Analyse van isolatiematerialen voor gelamineerde rails: selectie en toepassing van flexibele en stijve isolatie

Met de ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen, energieopslagsystemen, spoorwegvervoer en industriële energieapparatuur worden gelamineerde rails op grote schaal gebruikt vanwege hun lage inductie, hoge betrouwbaarheid en compacte structuur. Of het nu gaat om een ​​EV-rail, een autoaccu-rail of een industrieel condensatorrailsysteem-, de keuze van het isolatiemateriaal heeft rechtstreeks invloed op de elektrische prestaties, de levensduur en het veiligheidsniveau van het product.

 

Voor moderne railsystemen voor auto's dient de isolatielaag niet alleen als geleiderisolatie, maar moet deze ook voldoen aan de eisen op het gebied van hittebestendigheid, spanningsbestendigheid, vlamvertraging en betrouwbare werking op de lange- termijn. Daarom is een grondig begrip van de kenmerken van flexibele en stijve isolatiematerialen cruciaal voor het ontwerp en de selectie van railsystemen.

 

 

 

Momenteel maken de meeste gelamineerde rails gebruik van een flexibele dunne-filmisolatiestructuur, waarbij de isolatiefilm stevig aan de koperen geleider wordt gehecht via een lamineringsproces. Dit proces verkleint effectief de afstand tussen de geleiders, verbetert de systeemintegratie en zorgt voor uitstekende isolatieprestaties van de rail.

 

Polyester (PET) isolatiemateriaal

PET is een van de meest gebruikte isolatiematerialen en heeft een aanzienlijk marktaandeel op het gebied van PET-isolatie van busbars voor auto's. De belangrijkste kenmerken zijn onder meer:

Bedrijfstemperatuur op lange- termijn tot 105 graden; Hoge rek, doorgaans meer dan 100%, geschikt voor complexe buigconstructies; Goede mechanische taaiheid en vormprestaties; Hoge relatieve trackingindex (CTI); Verkrijgbaar in verschillende diktes om aan verschillende spanningsniveaus te voldoen; Uitstekende vlamvertragende eigenschappen, die voldoen aan de eisen van industriële en automobieltoepassingen.

In nieuwe energievoertuigen worden PET-isolatielagen veel gebruikt in EV-batterijrails, Automotive Ground Bus Bars en Auto Bus Bar-producten.

 

Polyimide (PI) isolatiemateriaal

PI is een hoogwaardig, hoge- temperatuurbestendig isolatiemateriaal met een continue bedrijfstemperatuur van doorgaans meer dan 200 graden.

Vergeleken met PET heeft PI de volgende kenmerken:

Superieure hoge- temperatuurbestendigheid; Uitstekende inherente vlamvertraging; Hogere mechanische stijfheid; Meer geschikt voor lasprocessen; Relatief hogere kosten; Lagere CTI dan PET.

Daarom wordt in toepassingen waarbij condensatoren, voedingsmodules of connectoren moeten worden gelast, PI-materiaal vaak gebruikt in New Energy Vehicle Film Capacitor Busbars en in sommige busbars voor Power Capacitor-producten.

 

Verschillen tussen flexibele en stijve isolatie

Flexibele isolatie wordt voornamelijk gebruikt voor het isoleren van het oppervlak van koperen geleiders, waardoor door laminering een volledige isolatiestructuur ontstaat.

 

De voordelen zijn onder meer:

Het maakt de volledige afdichting van geleiderranden mogelijk;

Het is geschikt voor complexe drie-dimensionale structurele ontwerpen;

Het verkleint effectief de systeemgrootte;

Het vergemakkelijkt massaproductie en geautomatiseerde productie.

 

Stijve isolatie wordt daarentegen voornamelijk gebruikt voor de afstand en ondersteuning tussen verschillende geleiderlagen.

Voor hoogspanningssystemen kan flexibele isolatie alleen vaak niet voldoen aan de vereisten voor elektrische veldverdeling en gedeeltelijke ontladingsregeling; daarom zijn stijve isolatiematerialen nodig om de isolatieafstand te vergroten.

 

Typisch:

Voor elke verhoging van de bedrijfsspanning met 1 kV is ongeveer 1 mm isolatieafstand nodig;

Hoe hoger de bedrijfsspanning, hoe groter de dikte van de stijve isolatie;
Bij hoog-systemen worden doorgaans met glasvezel versterkte polyesterplaten gebruikt als structurele isolatielaag.

Bij het ontwerp van hoog-railrails is stijve isolatie een cruciaal onderdeel dat zorgt voor een stabiele werking op de- termijn, terwijl laag-automobielsystemen met laagspanning- doorgaans geen extra, zware, stijve isolatiestructuren nodig hebben.

 

 

 

Relatieve temperatuurindex (RTI)

RTI is een belangrijke indicator voor de hittebestendigheid van isolatiematerialen op de lange- termijn.

 

De Relatieve Tracking Index (RTI) wordt gedefinieerd als:

De temperatuur waarbij de mechanische en elektrische eigenschappen van een materiaal afnemen tot 50% van hun oorspronkelijke waarden na ongeveer 20.000 uur langdurig gebruik.

 

Voor op de lange- termijn werkende railsystemen voor elektrische voertuigen heeft RTI een directe invloed op de levensduur van het product.

Algemeen:

 

Voor elke temperatuurdaling van 10 graden verdubbelt de levensduur van de isolatie;

Voor elke temperatuurstijging van 10 graden kan de levensduur van isolatie met ongeveer de helft worden verkort.

 

Daarom moeten bij het ontwerpen van een vertinde koperen busbar voor elektrische voertuigen zowel oplossingen voor thermisch beheer als isolatiemateriaal uitgebreid in overweging worden genomen.

 

 

CTI weerspiegelt de oppervlakteweerstand van het materiaal tegen tracking.

 

Wanneer apparatuur gedurende langere perioden wordt blootgesteld aan vochtige, vervuilde of hoogspanningsomgevingen, vermindert een hogere CTI-waarde effectief het risico op oppervlaktekruip.

 

Voor industriële energieopslagsystemen, DC-condensatorrails en grote condensatorlamineringsrails is CTI een cruciale parameter die van invloed is op het veiligheidsontwerp.

 

PET-materialen hebben doorgaans hogere CTI-waarden en worden daarom op grotere schaal gebruikt in hoogspanningstoepassingen.

 

Rek vertegenwoordigt het vermogen van een materiaal om zijn isolatie-eigenschappen onder spanning te behouden.

Deze parameter heeft rechtstreeks invloed op:

Buigprestaties;
Kwaliteit van de geleiderrand;
Stabiliteit van het afdichtingsproces;
Mechanische betrouwbaarheid op lange- termijn.

PET-materialen hebben doorgaans een rek van meer dan 100%, terwijl PI-materialen ongeveer 70% bedragen. Daarom is PET geschikter voor complexe lamineerprocessen voor kopergeleiders.

 

 

Industriële energiesystemen

De eisen van industriële apparatuur aan rails zijn vooral gericht op hoge spanning en een lange levensduur.

 

Typische kenmerken zijn onder meer:

Bedrijfsspanning doorgaans tussen 1000 V en 6000 V;
Strenge eisen voor deellozingscontrole;
Vereiste aan verhoogde stijve isolatiestructuren;
Hoge eisen aan de kruipafstand;
Levensduur van 20 tot 25 jaar of meer.

 

Daarom maken hoog-apparatuur voor energieopslag, spoorvervoer en grootschalige- stroomdistributiesystemen vaak gebruik van materialen met een hoge CTI en dikkere isolatiestructuren voor distributierails.

 

 

 

Nieuwe toepassingen voor energievoertuigen leggen meer nadruk op lichtgewicht, ruimtegebruik en kostenbeheersing.

Typische kenmerken zijn onder meer:

 

De spanningsniveaus liggen over het algemeen lager dan 800 V;
Lagere eisen voor gedeeltelijke kwijting;
Meestal wordt gebruik gemaakt van flexibele gelamineerde isolatiestructuren;
Gevoeliger voor gewicht en volume;
De levensduur is over het algemeen 5 tot 10 jaar.

 

Daarom maken producten zoals BusBar Cars, Automotive Power Connectors en Tin{0}}plate Busbar Automotives steeds vaker gebruik van PET- of PI-isolatieoplossingen om aan compacte ontwerpvereisten te voldoen.

 

 

Naast gelamineerde isolatietechnologie is ook poedercoatingisolatie een veel voorkomende oplossing.

 

Dit proces zorgt voor algehele isolatiebescherming door het vormen van een epoxyharscoating op het geleideroppervlak, en is bijzonder geschikt voor structureel complexe enkele geleiders.

 

De voordelen zijn onder meer:

Kan complexe geometrieën bestrijken;
Geschikt voor niet-gelamineerde geleiders;
Goede corrosieweerstand;
Kan voldoen aan enkele vereisten voor toepassingen met laag-spanning.

 

Voor Automotive BusBar- en busbar-elektrische voertuigtoepassingen die een lage inductie en een hoge vermogensdichtheid vereisen, blijft gelamineerde isolatietechnologie echter de reguliere oplossing.

 

 

 

Isolatiematerialen zijn een cruciaal onderdeel dat de prestaties van gelamineerde rails bepaalt. PET en PI, de meest voorkomende flexibele isolatiematerialen, hebben elk hun voordelen in verschillende toepassingsscenario's. Voor industriële hoogspanningssystemen moeten RTI, CTI en stijve isolatiestructuren uitgebreid worden overwogen, terwijl voor de sector nieuwe energievoertuigen de nadruk meer ligt op lichtgewicht ontwerp, ruimtegebruik en productie-efficiëntie.

 

Met de ontwikkeling vanEV-rails, condensatorrails en nieuwe elektronische apparaten op energiegebied zal de technologie voor isolatiemateriaal blijven verbeteren, waardoor veiligere en efficiëntere oplossingen worden geboden voor toekomstige elektrische verbindingssystemen met hoog-vermogen en hoge- betrouwbaarheid.