Šilumos išsklaidymo ir laidumo balansavimas: standžių varinių šynų ir lanksčiųjų jungčių taikymo naujose energijos sistemose analizė

Naujose energiją naudojančiose transporto priemonėse, elektrinės pavaros sistemose ir energijos kaupimo įrenginiuose didelės{0}}srovės perdavimas ne tik veikia laidumo efektyvumą, bet ir tiesiogiai veikia temperatūros kilimo valdymą, sistemos eksploatavimo trukmę ir veikimo stabilumą. Laidininkų jungčių pasirinkimas paprastai orientuojamas į dvi pagrindines sritis: standžias varines šynas ir lanksčias jungtis. Tai nėra paprasti pakaitalai, o turi skirtingus vaidmenis konstrukcinio stiprumo, šilumos išsklaidymo takų, kompensavimo galimybių ir surinkimo metodų srityse. Šių skirtumų supratimas padeda optimizuoti visos transporto priemonės elektros jungčių konstrukciją ir energijos kaupimo sistemą.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Standžiose varinėse šynose paprastai naudojamas didelio{0}}laidumo varis, suformuotas į fiksuotą struktūrą štampuojant, lenkiant, apdirbant ir apdorojant paviršių. Jie tinka vietovėms, kuriose stipri srovė, maža varža ir aiškiai apibrėžti erdviniai keliai. Jų integruota metalinė konstrukcija turi mažą šiluminę varžą, leidžiančią greitai perduoti šilumą metaliniu keliu į korpusą, šaltą plokštę arba šilumos išsklaidymo konstrukciją, todėl sistemose su aktyviu aušinimo sistema yra daug pranašumų. Tokiose vietose kaip keitiklio nuolatinės srovės magistralės, akumuliatoriaus pagrindinės grandinės išvesties gnybtai ir aukštos įtampos prijungimo taškai elektroninėse valdymo sistemose standžios varinės šynos gali subalansuoti mechaninį stiprumą ir šilumos laidumą.

 

Lanksčiose jungtyse visų pirma naudojamos daugiasluoksnės vario folijos sukrautos ir suvirintos konstrukcijos, kurios užtikrina didelę srovės-laidumą lygiagrečiai sujungus plonus laidininkus, išlaikant lenkimo ir poslinkio kompensavimo galimybes. Įprastos šių gaminių formos yra vario folijos lanksčios laminuotos varinės šynos, laminuotos lanksčios varinės šynos ir lanksčios varinės folijos jungtys. Dėl didelio daugiasluoksnės struktūros šilumos išsklaidymo paviršiaus ploto, šiluma gali išsiskirti per oro konvekciją ir spinduliuotę, todėl vietinėje natūralioje vėsinimo aplinkoje temperatūra pakyla gerai.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Šilumos valdymo požiūriu standžios varinės šynos yra labiau kaip „šilumos laidumo kanalai“, greitai perduodantys šilumą į sistemos šilumos išsklaidymo galą; lanksčios varinės folijos jungtys yra labiau panašios į „paskirstytus šilumos šalintuvus“, kurie per savo struktūrą sumažina lokalizuotą šilumos susidarymą ribotoje erdvėje. Todėl standžios varinės šynos paprastai yra naudingesnės, kai sistemoje yra skysčio aušinimo plokštės, metaliniai korpusai arba priverstinis oro aušinimas; o sandariuose akumuliatoriaus moduliuose, vibracijos zonose arba vietose su surinkimo tolerancija lanksčios jungtys labiau tinka ilgalaikiams{1}}eksploatavimo poreikiams.

 

Maitinimo baterijų sistemose nuoseklioms ir lygiagrečioms jungtims tarp elementų dažnai reikia laidumo ir deformacijos kompensavimo galimybių. Šiuo metu plačiai naudojamos tokios konstrukcijos kaip vario folijos akumuliatoriaus šynų jungtys ir naujos energijos baterijos vario folijos lanksčios jungtys. Jų lankstumas sugeria akumuliatoriaus korpuso mikro-išplėtimą įkrovimo ir iškrovimo metu, taip pat smūgio vibracijas transporto priemonei eksploatuojant, todėl sumažėja suvirinimo įtrūkimų ir jungties atsipalaidavimo rizika.

 

Energijos kaupimo sistemose ir šynų įrangoje įranga veikia ilgą laiką su didele srovės{0}}laida, o jungtys taip pat susiduria su terminio ciklo nuovargiu. Esant tokioms sąlygoms, vario folijos lanksčios šynų sistemoms skirtos jungtys, varinės folijos lanksčios šynų jungtys ir varinės folijos lanksčios jungtys dažniausiai naudojamos tarp spintelių, modulių arba pagrindinių šynų kompensavimo vietose, siekiant sumažinti įtempių koncentraciją, kurią sukelia šiluminis plėtimasis ir susitraukimas.

 

Gamybos procesai yra esminis veiksnys, lemiantis jungties veikimą. Aukštos-kokybės lanksčios jungties gaminiuose paprastai naudojamas presuojamas suvirinimas, difuzinis suvirinimas arba integruoti karštojo presavimo procesai, kad tarp varinės folijos sluoksnių būtų sukurtas stabilus metalinis ryšys. Pavyzdžiui, suvirinimo folijos šynų struktūra efektyviai sumažina tarpsluoksnių kontaktų varžą ir pagerina ciklinės srovės{3}}laidumą. Tais atvejais, kai reikalingas atsparumas korozijai arba stabilesnė kontaktinė sąsaja, dažnai naudojamas alavo dengimas, pavyzdžiui, naudojant alavuotos varinės folijos jungtis. Jei pirmenybė teikiama originaliam laidumui ir sąnaudų kontrolei, taip pat galima pasirinkti nepadengtas lanksčias vario folija laminuotas jungtis.

 

Lanksčios varinės folijos jungtys taip pat plačiai naudojamos transformatoriuose, varžinio suvirinimo mašinose ir pramoninėje maitinimo įrangoje. Pavyzdžiui, lanksčios varinės šynos, skirtos pasipriešinimo suvirintojams, lanksčios vario folijos minkštos jungtys elektros transformatoriams ir vario folija laminuotos lanksčios transformatorių jungtys gali išlaikyti stabilias jungtis esant aukšto-dažnio vibracijai, elektromagnetiniam smūgiui ar didelės{2}}srovės impulsų sąlygoms.

 

Naujose energetinių transporto priemonių platformose lengvumo ir integravimo tendencijos skatina nuolatinį jungčių atnaujinimą. Laminuotos lanksčios šynos, skirtos naujoms energijos transporto priemonėms, gali sumažinti montavimo vietą, pagerinti laidų efektyvumą ir pagerinti EMI veikimą aukštos įtampos sistemose dėl jų laminuotų konstrukcijų. Sudėtingose ​​pakavimo vietose izoliacijos apsaugos konstrukcijos, pvz., lanksčios vario folijos šynos su izoliuotais vamzdžiais, gali būti derinamos siekiant padidinti saugumą ir atsparumą aplinkai.

 

Atrankos metu reikia atidžiai įvertinti šiuos veiksnius: vardinę srovę ir didžiausią srovę, leistiną temperatūros kilimą, įrengimo erdvę, vibracijos lygį, kompensavimo poslinkį, aušinimo būdą, eksploatavimo trukmę ir išlaidų tikslus. Jei sistemai reikalinga standi atrama ir efektyvus šilumos laidumas, pirmenybė turėtų būti teikiama standžioms varinėms šynoms; jei sistema turi dinaminio poslinkio, surinkimo nukrypimų ar terminio plėtimosi reikalavimus, lanksčios varinės folijos jungtys yra naudingesnės. Daugelyje aukščiausios klasės programų abiejų derinys tapo įprastu sprendimu – pagrindiniam keliui naudojamos standžios varinės šynos, o pereinamuose plotuose naudojamos lanksčios jungtys, todėl pasiekiama pusiausvyra tarp struktūros ir našumo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Apskritai, standžios varinės šynos irlanksčios varinės folijos jungtysatspindi dvi skirtingas elektros jungčių projektavimo logikas: viena pabrėžia mažą varžą, didelį stiprumą ir kryptingą šilumos išsklaidymą, o kita – lanksčią kompensaciją, paskirstytą šilumos išsklaidymą ir prisitaikymą prie sudėtingų eksploatavimo sąlygų. Kadangi naujų energetikos įrenginių galios tankis ir toliau didėja, jungčių sprendimai, kuriuose derinamas laidumo efektyvumas, temperatūros kilimo kontrolė ir konstrukcijos patikimumas, taps svarbia ateities elektros sistemų projektavimo dalimi.