Kaip pasirinkti tarp standžių varinių šynų ir lanksčių vario folijos jungčių? Laidumo ir šilumos sklaidos pusiausvyros analizė naujose energijos elektros jungtyse.

Naujų energetinių transporto priemonių, energijos kaupimo sistemų, galios įrangos ir pramonės automatikos srityse elektros jungtys atlieka ne tik srovės perdavimo funkciją, bet ir yra esminė šilumos valdymo sudedamoji dalis. Kadangi sistemos galios tankis ir toliau didėja, balanso tarp laidumo, šilumos išsklaidymo pajėgumo, konstrukcijos stabilumo ir įrengimo pritaikomumo siekimas tapo esminiu elektros jungčių projektavimo iššūkiu.

 

Šiuo metu pramonėje du plačiausiai naudojami laidininkų sprendimai yra standžios varinės šynos ir lanksčios varinės folijos jungtys. Nors abu gaminami naudojant labai laidžias varines medžiagas, jos labai skiriasi struktūrine forma, šilumos valdymo mechanizmais ir taikymo scenarijais.

 

 

 

Standžios varinės šynos yra standi laidininko konstrukcija, suformuota iš labai laidžių vario lakštų štampuojant, lenkiant, gręžiant, apdirbant CNC ir apdorojant paviršių. Jis plačiai naudojamas baterijų paketuose, energijos paskirstymo sistemose, galios elektroninėje įrangoje ir aukštos įtampos perdavimo ir paskirstymo sistemose.

 

Dėl integruotos varinės konstrukcijos vidinis šilumos laidumo kelias yra nenutrūkstamas, o šiluminė varža maža, todėl srovės tekėjimo metu susidariusiai šilumai greitai praleidžiama į šilumos išsklaidymo konstrukciją arba įrangos korpusą. Todėl jis plačiai naudojamas esant stipriai{1}}srovei.

Naujojoje energetikos pramonėje standžios varinės šynos paprastai yra skirtos:

 

Akumuliatoriaus pagrindinės grandinės šynos
Maitinimo skirstomojo bloko pajungimo šynos
DC-Susieti ryšio struktūras
Aukštos įtampos šynų sistemos
Žemos įtampos šynų sistemos
AC šynų laidų mazgai

 

Didelio našumo{0}}varinės šynos paprastai pasižymi maža varža ir puikiu mechaniniu stiprumu, todėl efektyviai pagerina sistemos veikimo efektyvumą.

 

 

Lanksti vario folijos jungtis yra lankstus laidininkas, pagamintas laminuojant kelis itin{0}}plonos varinės folijos sluoksnius, naudojant difuzinio, molekulinio surišimo arba slėgio sujungimo procesus.

 

Tipiški produktai apima:

 

Vario folija Lanksti laminuota vario šyna
Laminuotos lanksčios varinės šynos
Vario folijos lanksti jungtis
Varinės folijos lanksčios šynų jungtys
Konservuotos varinės folijos jungtis

 

Palyginti su standžiomis varinėmis šynomis, lanksčios varinės folijos jungtys pasižymi puikiu lankstumu, efektyviai sugeria vibraciją, poslinkį ir šiluminio plėtimosi įtempius, todėl jos plačiai naudojamos dinaminėse jungčių sistemose.

 

Ypač naujose energijos akumuliatorių sistemose vario folijos akumuliatoriaus šynų jungtis veiksmingai kompensuoja struktūrinius pokyčius, atsiradusius dėl elementų surinkimo tolerancijos ir šiluminio plėtimosi bei susitraukimo, taip pagerindama jungties patikimumą.

 

 

 

Standžios varinės šynos: kryptinis šilumos laidumas

 

Standžios varinės šynos yra tipiškos šilumos laidumo konstrukcijos.

 

Kai srovė teka per laidininką ir generuoja šilumą, šiluma greitai perduodama išilgai vario vidaus į aušinimo plokštę, šilumos kriaukle arba įrangos korpusą, taip suformuojant aiškų šilumos išsklaidymo kelią.

 

Jo charakteristikos apima:

Aukštas šilumos laidumas
Maža šiluminė varža
Didelė srovės{0}}laida
Tinka skysčių aušinimo sistemų projektavimui
Palengvina kompaktiškų autobusų juostų elektrinių konstrukcijų realizavimą

 

Todėl maitinimo moduliuose, keitikliuose, energijos kaupimo keitikliuose ir didelėse paskirstymo šynų sistemose standžios varinės šynos paprastai naudojamos kaip pagrindinis laidus nešiklis.

 

 

Lanksčiose vario folijos jungtyse naudojama daugiasluoksnė vario folijos sudėtinė struktūra, kurios paviršiaus plotas yra daug didesnis nei to paties skerspjūvio ploto vientisos varinės šynos.

 

Ši struktūra turi šiuos privalumus:

 

Didesnis kontakto su oru plotas

Geresnis natūralios konvekcijos aušinimo pajėgumas

Didesnė šilumos talpa

Puikus trumpalaikio temperatūros kilimo buferio efektyvumas

 

Pavyzdžiui, suvirinimo folijos šynų ir vario folijos sujungimo konstrukcijos gali greitai išsklaidyti šilumą visoje jungties srityje per daug varinės folijos sluoksnių, taip sumažinant vietinių karštų taškų riziką.

 

Todėl lanksčios jungiamosios konstrukcijos paprastai pasižymi geresniu terminiu stabilumu natūraliomis šilumos išsklaidymo sąlygomis.

 

 

Kietosios varinės šynų taikymo scenarijai

 

Kietosios varinės šynos daugiausia tinka stacionarioms jungtims, tokioms kaip:

 

Serijinės jungtys tarp akumuliatoriaus modulių

Baterijos bloke yra pagrindiniai teigiami ir neigiami išvesties gnybtai
Saugiklių sujungimo sistemos
Kontaktorių laidūs tilteliai
PDU energijos paskirstymo sistemos
PCS energijos kaupimo keitikliai
Aukštos{0}}tampos skirstomieji įrenginiai

 

Kadangi šiose zonose yra fiksuotos erdvinės struktūros ir dažniausiai įrengtos aktyvios vėsinimo sistemos, labiau tinka integruoti Copper BusBar sprendimai.

 

 

Lanksčios jungčių konstrukcijos dažniausiai naudojamos:

 

Ląstelių terminalų jungtys

Vidinės jungtys akumuliatoriaus moduliuose

BMS jungčių sistemos

Vibracijos kompensavimo zonos

Šiluminio plėtimosi kompensavimo zonos

Transformatoriaus prijungimo gnybtai

 

Pavyzdžiui, lanksčios vario folijos minkštos jungtys elektros transformatoriams ir vario folija laminuotos lanksčios transformatorių jungtys gali efektyviai sugerti mechaninį įtempimą įrangos veikimo metu ir pagerinti ilgalaikį{0}} veikimo patikimumą.

 

Maitinimo baterijų srityje „New Energy Battery Copper Foll Flexible Connectors“ tapo vienu iš svarbių jungčių sprendimų.

 

 

 

Realiame inžineriniame projekte šie du aspektai vienas kito neišskiria, o turėtų būti racionaliai sukonfigūruoti pagal sistemos reikalavimus.

Paprastai galima atsižvelgti į šiuos principus:

 

Pirmenybė teikiama standžioms varinėms šynoms:Aukštos srovės įvertinimas; fiksuota konstrukcija; Reikalingas mažo induktyvumo dizainas; Įrengtos aušinimo skysčiu arba aktyvios šilumos išsklaidymo sistemos; Minimalus atsparumo praradimas.

Pirmenybė teikiama lanksčioms vario folijos jungtims:Vibracinė aplinka; Poslinkio kompensavimo reikalavimai; Šiluminio plėtimosi ir susitraukimo poveikis; Sudėtinga montavimo erdvė; Reikalingas lankstus laidas.

 

Didelio masto energijos kaupimo sistemoms ir naujoms energijos transporto priemonių platformoms paprastai naudojamas standžių varinių šynų ir lanksčių jungčių derinys, kad būtų pasiekta geriausia laidumo ir mechaninio patikimumo pusiausvyra taikant standų{1}}lankstumą.

 

 

Vario folijos lanksčių jungčių veikimas labai priklauso nuo suvirinimo proceso.

 

Šiuo metu pagrindiniai pramonės procesai apima:

Difuzinis suvirinimas; Molekulinis suvirinimas; Suvirinimas slėgiu; Ultragarsinis suvirinimas.

Be to, ne{0}}dengiamos lanksčios vario folijos laminuotos jungtys ir laminuotos folijos.

 

Šis procesas efektyviai sumažina:

Kontaktinis atsparumas; Kontaktinė šiluminė varža; Vietinis šildymas; Energijos praradimas

Taigi, lanksčios varinės folijos jungtys pasiekia laidumą, artimą kieto vario šynų laidumui.

 

 

Kuriant 800 V aukštos-įtampos platformas naujoms energijos transporto priemonėms, didėjant energijos kaupimo sistemų pajėgumui ir didelės-galios galios elektroniniams prietaisams, laidžios jungčių sistemos tobulėja link didesnės srovės galios, didesnės integracijos ir lengvesnio svorio.

 

Ateityje kuriant elektros jungtį bus daugiau dėmesio skiriama:

Laidumo efektyvumo optimizavimas

Kooperacinis šilumos valdymo projektavimas

Lengvųjų konstrukcijų kūrimas

Modulinė gamyba

Didelio{0}}patikimumo lanksčios jungtys

 

Nesvarbu, ar tai būtų tradicinės standžios varinės šynos, ar lanksčios varinės folijos jungtys, skirtos „Busway“ sistemoms, pagrindinis tikslas yra pagerinti energijos perdavimo efektyvumą, sumažinti temperatūros kilimo nuostolius ir užtikrinti ilgalaikį{0}}stabilų sistemos veikimą.

 

 

Standžios varinės šynos irlanksčios varinės folijos jungtysreiškia dvi skirtingas elektros jungties koncepcijas. Standžios varinės šynos pasižymi dideliu srovės perdavimu ir kryptiniu šilumos laidumu, o lanksčios varinės folijos jungtys sujungia lankstumą ir savaiminio įkaitimo galimybes. Tokiose programose kaip naujos energijos baterijos, energijos kaupimo sistemos, transformatoriai ir galios elektroniniai prietaisai racionalus laidininkų konstrukcijų parinkimas ir šilumos valdymo schemų optimizavimas yra pagrindiniai veiksniai gerinant sistemos efektyvumą ir patikimumą. Didėjant pramonės reikalavimams dėl didelio galios tankio ir didelio saugumo, sinergetinis standžių varinių šynų ir lanksčių vario folijos jungčių taikymas taps svarbia ateities elektros jungčių sistemų plėtros kryptimi.