การวิเคราะห์วัสดุฉนวนสำหรับบัสบาร์เคลือบ: การเลือกและการใช้ฉนวนที่ยืดหยุ่นและแข็ง

ด้วยการพัฒนายานพาหนะพลังงานใหม่ ระบบกักเก็บพลังงาน การขนส่งทางรถไฟ และอุปกรณ์ไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม บัสบาร์เคลือบจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากการเหนี่ยวนำต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง และโครงสร้างที่กะทัดรัด ไม่ว่าจะเป็นบัสบาร์ EV บัสบาร์แบตเตอรี่รถยนต์ หรือ-ระบบบัสบาร์ตัวเก็บประจุเกรดอุตสาหกรรม การเลือกใช้วัสดุฉนวนจะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้า อายุการใช้งาน และระดับความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์

 

สำหรับระบบบัสบาร์ของยานยนต์สมัยใหม่ ชั้นฉนวนไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นตัวแยกตัวนำเท่านั้น แต่ยังต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการต้านทานความร้อน ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า การหน่วงไฟ และ-การทำงานที่เชื่อถือได้ในระยะยาว ดังนั้นความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับคุณลักษณะของวัสดุฉนวนที่ยืดหยุ่นและแข็งจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบและการเลือกบัสบาร์

 

 

 

ปัจจุบัน บัสบาร์แบบเคลือบส่วนใหญ่ใช้โครงสร้างฉนวนแบบฟิล์มบาง-ที่ยืดหยุ่น โดยยึดติดฟิล์มฉนวนกับตัวนำทองแดงอย่างแน่นหนาผ่านกระบวนการเคลือบ กระบวนการนี้ช่วยลดระยะห่างของตัวนำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงการรวมระบบ และรับประกันประสิทธิภาพของฉนวนบัสบาร์ที่ยอดเยี่ยม

 

วัสดุฉนวนโพลีเอสเตอร์ (PET)

PET เป็นหนึ่งในวัสดุฉนวนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยครองส่วนแบ่งการตลาดที่สำคัญในด้านฉนวน PET ของบัสบาร์สำหรับยานยนต์ ลักษณะสำคัญ ได้แก่ :

อุณหภูมิในการทำงานระยะยาว-สูงถึง 105 องศา ; การยืดตัวสูง โดยทั่วไปเกิน 100% เหมาะสำหรับโครงสร้างการดัดงอที่ซับซ้อน ความเหนียวทางกลที่ดีและประสิทธิภาพการขึ้นรูป ดัชนีการติดตามสัมพัทธ์สูง (CTI); มีให้เลือกหลายความหนาเพื่อให้ตรงกับระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน คุณสมบัติหน่วงไฟที่ดีเยี่ยม ตอบสนองความต้องการของการใช้งานในอุตสาหกรรมและยานยนต์

ในระบบพลังงานรถยนต์พลังงานใหม่ ชั้นฉนวน PET ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบัสบาร์แบตเตอรี่ EV, Ground Bus Bar สำหรับยานยนต์ และผลิตภัณฑ์ Auto Bus Bar

 

วัสดุฉนวนโพลีอิไมด์ (PI)

PI เป็นวัสดุฉนวนที่ทนต่ออุณหภูมิสูง-ประสิทธิภาพสูง- โดยมีอุณหภูมิในการทำงานต่อเนื่องซึ่งโดยทั่วไปเกิน 200 องศา

เมื่อเปรียบเทียบกับ PET แล้ว PI มีลักษณะดังต่อไปนี้:

ทนต่ออุณหภูมิสูง-ได้ดีเยี่ยม สารหน่วงไฟโดยธรรมชาติที่ดีเยี่ยม ความแข็งแกร่งทางกลที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับกระบวนการเชื่อมมากกว่า ต้นทุนค่อนข้างสูงกว่า CTI ต่ำกว่า PET

ดังนั้น ในการใช้งานที่ต้องการการเชื่อมตัวเก็บประจุ โมดูลจ่ายไฟ หรือตัวเชื่อมต่อ วัสดุ PI จึงมักถูกใช้ในบัสบาร์ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มรถยนต์พลังงานใหม่ และบัสบาร์บางตัวสำหรับผลิตภัณฑ์ตัวเก็บประจุกำลัง

 

ความแตกต่างระหว่างฉนวนยืดหยุ่นและฉนวนแข็ง

ฉนวนที่มีความยืดหยุ่นนั้นใช้เป็นหลักในการหุ้มพื้นผิวของตัวนำทองแดง ทำให้เกิดโครงสร้างฉนวนที่สมบูรณ์ผ่านการเคลือบ

 

ข้อดีของมัน ได้แก่ :

ช่วยให้สามารถปิดผนึกขอบตัวนำได้อย่างสมบูรณ์

เหมาะสำหรับการออกแบบโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อน-

ลดขนาดระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อำนวยความสะดวกในการผลิตจำนวนมากและการผลิตแบบอัตโนมัติ

 

ในทางกลับกัน ฉนวนแข็งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับระยะห่างและการรองรับระหว่างชั้นตัวนำที่แตกต่างกัน

สำหรับระบบไฟฟ้าแรงสูง- ฉนวนแบบยืดหยุ่นเพียงอย่างเดียวมักไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดสำหรับการกระจายสนามไฟฟ้าและการควบคุมการคายประจุบางส่วน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วัสดุฉนวนที่มีความแข็งเพื่อเพิ่มระยะห่างของฉนวน

 

โดยทั่วไป:

จำเป็นต้องมีระยะห่างของฉนวนประมาณ 1 มม. สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทุก ๆ 1kV

ยิ่งแรงดันไฟฟ้าทำงานสูงเท่าใด ความหนาของฉนวนแข็งก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
โดยทั่วไประบบไฟฟ้าแรงสูง-จะใช้แผงโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้วเป็นชั้นฉนวนโครงสร้าง

ในการออกแบบบัสบาร์แรงดันไฟฟ้าสูง- ฉนวนแข็งเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มีเสถียรภาพ-ในระยะยาว ในขณะที่ระบบยานยนต์บัสบาร์แรงดันต่ำ-โดยทั่วไปไม่ต้องการโครงสร้างฉนวนแข็งเพิ่มเติมที่หนักหน่วง

 

 

 

ดัชนีอุณหภูมิสัมพัทธ์ (RTI)

RTI เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของการต้านทานความร้อนในระยะยาว-ของวัสดุฉนวน

 

ดัชนีการติดตามสัมพัทธ์ (RTI) ถูกกำหนดเป็น:

อุณหภูมิที่คุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าของวัสดุลดลงเหลือ 50% ของค่าเริ่มต้นหลังจากการทำงานระยะยาวประมาณ 20,000 ชั่วโมง-

 

สำหรับระบบยานพาหนะไฟฟ้าบัสบาร์ที่ทำงานระยะยาว- RTI ส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์

โดยทั่วไป:

 

สำหรับอุณหภูมิที่ลดลงทุกๆ 10 องศา อายุการใช้งานของฉนวนจะเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า

อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศา อายุการใช้งานของฉนวนอาจสั้นลงประมาณครึ่งหนึ่ง

 

ดังนั้น เมื่อออกแบบ BusBar ทองแดงชุบดีบุกสำหรับ EV จะต้องพิจารณาทั้งโซลูชันการจัดการความร้อนและเกรดวัสดุฉนวนอย่างครอบคลุม

 

 

CTI สะท้อนถึงความต้านทานพื้นผิวของวัสดุต่อการติดตาม

 

เมื่ออุปกรณ์สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น มีมลภาวะ หรือมีแรงดันไฟฟ้าสูง-เป็นเวลานาน ค่า CTI ที่สูงขึ้นจะช่วยลดความเสี่ยงของการคืบของพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทางอุตสาหกรรม บัสบาร์ตัวเก็บประจุแบบ DC และบัสบาร์เคลือบตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ CTI เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่ส่งผลต่อการออกแบบด้านความปลอดภัย

 

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุ PET จะมีพิกัด CTI ที่สูงกว่า ดังนั้นจึงมีการใช้อย่างแพร่หลายมากกว่าในการใช้งานไฟฟ้าแรงสูง-

 

การยืดตัวแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการรักษาคุณสมบัติของฉนวนภายใต้แรงดึง

พารามิเตอร์นี้ส่งผลโดยตรงต่อ:

ประสิทธิภาพการดัด
คุณภาพการพันขอบตัวนำ
ความเสถียรของกระบวนการปิดผนึก
ความน่าเชื่อถือทางกลในระยะยาว-

โดยทั่วไปวัสดุ PET มีการยืดตัวมากกว่า 100% ในขณะที่วัสดุ PI อยู่ที่ประมาณ 70% ดังนั้น PET จึงเหมาะสำหรับกระบวนการเคลือบตัวนำทองแดงที่ซับซ้อนมากกว่า

 

 

ระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรม

ข้อกำหนดของอุปกรณ์อุตสาหกรรมสำหรับบัสบาร์มุ่งเน้นไปที่ไฟฟ้าแรงสูงและอายุการใช้งานยาวนานเป็นหลัก

 

ลักษณะทั่วไป ได้แก่:

แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1,000V ถึง 6,000V;
ข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับการควบคุมการปล่อยบางส่วน
ข้อกำหนดสำหรับโครงสร้างฉนวนแข็งที่เพิ่มขึ้น
ข้อกำหนดระยะห่างตามผิวฉนวนสูง
อายุการใช้งาน 20 ถึง 25 ปีขึ้นไป

 

ดังนั้น-อุปกรณ์กักเก็บพลังงานไฟฟ้าแรงสูง การขนส่งทางรถไฟ และระบบจำหน่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่-จึงมีแนวโน้มที่จะใช้วัสดุ CTI สูงและโครงสร้างฉนวนที่หนาขึ้นสำหรับบัสบาร์กระจาย

 

 

 

การใช้งานรถยนต์พลังงานใหม่ให้ความสำคัญกับการมีน้ำหนักเบา การใช้พื้นที่ และการควบคุมต้นทุนมากขึ้น

ลักษณะทั่วไป ได้แก่:

 

โดยทั่วไประดับแรงดันไฟฟ้าจะต่ำกว่า 800V;
ข้อกำหนดที่ต่ำกว่าสำหรับการจำหน่ายบางส่วน
โดยทั่วไปจะใช้โครงสร้างฉนวนลามิเนตที่มีความยืดหยุ่น
ไวต่อน้ำหนักและปริมาตรมากขึ้น
อายุขัยโดยทั่วไปคือ 5 ถึง 10 ปี

 

ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น BusBar Cars, ขั้วต่อจ่ายไฟของยานยนต์ และ Tin-Busbar Automotives จึงหันมาใช้โซลูชันฉนวน PET หรือ PI มากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการด้านการออกแบบที่กะทัดรัด

 

 

นอกจากเทคโนโลยีฉนวนลามิเนตแล้ว ฉนวนเคลือบผงยังเป็นวิธีแก้ปัญหาทั่วไปอีกด้วย

 

กระบวนการนี้บรรลุการป้องกันฉนวนโดยรวมโดยการสร้างการเคลือบอีพอกซีเรซินบนพื้นผิวตัวนำ และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับตัวนำเดี่ยวที่มีโครงสร้างซับซ้อน

 

ข้อดีของมัน ได้แก่ :

สามารถครอบคลุมรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน
เหมาะสำหรับตัวนำที่ไม่เคลือบ-
ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
สามารถตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานแรงดันไฟฟ้าต่ำ-บางประการได้

 

อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานยานยนต์ไฟฟ้า BusBar และบัสบาร์ที่ต้องการการเหนี่ยวนำต่ำและความหนาแน่นของพลังงานสูง เทคโนโลยีฉนวนลามิเนตยังคงเป็นโซลูชันหลัก

 

 

 

วัสดุฉนวนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่กำหนดประสิทธิภาพของบัสบาร์แบบเคลือบ PET และ PI เป็นวัสดุฉนวนที่ยืดหยุ่นได้ทั่วไป โดยแต่ละชนิดมีข้อได้เปรียบในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน สำหรับระบบอุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูง- โครงสร้าง RTI, CTI และฉนวนแข็งต้องได้รับการพิจารณาอย่างครอบคลุม ในขณะที่สำหรับภาคยานยนต์พลังงานใหม่ จุดเน้นอยู่ที่การออกแบบน้ำหนักเบา การใช้พื้นที่ และประสิทธิภาพการผลิต

 

ด้วยการพัฒนาของบัสบาร์ EVบัสบาร์ตัวเก็บประจุ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังพลังงานใหม่ เทคโนโลยีวัสดุฉนวนจะยังคงอัปเกรดต่อไป โดยนำเสนอโซลูชันที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับระบบเชื่อมต่อไฟฟ้า-กำลังสูง และ-ความน่าเชื่อถือสูงในอนาคต