Laminuotų šynų izoliacinės medžiagos analizė: kaip lanksti ir standi izoliacija veikia sistemos veikimą?

Sparčiai tobulėjant naujoms energetinėms transporto priemonėms, energijos kaupimo sistemoms, geležinkelių tranzitui ir pramoninei dažnio keitimo įrangai, laminuotos šynos tapo pagrindiniais laidžiais jungčių komponentais didelės galios{0}}elektroninėse sistemose. Nesvarbu, ar tai laminuota šyna elektromobiliams, laminuota šyna didelės-galios keitiklyje, ar pritaikyta laminuota šyna IGBT, jos veikimas priklauso ne tik nuo laidininko konstrukcijos, bet ir nuo izoliacinių medžiagų pasirinkimo.

 

Izoliacijos sistema tiesiogiai veikia šynų atsparumo įtampą, dalinio iškrovimo charakteristikas, tarnavimo laiką ir bendrą patikimumą. Suprasti lanksčios ir standžios izoliacijos ypatybes yra labai svarbu kuriant didelio{1}}našumo laminuotas žemo{2} indukcines šynas.

 

 

 

Laminuota šyna yra laidžioji jungčių sistema, sudaryta iš kelių laidininkų ir izoliacinių medžiagų sluoksnių, priklausančių tipinei kelių{0}}sluoksnių kompozicinių konstrukcijų sujungimo strypo struktūrai.

 

Tvirtai sudėjus teigiamus ir neigiamus laidininkus ir izoliuojant juos izoliaciniu sluoksniu, galima efektyviai sumažinti kilpos induktyvumą, pagerinti sistemos elektromagnetinio suderinamumo našumą ir sumažinti energijos nuostolius. Todėl jis plačiai naudojamas:

 

Elektrinių transporto priemonių pavaros sistemos
Energijos kaupimo keitikliai (PCS)
Pramoniniai dažnio keitikliai
Fotovoltiniai inverteriai
Geležinkelio tranzito energijos sistemos
Didelės{0}}galios maitinimo įranga

 

Daugiasluoksnėse konstrukcijose, pvz., trijų sluoksnių laminuotose šynose, izoliacinė medžiaga užtikrina ne tik elektros izoliaciją, bet ir mechaninę bei aplinkos apsaugą.

 

 

 

Šiuo metu daugumoje iš dalies laminuotų šynų naudojamos lanksčios izoliacinės plėvelės, laminuotos ant varinių laidininkų.

 

Lanksčios izoliacinės medžiagos paprastai glaudžiai sujungiamos su laidininku karšto -presavimo būdu, suformuojant visą laidininko kraštų sandariklį, taip pagerinant atsparumą drėgmei ir karščiui, taršai ir senėjimui.

 

PET poliesterio izoliacinė medžiaga

PET yra viena iš labiausiai paplitusių daugiasluoksnių šynų izoliacinių medžiagų.

Jo pagrindinės savybės yra šios:

Ilgalaikė{0}}darbinė temperatūra iki 105 laipsnių ;
Puikus lankstumas; Mažiau linkę įtrūkti lenkimo metu.
Puiki paviršiaus kokybė;
Geros antipireno savybės; Santykinai ekonomiška kaina.

Dėl didelio CTI (santykinio stebėjimo indekso) PET ypač tinka aukštos{0}}įtampos reikmėms.

PET medžiagos plačiai naudojamos metro laminuotose šynose ir pramoninėse elektros energijos sistemose.

PI poliimido izoliacinė medžiaga

PI yra didelio{0}}našumo,-aukštai temperatūrai-atspari izoliacinė medžiaga.

Jo pagrindiniai pranašumai yra šie:

Ilgalaikis atsparumas temperatūrai, viršijantis 200 laipsnių;
Puikus terminis stabilumas;
Geras suvirinamumas; Didelis būdingas antipirenas.

Todėl PI medžiagos turi didelių pranašumų IGBT laminuotose šynose ir programose, kuriose reikia lituoti kondensatorius, induktorius ir kitus komponentus.

Tačiau PI medžiagos turi santykinai silpnesnes paviršiaus sekimo savybes ir yra brangesnės nei PET. Paprastai jie naudojami specialioms reikmėms, o ne įprastiniam dizainui.

 

 

Lanksti izoliacija pirmiausia dengia laidininką, o standi izoliacija daugiausia tarnauja kaip konstrukcinė izoliacija tarp laidininko sluoksnių.

 

Aukštos{0}}įtampos sistemose vien plonos-plėvelės izoliacijos dažnai nepakanka, kad būtų patenkinti dalinio iškrovimo ir valkšnumo atstumo reikalavimai, todėl reikia pridėti standžių izoliacijos sluoksnių.

 

Įprastos standžios izoliacinės medžiagos yra:

Stiklo pluoštu sustiprinta poliesterio plokštė

Epoksidinė stiklo pluošto plokštė

Didelio stiprumo{0}}izoliacinės kompozicinės medžiagos

Standžios izoliacijos storis paprastai nustatomas pagal sistemos darbinę įtampą.

 

Bendrajame inžineriniame projekte:

Apytiksliai 1 mm izoliacijos atstumas reikalingas kiekvienam 1 kV darbinės įtampos padidėjimui.
Kuo aukštesnis įtampos lygis, tuo didesnis standžios izoliacijos storis.
Aukštos{0}}įtampos sistemoms gali prireikti 3–6 mm ar net storesnės izoliacijos konstrukcijų.

 

Todėl aukštos{0}}įtampos sistemose, pvz., aukštos įtampos sprogimo{1}}šynose, tvirta izoliacija tapo nepakeičiamu ir esminiu komponentu.

 

 

RTI{0}}Santykinės temperatūros indeksas

RTI (santykinis terminis indeksas) – tai aukščiausia temperatūra, kuriai esant izoliacinė medžiaga gali nepertraukiamai veikti ilgą laiką.

Šis indeksas naudojamas įvertinti medžiagos gebėjimą išlaikyti mechaninį stiprumą ir elektrines savybes ilgalaikio -terminio senėjimo sąlygomis.

Paprastai:

 

Aukštesnė temperatūra sutrumpina medžiagos tarnavimo laiką.

Kaskart padidinus temperatūrą 10 laipsnių, medžiagos tarnavimo laikas gali sutrumpėti perpus.

Sumažėjus temperatūrai kas 10 laipsnių, medžiagos tarnavimo laikas gali padvigubėti.

Todėl ilgai{0}}naudojamoms laminuotoms šynoms, skirtoms sudėtingiems šynų įrenginiams, RTI (santykinis sekimo indeksas) yra esminis veiksnys renkantis medžiagą.

 

CTI{0}}Santykinis stebėjimo indeksas

CTI įvertina izoliacinės medžiagos paviršiaus atsparumą sekimui.

Didesnės CTI vertės:

Mažesni valkšnumo atstumo reikalavimai;
Stipresnis atsparumas taršai;
Saugesnis ir stabilesnis veikimas esant aukštai įtampai.

Taikant aukštesnes nei 1000 V įtampas, CTI dažnai yra esminis parametras, lemiantis izoliacijos konstrukciją.

 

Pailgėjimas

Pailgėjimas atspindi medžiagos gebėjimą atsispirti įtrūkimams ir plonėjimui tempimo metu.

Didelis pailgėjimas reiškia:

Geresnis pritaikymas sudėtingiems lenkimo procesams;
Lengvesnis laidininko krašto sandarinimas;
Didesnis izoliacijos patikimumas.

PET medžiagų pailgėjimas paprastai viršija 100%, o PI medžiagų pailgėjimas paprastai yra mažesnis nei PET.

 

 

Pramoninės elektros energijos sistemos

Pramonės taikymas paprastai apima:

Darbinės įtampos nuo 1000V iki 6000V;
Ilgalaikiai{0}}eksploataciniai reikalavimai;
Aukšti dalinio iškrovimo reikalavimai;
Griežtos šliaužimo atstumo specifikacijos.

Todėl trijų lygių keitiklių laminuotose šynose ir didelėse keitiklių magistralės sistemose dažnai naudojama lanksti ir standi izoliacija.

 

Naujos energetinės transporto priemonės

Naujų energetinių transporto priemonių sistemos paprastai veikia esant įtampai, sutelktai į:

400V platformos

800V platformos

Dėl santykinai žemesnių įtampos lygių:

Žemesni dalinio iškrovimo reikalavimai;
Daugeliu atvejų standi izoliacija nereikalinga.
Pagrindinis dėmesys skiriamas lengvam dizainui ir erdvės išnaudojimui.

Todėl elektromobiliams skirtose laminuotose šynose dažnai naudojamos lengvos laminuotos konstrukcijos, kad atitiktų didelius galios tankio reikalavimus.

 

 

 

Be tradicinės laminuotos izoliacijos, miltelinis dažymas ir epoksidinė danga taip pat yra įprasti šiltinimo būdai.

 

Šie procesai tinka sudėtingoms struktūroms arba vieno{0}}laidininko programoms, siekiant:

Paviršiaus izoliacijos apsauga;
Apsauga nuo korozijos;
Aplinkos sandarinimas.

Tačiau šynų sistemose, kurioms reikalinga maža induktyvumas ir didelis patikimumas, laminuota izoliacija išlieka pagrindiniu sprendimu.

 

 

Nuolat tobulinant galios elektronikos technologiją, laminuotos šynos iš paprastų laidžių jungčių tapo svarbiais komponentais, integruojančiais laidumą, šilumos išsklaidymą, izoliaciją ir elektromagnetinį optimizavimą. Nesvarbu, ar naudojamos naujos energijos transporto priemonės, geležinkelio tranzitas ar pramoninė galios konvertavimo įranga, tinkamas izoliacinių medžiagų pasirinkimas turi tiesioginės įtakos sistemos saugai, patikimumui ir eksploatavimo trukmei.

 

Šiuolaikiniamslaminuota šynakonstrukcijų, lanksti izoliacija yra atsakinga už veiksmingą laidininko gaubtą, o standi izoliacija atitinka aukštus{0}}įtampos atsparumo reikalavimus. Kartu jie užtikrina ilgalaikį stabilų visos energijos sistemos veikimą-.