Analisis Bahan Insulasi Busbar Laminasi: Bagaimana Insulasi Fleksibel dan Kaku Mempengaruhi Kinerja Sistem?

Dengan pesatnya perkembangan kendaraan energi baru, sistem penyimpanan energi, angkutan kereta api, dan peralatan konversi frekuensi industri, busbar laminasi telah menjadi komponen sambungan konduktif utama dalam-sistem elektronik berdaya tinggi. Baik itu busbar laminasi untuk mobil listrik, busbar laminasi dalam konverter-daya tinggi, atau busbar laminasi khusus untuk IGBT, kinerjanya tidak hanya bergantung pada desain konduktor namun juga sangat bergantung pada pemilihan bahan insulasi.

 

Sistem insulasi secara langsung mempengaruhi tegangan penahan busbar, kinerja pelepasan sebagian, masa pakai, dan keandalan keseluruhan. Memahami karakteristik insulasi fleksibel dan kaku sangat penting untuk merancang busbar induktif-berkinerja rendah-berkinerja tinggi.

 

 

 

Busbar laminasi adalah sistem sambungan konduktif yang terdiri dari beberapa lapisan konduktor dan bahan insulasi, yang merupakan bagian dari struktur Batang Sambungan Struktur Komposit Multi-Lapisan.

 

Dengan menumpuk konduktor positif dan negatif secara rapat dan mengisolasinya dengan lapisan isolasi, induktansi loop dapat dikurangi secara efektif, kinerja kompatibilitas elektromagnetik sistem ditingkatkan, dan kehilangan energi berkurang. Oleh karena itu, ini banyak digunakan di:

 

Sistem penggerak kendaraan listrik
Konverter penyimpanan energi (PCS)
Konverter frekuensi industri
Inverter fotovoltaik
Sistem tenaga angkutan kereta api
Peralatan catu daya-tinggi

 

Dalam struktur-berlapis-lapis seperti busbar berlapis tiga-lapisan, bahan insulasi tidak hanya menyediakan isolasi listrik namun juga perlindungan mekanis dan lingkungan.

 

 

 

Saat ini, sebagian besar busbar yang dilaminasi sebagian menggunakan film isolasi fleksibel yang dilaminasi pada konduktor tembaga.

 

Bahan isolasi fleksibel biasanya terikat erat pada konduktor melalui proses-pengepresan panas, sehingga membentuk segel lengkap pada tepi konduktor, sehingga meningkatkan ketahanan terhadap kelembapan dan panas, polusi, dan penuaan.

 

Bahan Isolasi Poliester PET

PET adalah salah satu bahan isolasi paling umum untuk busbar multilayer.

Karakteristik utamanya meliputi:

Suhu pengoperasian-jangka panjang hingga 105 derajat ;
Daktilitas yang sangat baik; Kurang rentan retak saat ditekuk.
Kualitas permukaan luar biasa;
Sifat tahan api yang baik; Biaya yang relatif ekonomis.

Karena CTI (indeks pelacakan relatif) yang tinggi, PET sangat cocok untuk-aplikasi tegangan tinggi.

Bahan PET banyak digunakan di Busbar Laminasi Subway dan sistem tenaga industri.

Bahan Isolasi Polimida PI

PI adalah bahan isolasi-berperforma tinggi,-suhu-tinggi.

Keuntungan utamanya meliputi:

Ketahanan-suhu jangka panjang melebihi 200 derajat ;
Stabilitas termal yang sangat baik;
Kemampuan las yang baik; Keterbelakangan api bawaan yang tinggi.

Oleh karena itu, material PI memiliki keunggulan signifikan pada Busbar Laminasi IGBT dan aplikasi yang memerlukan penyolderan kapasitor, induktor, dan komponen lainnya.

Namun, material PI memiliki sifat penelusuran permukaan yang relatif lemah dan lebih mahal dibandingkan PET. Mereka biasanya digunakan dalam aplikasi khusus daripada desain konvensional.

 

 

Insulasi fleksibel terutama menutupi konduktor, sedangkan insulasi kaku terutama berfungsi sebagai isolasi struktural antar lapisan konduktor.

 

Dalam sistem-tegangan tinggi, insulasi-film tipis saja sering kali tidak cukup untuk memenuhi persyaratan pelepasan sebagian dan jarak rambat, sehingga memerlukan penambahan lapisan insulasi kaku.

 

Bahan insulasi kaku yang umum meliputi:

Papan poliester yang diperkuat serat kaca

Papan fiberglass epoksi

Material komposit isolasi berkekuatan tinggi-

Ketebalan insulasi kaku biasanya ditentukan berdasarkan tegangan operasi sistem.

 

Secara umum desain teknik:

Diperlukan jarak insulasi sekitar 1mm untuk setiap kenaikan tegangan operasi sebesar 1kV.
Semakin tinggi level tegangan, semakin besar ketebalan isolasi kakunya.
Sistem-tegangan tinggi mungkin memerlukan struktur insulasi 3-6 mm atau bahkan lebih tebal.

 

Oleh karena itu, dalam-aplikasi tegangan tinggi seperti Busbar Inverter Tahan Ledakan Tegangan Tinggi, isolasi kaku telah menjadi komponen yang sangat diperlukan dan penting.

 

 

RTI-Indeks Suhu Relatif

RTI (Indeks Termal Relatif) mewakili peringkat suhu tertinggi di mana bahan isolasi dapat beroperasi terus menerus untuk waktu yang lama.

Indeks ini digunakan untuk mengevaluasi kemampuan material dalam mempertahankan kekuatan mekanik dan sifat listrik dalam-kondisi penuaan termal jangka panjang.

Umumnya:

 

Temperatur yang lebih tinggi memperpendek umur material.

Untuk setiap kenaikan suhu 10 derajat, umur material mungkin berkurang setengahnya.

Untuk setiap penurunan suhu 10 derajat, umur material bisa berlipat ganda.

Oleh karena itu, untuk-busbar laminasi yang dioperasikan dalam jangka panjang untuk pemasangan busbar yang kompleks, RTI (Relative Tracking Index) merupakan faktor penting dalam pemilihan material.

 

CTI-Indeks Pelacakan Relatif

CTI mengevaluasi ketahanan permukaan bahan isolasi terhadap pelacakan.

Nilai CTI yang lebih tinggi:

Persyaratan jarak rambat yang lebih kecil;
Ketahanan yang lebih kuat terhadap kontaminasi;
Pengoperasian yang lebih aman dan stabil pada tegangan tinggi.

Untuk aplikasi di atas 1000V, CTI sering kali menjadi parameter penting yang menentukan desain insulasi.

 

Pemanjangan

Pemanjangan mencerminkan kemampuan material untuk menahan retak dan penipisan selama peregangan.

Arti dari perpanjangan tinggi adalah:

Kesesuaian yang lebih baik untuk proses pembengkokan yang kompleks;
Penyegelan tepi konduktor lebih mudah;
Keandalan isolasi yang lebih tinggi.

Bahan PET biasanya memiliki perpanjangan melebihi 100%, sedangkan bahan PI umumnya memiliki perpanjangan lebih rendah dibandingkan PET.

 

 

Sistem Tenaga Industri

Aplikasi industri biasanya melibatkan:

Tegangan pengoperasian dari 1000V hingga 6000V;
Persyaratan-operasional jangka panjang;
Persyaratan pelepasan sebagian yang tinggi;
Spesifikasi jarak rambat yang ketat.

Oleh karena itu, Busbar Laminasi untuk Inverter Tiga Tingkat-dan sistem bus konverter besar sering kali menggunakan kombinasi isolasi fleksibel dan kaku.

 

Aplikasi Kendaraan Energi Baru

Sistem kendaraan energi baru biasanya beroperasi pada tegangan yang terkonsentrasi di:

platform 400V

platform 800V

Karena level tegangan yang relatif lebih rendah:

Persyaratan pelepasan sebagian yang lebih rendah;
Insulasi kaku tidak diperlukan di sebagian besar skenario.
Fokusnya adalah pada desain ringan dan pemanfaatan ruang.

Oleh karena itu, Busbar Laminasi untuk Mobil Listrik sering kali menggunakan struktur laminasi ringan untuk memenuhi persyaratan kepadatan daya yang tinggi.

 

 

 

Selain insulasi laminasi tradisional, pelapisan bubuk dan pelapisan epoksi juga merupakan metode insulasi yang umum.

 

Proses ini cocok untuk struktur kompleks atau aplikasi-konduktor tunggal, sehingga mencapai:

Perlindungan isolasi permukaan;
Perlindungan korosi;
Penyegelan lingkungan.

Namun, untuk sistem bus bar yang memerlukan induktansi rendah dan keandalan tinggi, insulasi laminasi tetap menjadi solusi utama.

 

 

Dengan terus berkembangnya teknologi elektronika daya, busbar laminasi telah berevolusi dari konektor konduktif sederhana menjadi komponen penting yang mengintegrasikan konduktivitas, pembuangan panas, isolasi, dan optimalisasi elektromagnetik. Baik diterapkan pada kendaraan energi baru, angkutan kereta api, atau peralatan konversi daya industri, pemilihan bahan insulasi yang tepat berdampak langsung pada keselamatan, keandalan, dan masa pakai sistem.

 

Untuk masa kinibusbar laminasidesainnya, insulasi fleksibel bertanggung jawab untuk mencapai enkapsulasi konduktor yang efisien, sedangkan insulasi kaku memenuhi-persyaratan ketahanan tegangan tinggi. Bersama-sama, keduanya memastikan-operasi stabil jangka panjang seluruh sistem tenaga listrik.