Phân tích vật liệu cách nhiệt cho thanh cái nhiều lớp: Lựa chọn và ứng dụng vật liệu cách nhiệt mềm và cứng

Với sự phát triển của phương tiện năng lượng mới, hệ thống lưu trữ năng lượng, vận chuyển đường sắt và thiết bị điện công nghiệp, thanh cái nhiều lớp được sử dụng rộng rãi do độ tự cảm thấp, độ tin cậy cao và cấu trúc nhỏ gọn. Cho dù đó là thanh cái EV, thanh cái ắc quy ô tô hay hệ thống thanh cái tụ điện-công nghiệp, việc lựa chọn vật liệu cách nhiệt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất điện, tuổi thọ sử dụng và mức độ an toàn của sản phẩm.

 

Đối với hệ thống thanh cái ô tô hiện đại, lớp cách điện không chỉ đóng vai trò cách ly dây dẫn mà còn cần đáp ứng các yêu cầu về khả năng chịu nhiệt, điện áp, khả năng chống cháy và hoạt động đáng tin cậy lâu dài. Vì vậy, sự hiểu biết thấu đáo về các đặc tính của vật liệu cách nhiệt mềm và cứng là rất quan trọng trong việc thiết kế và lựa chọn thanh cái.

 

 

 

Hiện nay, hầu hết các thanh cái nhiều lớp đều sử dụng cấu trúc-màng cách nhiệt mỏng linh hoạt, liên kết chặt chẽ màng cách điện với dây dẫn đồng thông qua quy trình cán mỏng. Quá trình này giúp giảm khoảng cách dây dẫn một cách hiệu quả, cải thiện khả năng tích hợp hệ thống và đảm bảo hiệu suất cách điện tuyệt vời của thanh cái.

 

Vật liệu cách nhiệt Polyester (PET)

PET là một trong những vật liệu cách nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm thị phần đáng kể trong lĩnh vực cách nhiệt PET thanh cái ô tô. Các đặc điểm chính của nó bao gồm:

Nhiệt độ hoạt động lâu dài-lên tới 105 độ ; Độ giãn dài cao, thường trên 100%, thích hợp cho các kết cấu uốn phức tạp; Độ bền cơ học tốt và hiệu suất đúc; Chỉ số theo dõi tương đối cao (CTI); Có sẵn ở nhiều độ dày khác nhau để đáp ứng các mức điện áp khác nhau; Đặc tính chống cháy tuyệt vời, đáp ứng yêu cầu ứng dụng trong công nghiệp và ô tô.

Trong các hệ thống năng lượng của xe năng lượng mới, các lớp cách nhiệt PET được sử dụng rộng rãi trong các thanh cái ắc quy EV, Thanh cái nối đất ô tô và các sản phẩm Thanh cái tự động.

 

Vật liệu cách nhiệt Polyimide (PI)

PI là vật liệu cách nhiệt có khả năng chịu nhiệt độ-hiệu suất cao,{1}}cao với nhiệt độ hoạt động liên tục thường trên 200 độ .

So với PET, PI có những đặc điểm sau:

Khả năng chịu nhiệt độ-cao vượt trội; Khả năng chống cháy vốn có tuyệt vời; Độ cứng cơ học cao hơn; Phù hợp hơn cho quá trình hàn; Chi phí tương đối cao hơn; CTI thấp hơn PET.

Do đó, trong các ứng dụng yêu cầu hàn tụ điện, mô-đun nguồn hoặc đầu nối, vật liệu PI thường được sử dụng trong Thanh cái tụ điện màng xe năng lượng mới và một số thanh cái cho các sản phẩm Tụ điện.

 

Sự khác biệt giữa cách nhiệt linh hoạt và cứng nhắc

Cách điện linh hoạt chủ yếu được sử dụng để cách điện bề mặt của dây dẫn đồng, tạo thành cấu trúc cách điện hoàn chỉnh thông qua việc cán mỏng.

 

Ưu điểm của nó bao gồm:

Nó cho phép bịt kín hoàn toàn các cạnh dây dẫn;

Nó phù hợp với các thiết kế cấu trúc ba chiều phức tạp-;

Nó làm giảm kích thước hệ thống một cách hiệu quả;

Nó tạo điều kiện cho sản xuất hàng loạt và sản xuất tự động.

 

Mặt khác, vật liệu cách nhiệt cứng chủ yếu được sử dụng để tạo khoảng cách và hỗ trợ giữa các lớp dây dẫn khác nhau.

Đối với-hệ thống điện áp cao, chỉ cách điện linh hoạt thường không thể đáp ứng các yêu cầu về phân phối điện trường và kiểm soát phóng điện cục bộ; do đó cần có vật liệu cách nhiệt cứng để tăng khoảng cách cách nhiệt.

 

Tiêu biểu:

Khoảng cách cách điện cần khoảng 1mm cho mỗi lần tăng điện áp hoạt động 1kV;

Điện áp hoạt động càng cao thì độ dày của lớp cách điện cứng càng lớn;
Hệ thống-điện áp cao thường sử dụng tấm polyester gia cố bằng sợi thủy tinh làm lớp cách điện kết cấu.

Trong thiết kế thanh cái điện áp cao{0}}, lớp cách điện cứng là thành phần quan trọng đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài-trong khi các hệ thống ô tô thanh cái điện áp thấp thường không yêu cầu cấu trúc cách điện cứng và nặng bổ sung.

 

 

 

Chỉ số nhiệt độ tương đối (RTI)

RTI là một chỉ báo quan trọng về khả năng chịu nhiệt-lâu dài của vật liệu cách nhiệt.

 

Chỉ số theo dõi tương đối (RTI) được định nghĩa là:

Nhiệt độ tại đó các tính chất cơ và điện của vật liệu giảm xuống 50% giá trị ban đầu sau khoảng 20.000 giờ hoạt động lâu dài.

 

Đối với các hệ thống xe điện thanh cái hoạt động lâu dài, RTI ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của sản phẩm.

Nói chung là:

 

Cứ giảm nhiệt độ 10 độ, tuổi thọ của vật liệu cách nhiệt sẽ tăng gấp đôi;

Cứ tăng nhiệt độ 10 độ, tuổi thọ cách nhiệt có thể bị rút ngắn khoảng một nửa.

 

Do đó, khi thiết kế Thanh cái bằng đồng mạ thiếc cho xe điện, cả giải pháp quản lý nhiệt và cấp vật liệu cách nhiệt đều phải được xem xét toàn diện.

 

 

CTI phản ánh khả năng chống theo dõi bề mặt của vật liệu.

 

Khi thiết bị tiếp xúc với môi trường ẩm ướt, ô nhiễm hoặc điện áp cao-trong thời gian dài, giá trị CTI cao hơn sẽ giảm nguy cơ rò rỉ bề mặt một cách hiệu quả.

 

Đối với các hệ thống lưu trữ năng lượng công nghiệp, Thanh cái tụ điện DC và Thanh cái cán tụ điện lớn, CTI là thông số quan trọng ảnh hưởng đến thiết kế an toàn.

 

Vật liệu PET thường có xếp hạng CTI cao hơn và do đó được sử dụng rộng rãi hơn trong các ứng dụng-điện áp cao.

 

Độ giãn dài thể hiện khả năng của vật liệu trong việc duy trì các đặc tính cách nhiệt của nó dưới sức căng.

Thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến:

Hiệu suất uốn;
Chất lượng bọc cạnh dây dẫn;
Quá trình niêm phong ổn định;
Độ tin cậy cơ học lâu dài.

Vật liệu PET thường có độ giãn dài trên 100%, trong khi vật liệu PI là khoảng 70%. Do đó, PET phù hợp hơn cho các quy trình cán dây dẫn đồng phức tạp.

 

 

Hệ thống điện công nghiệp

Yêu cầu của thiết bị công nghiệp đối với thanh cái chủ yếu tập trung vào điện áp cao và tuổi thọ dài.

 

Các đặc điểm điển hình bao gồm:

Điện áp hoạt động thường từ 1000V đến 6000V;
Yêu cầu nghiêm ngặt về kiểm soát phóng điện cục bộ;
Yêu cầu tăng cường kết cấu cách nhiệt cứng nhắc;
Yêu cầu khoảng cách dây leo cao;
Tuổi thọ sử dụng từ 20 đến 25 năm trở lên.

 

Do đó,-thiết bị lưu trữ năng lượng điện áp cao, vận tải đường sắt và-hệ thống phân phối điện quy mô lớn có xu hướng sử dụng vật liệu CTI cao và cấu trúc cách nhiệt dày hơn cho thanh cái phân phối.

 

 

 

Các ứng dụng phương tiện sử dụng năng lượng mới chú trọng nhiều hơn vào việc giảm nhẹ, tận dụng không gian và kiểm soát chi phí.

Các đặc điểm điển hình bao gồm:

 

Mức điện áp thường dưới 800V;
Yêu cầu thấp hơn về phóng điện cục bộ;
Thông thường sử dụng các cấu trúc cách nhiệt nhiều lớp linh hoạt;
Nhạy cảm hơn với trọng lượng và khối lượng;
Tuổi thọ thường là 5 đến 10 năm.

 

Do đó, các sản phẩm như Ô tô BusBar, Đầu nối nguồn ô tô và Ô tô thanh cái{0}}tấm thiếc ngày càng sử dụng các giải pháp cách nhiệt PET hoặc PI để đáp ứng các yêu cầu thiết kế nhỏ gọn.

 

 

Bên cạnh công nghệ cách nhiệt nhiều lớp, cách nhiệt sơn tĩnh điện cũng là một giải pháp phổ biến.

 

Quá trình này đạt được sự bảo vệ cách điện tổng thể bằng cách hình thành lớp phủ nhựa epoxy trên bề mặt dây dẫn và đặc biệt thích hợp cho các dây dẫn đơn có cấu trúc phức tạp.

 

Ưu điểm của nó bao gồm:

Có thể bao gồm các hình học phức tạp;
Thích hợp cho dây dẫn không có nhiều lớp;
Chống ăn mòn tốt;
Có thể đáp ứng một số yêu cầu về ứng dụng điện áp thấp.

 

Tuy nhiên, đối với các ứng dụng ô tô BusBar và xe điện thanh cái yêu cầu độ tự cảm thấp và mật độ năng lượng cao, công nghệ cách nhiệt nhiều lớp vẫn là giải pháp chủ đạo.

 

 

 

Vật liệu cách nhiệt là thành phần quan trọng quyết định hiệu suất của thanh cái nhiều lớp. PET và PI, là những vật liệu cách nhiệt linh hoạt phổ biến nhất, mỗi loại đều có ưu điểm trong các tình huống ứng dụng khác nhau. Đối với-hệ thống công nghiệp điện áp cao, RTI, CTI và cấu trúc cách điện cứng cần được xem xét một cách toàn diện, trong khi đối với lĩnh vực phương tiện sử dụng năng lượng mới, trọng tâm hơn là thiết kế gọn nhẹ, tận dụng không gian và hiệu quả sản xuất.

 

Với sự phát triển củaThanh cái EV, thanh cái tụ điện và các thiết bị điện tử năng lượng mới, công nghệ vật liệu cách nhiệt sẽ tiếp tục nâng cấp, cung cấp các giải pháp an toàn và hiệu quả hơn cho các hệ thống kết nối điện có độ tin cậy cao,-công suất cao,-trong tương lai.