина итд. Инвертори за складиштење енергије, опрема за дистрибуцију једносмерне струје, системи за управљање батеријама и системи за заштиту од високог{1}}напона имају велику потражњу за изолационим материјалима.

 

У претварачима и инвертерима за складиштење енергије, керамичке подлоге могу да повежу уређаје за напајање и системе за дисипацију топлоте, обезбеђујући електричну изолацију док брзо проводе топлоту коју генеришу уређаји. За системе за преклапање високе{1}}е фреквенције, диелектрична својства керамичких материјала такође утичу на паразитске параметре и интегритет сигнала, тако да избор материјала треба свеобухватно да се процени у комбинацији са целим системом енергетске електронике.

 

У применама осигурача, изолационо тело са стеатитном керамичком фузијом може да искористи предности добре електричне изолације и својства отпорности на топлоту материјала као што је стеатит порцелан који ће се користити за изолацију и структурну подршку специфичних електричних заштитних уређаја. Различити керамички системи имају различите диелектричне чврстоће, механичка својства, коефицијенте термичког ширења и карактеристике обраде, тако да стварни избор треба свеобухватно одредити на основу напона, струје, температуре и механичког оптерећења.

 

 

 

Фотонапонски инвертер је важан уређај који повезује фотонапонски систем за производњу електричне енергије и мрежу наизменичне струје. Садржи велики број енергетских полупроводника, филтерских уређаја и електричних-компоненти високог напона. Како нивои снаге фотонапонских система настављају да расту, управљање топлотом и дизајн изолације унутар опреме постају важнији.

 

Подлога обложена керамичком бакром- може да оствари пренос струје кроз метални слој и да користи керамички диелектрик за постизање електричне изолације, док брзо преноси топлоту коју генерише енергетски уређај на структуру за расипање топлоте. За-ИГБТ, СиЦ МОСФЕТ и друге уређаје велике снаге, топлотна проводљивост, усклађеност термичког ширења и перформансе изолације материјала за паковање ће директно утицати на дугорочну-поузданост модула.

 

Истовремено, високо-осигурачи и њихови керамички структурни делови такође играју улогу у фотонапонској једносмерној заштити са стране. Керамичко кућиште за Фусе Линк може да обезбеди изолационо кућиште и механичку подршку за елемент осигурача и да издржи одговарајуће топлотно и механичко напрезање током процеса-искључивања грешке.

 

 

Керамика од глинице има зрелу индустријску производњу. Његов материјални систем је стабилан, његова цена је релативно контролисана и може да производи сложене структуре кроз различите процесе обликовања и синтеровања. Због тога има широк спектар примена у области нових енергетских и електричних уређаја.

 

У високонапонским-осигурачима за нова енергетска возила, алуминијумска керамичка изолациона цев за осигурач може да се користи за изолацију и изолацију између различитих проводних делова. За системе заштите аутомобила са вишим нивоима напона, керамичке цеви такође морају да испуне свеобухватне захтеве као што су пузна стаза, електрични размак, отпорност на топлотни удар и механички склоп.

 

За аутомобилске осигураче високог напона, чистоћа материјала такође утиче на диелектрична својства и механичку стабилност производа. 95% Керамичка цев од глинице за високонапонске осигураче је један од уобичајених облика примене глинице керамике. Специфични систем материјала треба да буде усклађен према радном напону, температури, структурној величини и производном процесу.

 

Са развојем аутомобилских високонапонских-платформи, окружење са којим се суочавају алуминијумске керамичке цеви за високо-напонске аутомобилске осигураче постало је сложеније, укључујући високо-прекидање, струјне ударе, температурне циклусе и механичке вибрације. Стога, једноставно побољшање изолационе чврстоће керамичких материјала није довољно да испуни захтеве. Такође је неопходно свеобухватно оптимизовати керамичку формулу, густину синтеровања, тачност димензија и конструкцијски дизајн.

 

 

Интелигентни развој нове енергетске опреме је такође покренуо примену керамичких сензора и функционалних керамичких материјала. Материјали као што су цирконијум, пиезоелектрична керамика и ферит могу да користе своја посебна електрична, термичка и механичка својства за откривање параметара као што су температура, притисак, концентрација гаса и струја.

 

У окружењима са високим{0}}температурама, керамички материјали имају добру термичку стабилност и могу да се користе у структурама за заштиту сензора и осетљивим компонентама. Неки керамички материјали такође имају својства пиезоелектричне, диелектричне или магнетоелектричне конверзије и могу се користити у сензорским системима у новим енергетским возилима, индустријској контроли и паметној енергетској опреми.

 

Са сталним развојем аутономне вожње, управљања батеријом и система за праћење складиштења енергије, захтеви за-дугорочном стабилношћу, анти-ометањем животне средине и тачност димензија сензора настављају да расту, што такође промовише развој функционалне керамике у правцу прецизности и интеграције.

 

 

 

Нова енергетска опрема обично треба да ради непрекидно дуги низ година, тако да керамички делови не могу само да испуне почетне показатеље учинка, већ морају имати и добру дугорочну{0}}поузданост. Избор материјала, процес обликовања, процес синтеровања, површинска обрада и контрола димензија имају утицај на коначни учинак.

 

За високо{0}}напонску изолациону керамику, неопходно је да се фокусирате на индикаторе као што су диелектрична чврстоћа, запремински отпор, пузна стаза и делимично пражњење. За керамичке конструкцијске делове који су подвргнути механичким оптерећењима, потребно је фокусирати се на процену чврстоће на савијање, жилавости лома, перформанси термичког удара и напрезања при монтажи.

 

Поред тога, разлика у коефицијенту топлотног ширења између керамике и метала је такође важно питање које треба узети у обзир у инжењерском пројектовању. Када опрема пролази кроз честе циклусе високих и ниских температура, може доћи до термичког стреса између различитих материјала. Ако структурални дизајн и подударање материјала нису разумни,-дуготрајни циклуси могу довести до пуцања интерфејса, раслојавања, па чак и квара изолације.

 

Због тога, током процеса развоја високо-компоненти за изолацију као што је изолована керамичка цев у ЕВ осигурачима, неопходно је спровести свеобухватан дизајн из више димензија материјала, структуре, производње и верификације, а поузданост производа се не може проценити ослањањем само на један индекс перформанси материјала.
 

 

Тренутно, нова енергетска индустрија се мења од једноставног проширења инсталираног капацитета ка побољшању густине снаге, ефикасности система и оперативне поузданости. Нова енергетска возила се развијају ка високонапонским платформама од 800В-, системи за складиштење енергије се унапређују ка већој снази и дужем веку, а фотонапонски инвертори настављају да побољшавају ефикасност конверзије и густину снаге. Ове промене су поставиле нове техничке захтеве за керамичке материјале.

 

У будућности, развојнове енергетске керамичке деловепосветиће више пажње заједничкој оптимизацији перформанси материјала и конструкцијском дизајну. С једне стране, потребно је развити керамичке материјале са већом топлотном проводљивошћу, већом диелектричном чврстоћом и бољим перформансама усклађивања термичког ширења; с друге стране, такође је неопходно побољшати конзистентност димензија производа и стабилност серије кроз прецизно обликовање, напредно синтеровање и аутоматизовану инспекцију.

 

Истовремено, примена керамичких делова ће се постепено проширити са традиционалних изолационих навлака, кућишта и подлога на високо{0}}напонске прикључке, паковање модула за напајање, сензоре, осигураче и прецизне структурне делове нове енергетске опреме. За-осигураче високог напона, керамички материјали ће остати важан систем материјала у новим енергетским возилима и системима заштите за складиштење енергије због својих свеобухватних предности у изолацији, отпорности на топлоту и структурној подршци.

 

Уопштено говорећи, иако керамички делови обично не учествују директно у конверзији енергије, они обављају кључне функције као што су изолација, расипање топлоте, заштита, подршка и поуздана веза. Уз континуирани развој нових енергетских возила, складиштења енергије, фотонапонских и-напонских технологија енергетске електронике, керамички материјали се из традиционалних помоћних материјала трансформишу у важне основне материјале који утичу на безбедност, ефикасност и животни век нове енергетске опреме.

 

У будућности, иновације у керамичкој технологији усредсређене на високу поузданост, високу топлотну проводљивост, високу изолацију, лагану и прецизну производњу ће даље промовисати развој нове енергетске опреме у правцу велике густине снаге, високе ефикасности и дугорочно{0}}поузданог рада.