Gelamineerde busbar-isolatiematerialen: flexibele en stijve kenmerken en analyse van belangrijke parameters

 

Tegen de achtergrond van de toenemende vraag naar elektrische hoogspanningssystemen en de integratie van vermogensdichtheid, is de selectie van isolatiematerialen voor gelamineerde rails een kernfactor geworden bij het bepalen van hun betrouwbaarheid en prestaties. Vertrekkend van materiaaleigenschappen, toepassingsscenario's en belangrijke technische parameters, analyseert dit artikel systematisch de technische verschillen tussen flexibele isolatie en stijve isolatie en biedt het professionele referenties voor ingenieurs om materialen onder verschillende werkomstandigheden te selecteren.

 

 

 

Het isolatiesysteem van gelamineerde koperen BusBar bestaat uit flexibele isolatie en stijve isolatie, die door middel van gezamenlijk ontwerp een evenwicht bereiken tussen elektrische isolatie, mechanische bescherming en aanpassing aan de omgeving.

 

1. Flexibele isolatiematerialen: kernbescherming tussen geleiderlagen
Flexibele isolatiematerialen worden in de vorm van dunne films op het oppervlak van geleiders gelamineerd. De kernfunctie is het bereiken van isolatieafdichting tussen geleiders en het aanpassen aan het buigen en vormen van complexe structuren.

(1) Polyesterfolie (PET)
Prestatievoordelen:
Temperatuuraanpassingsvermogen: werktemperatuur op lange- termijn van 105 graden (RTI-certificering), wat voldoet aan een levensduur van meer dan 20 jaar in de meeste industriële scenario's
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, geen scheurrisico bij buigradius Minder dan of gelijk aan 5 mm, geschikt voor het complexe zomenproces van structuren
Elektrische kenmerken:
Vlamvertragende kwaliteit UL 94V-0 (dikte groter dan of gelijk aan 50μm)
Relatieve volgindex (CTI) Groter dan of gelijk aan 600, ondersteunt het ontwerp voor optimalisatie van de kruipafstand (de overeenkomstige kruipafstand van 1 kV kan worden teruggebracht tot 8 mm)
Procesaanpassing: Transparant/wit standaarddikte optioneel (50/125/250/350μm), compatibel met geautomatiseerde lamineerproductielijn

Typische toepassingen: 800 V hoog-platform voor nieuwe energievoertuigen, industriële servoaandrijvingen (werkspanning kleiner dan of gelijk aan 1500 V)

 

(2) Polyimidefilm (PI)
Prestatievoordelen:
High temperature tolerance: RTI>200 graden, geschikt voor lasproces (korte- temperatuurbestendigheid 300 graden) en zware lucht- en ruimtevaartomgeving
Vlamvertragende eigenschappen: Intrinsieke UL 94V-0-classificatie, geen extra vlamvertragende additieven vereist
Structurele kenmerken: 30% harder dan PET, nauwkeurigheid van randafdichting ±0,05 mm, geschikt voor mechanische spanningsstabiliteit onder een hoog-spanningsomgeving

Toepassingsbeperkingen: CTI kleiner dan of gelijk aan 200, alleen geschikt voor laag-spanningsscenario's onder 600 V
De kosten zijn 3-5 keer die van PET, het diktebereik is 25-50 μm en de ductiliteit is 70% (lager dan PET)

 

2. Stijf isolatiemateriaal: isolatieondersteuning op systeem-niveau
Tussen gelamineerde omvormerrailcomponenten wordt stijve isolatie aangebracht in de vorm van platen en aan de hoogspanningsisolatie-eisen wordt voldaan door het dikteontwerp:

Materiaalkeuze: glasvezel-versterkt polyester (zoals FR-4-derivaten)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5 keer de nominale spanning (1000V-systeem PDIV Groter dan of gelijk aan 1500V)
Ontwerpcriteria: Volg het dikteprincipe van "1 mm/kV" (het . 4800V DC-systeem gebruikt bijvoorbeeld een dikte van 5 mm, waardoor er een veiligheidsmarge van 20% overblijft)

 

 

 

 

1. Parameters voor temperatuurbetrouwbaarheid

 

Parameter	Definitie	PET-kenmerken	PI-kenmerken	Impact van toepassing
RTI	Relatieve temperatuurindex (UL746-standaard)	105 graden (20.000 uur levensduur)	>200 graden (10.000 uur levensduur)	PI heeft de voorkeur in een omgeving met hoge- temperaturen
Arrhenius-coëfficiënt	Temperatuur-levensrelatie-index	Voor elke temperatuurstijging van 10 graden wordt het leven gehalveerd	Dezelfde regel	Het ontwerp moet worden gecombineerd met de werktemperatuurcurve

 

2. Elektrische veiligheidsparameters
CTI (Comparative Tracking Index): PET's CTI Groter dan of gelijk aan 600, geschikt voor een omgeving met vervuilingsniveau 3 (IEC 60587), en kruipafstand kan worden ontworpen op basis van de materiaalgroep. PI's CTI kleiner dan of gelijk aan 200, is alleen geschikt voor omgevingen met vervuilingsniveau 1, de kruipafstand moet met 100% worden vergroot

Doorslagveldsterkte: De doorslagveldsterkte van de flexibele isolatiefilm is groter dan of gelijk aan 25 kV/mm (50 μm dikte komt overeen met een veilige werkspanning van 1,25 kV), en de doorslagveldsterkte van de stijve isolatiefolie is groter dan of gelijk aan 15 kV/mm (afhankelijk van de glasvezelinhoud).

 

3. Mechanische prestatieparameters
Rek: PET Groter dan of gelijk aan 100% versus PI ≈ 70%, bepaalt het vermogen om complexe gebogen oppervlakken te vormen (de rek bij de scherpe bocht van de geleider moet bijvoorbeeld > 80%) zijn
Afpelsterkte: De afpelsterkte van het grensvlak na lamineren is groter dan of gelijk aan 5N/mm (ASTM D3330-standaard), waardoor geen delaminatie wordt gegarandeerd onder warme en koude cycli (-40 graden ~ 125 graden)

 

 

Afmetingen van toepassing	Industrieel hoogspanningssysteem (1000-6000V DC)	Elektrisch aandrijfsysteem voor auto's (400-800V DC)	Kernpunten voor technische beslissingen
Isolatie systeem	Flexibel PET + stijf glasvezelpolyester	Enkel-laags flexibele PI/PET	Het spanningsniveau bepaalt of een stevige ondersteuning vereist is
Kernparameters	CTI>600, PDIV>1,5Ue	RTI Groter dan of gelijk aan 125 graden, trillingsweerstand 20 g	Vervuilde omgeving versus compactheid van de ruimte
Levensvereisten	25 jaar @85 graden	5 jaar @125 graad	Arrhenius-model nauwkeurige berekening
Procesfocus	Optimalisatie van de kruipafstand (geminimaliseerd volume)	Lascompatibiliteit (vereisten voor componentintegratie)	Oppervlaktebehandeling versus hoge- temperatuurbestendige coating

 

 

1. Nano-composietfilm:
PET-film gemodificeerd met nanodeeltjes van silica verhoogt de CTI tot 800+ en breekt de veldsterkte met 20% af, wat geschikt is voor omgevingen met veel zoutnevel, zoals windenergie op zee.

2. Flexibele brandvertragende coating:
Op water-gebaseerde epoxyhars-coatingtechnologie bereikt UL 94V-0 vlamvertraging bij een dikte van 50 μm, vervangt het traditionele lamineerproces en vermindert het gewicht met 30%.

3. Intelligente isolatiemonitoring:
Sluit een geleidend vezelnetwerk aan in de stijve isolatielaag, controleer de veroudering van de isolatie in realtime- door weerstandsveranderingen (nauwkeurigheid ±5%) en waarschuw voor risico's van gedeeltelijke ontlading.

 

 

De selectie van isolatiematerialen voorgelamineerde railsis een multi-objectief optimalisatieproces van elektrische prestaties, mechanische betrouwbaarheid en kosten. De ductiliteit van flexibele isolatie en de weerstandsspanning van stijve isolatie moeten worden gecombineerd en ontworpen volgens specifieke werkomstandigheden (spanningsniveau, temperatuurprofiel, omgevingsomstandigheden). Terwijl apparaten met een grote bandafstand het systeem ertoe aanzetten te evolueren naar hoge frequentie en hoge spanning, zullen nieuwe isolatiematerialen met hoge CTI, hoge-temperatuurbestendigheid en geïntegreerde bewakingsfuncties de focus worden van industriële innovatie.