Matériaux d'isolation laminés pour barres omnibus : caractéristiques flexibles et rigides et analyse des paramètres clés

 

Dans le contexte d'une demande croissante de systèmes électriques à haute tension et d'intégration de la densité de puissance, le choix des matériaux d'isolation pour les jeux de barres laminés est devenu un facteur essentiel pour déterminer leur fiabilité et leurs performances. À partir des propriétés des matériaux, des scénarios d'application et des paramètres techniques clés, cet article analyse systématiquement les différences techniques entre l'isolation flexible et l'isolation rigide et fournit des références professionnelles permettant aux ingénieurs de sélectionner des matériaux dans différentes conditions de travail.

 

 

 

Le système d'isolation de Laminate Copper BusBar est composé d'une isolation flexible et d'une isolation rigide, qui atteignent un équilibre entre l'isolation électrique, la protection mécanique et l'adaptation environnementale grâce à une conception collaborative.

 

1. Matériaux isolants flexibles : protection du noyau entre les couches conductrices
Des matériaux isolants flexibles sont laminés à la surface des conducteurs sous forme de films minces. La fonction principale est de réaliser l'étanchéité de l'isolation entre les conducteurs et de s'adapter au pliage et au formage de structures complexes.

(1) Film polyester (PET)
Avantages en termes de performances :
Adaptabilité de la température : température de fonctionnement à long terme de 105 degrés (certification RTI), garantissant une durée de vie de plus de 20 ans dans la plupart des scénarios industriels.
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, aucun risque de déchirure lors du rayon de courbure Inférieur ou égal à 5 ​​mm, adapté au processus d'ourlet de structures complexes
Caractéristiques électriques :
Grade ignifuge UL 94V-0 (épaisseur supérieure ou égale à 50μm)
Indice de suivi relatif (CTI) supérieur ou égal à 600, prenant en charge la conception d'optimisation de la ligne de fuite (la distance de fuite correspondante de 1 kV peut être réduite à 8 mm)
Adaptation du processus : épaisseur standard transparent/blanc en option (50/125/250/350μm), compatible avec la ligne de production de laminage automatisée

Applications typiques : plate-forme haute tension 800 V-pour véhicules à énergies nouvelles, servomoteurs industriels (tension de fonctionnement inférieure ou égale à 1 500 V)

 

(2) Film polyimide (PI)
Avantages en termes de performances :
High temperature tolerance: RTI>200 degrés, adapté au processus de soudage (résistance à la température à court terme de 300 degrés) et aux environnements aérospatiaux difficiles
Propriétés ignifuges : indice intrinsèque UL 94V-0, aucun additif ignifuge supplémentaire requis
Caractéristiques structurelles : 30 % plus dur que le PET, précision d'étanchéité des bords ±0,05 mm, adapté à la stabilité des contraintes mécaniques dans un environnement à haute-tension

Limites de l'application : CTI inférieur ou égal à 200, convient uniquement aux scénarios de basse-tension inférieure à 600 V
Le coût est 3 à 5 fois supérieur à celui du PET, la plage d'épaisseur est de 25 à 50 μm et la ductilité est de 70 % (inférieure à celle du PET)

 

2. Matériau isolant rigide : support d'isolation au niveau du système-
Une isolation rigide est remplie entre les composants laminés des barres omnibus de l'onduleur sous forme de feuilles et les exigences d'isolation haute tension sont satisfaites grâce à une conception en épaisseur :

Sélection des matériaux :-polyester renforcé de fibres de verre (tels que les matériaux dérivés du FR-4)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>1,5 fois la tension nominale (PDIV du système 1 000 V supérieur ou égal à 1 500 V)
Critères de conception : suivez le principe d'épaisseur « 1 mm/kV » (par exemple, le système . 4800V DC utilise une épaisseur de 5 mm, laissant une marge de sécurité de 20 %)

 

 

 

 

1. Paramètres de fiabilité de la température

 

Paramètre	Définition	Caractéristiques du PET	Caractéristiques PI	Impact sur les applications
RTI	Indice de température relative (norme UL746)	105 degrés (durée de vie de 20 000 heures)	>200 degrés (durée de vie de 10 000 heures)	L'IP est préférable dans les environnements-à haute température
Coefficient d'Arrhénius	Indice de relation température-vie	La durée de vie est réduite de moitié pour chaque augmentation de température de 10 degrés	Même règle	La conception doit être combinée avec la courbe de température de travail

 

2. Paramètres de sécurité électrique
CTI (Comparative Tracking Index) : CTI du PET supérieur ou égal à 600, adapté à un environnement de niveau de pollution 3 (IEC 60587), et la ligne de fuite peut être conçue en fonction du groupe de matériaux. CTI de PI inférieur ou égal à 200, convient uniquement aux environnements de niveau de pollution 1, la ligne de fuite doit être augmentée de 100 %

Intensité du champ de claquage : l'intensité du champ de claquage du film isolant flexible est supérieure ou égale à 25 kV/mm (une épaisseur de 50 μm correspond à une tension de fonctionnement sûre de 1,25 kV) et l'intensité du champ de claquage de la feuille isolante rigide est supérieure ou égale à 15 kV/mm (en fonction de la teneur en fibre de verre).

 

3. Paramètres de performances mécaniques
Allongement : PET supérieur ou égal à 100 % vs PI ≈ 70 %, détermine la capacité à former des surfaces courbes complexes (par exemple, l'allongement au niveau de la courbure prononcée du conducteur doit être > 80 %)
Résistance au pelage : la résistance au pelage de l'interface après laminage est supérieure ou égale à 5N/mm (norme ASTM D3330), garantissant l'absence de délaminage sous des cycles chauds et froids (-40 degrés ~ 125 degrés)

 

 

Dimensions de l'application	Système industriel haute tension (1000-6000V DC)	Système d'entraînement électrique automobile (400-800 V DC)	Points clés pour les décisions techniques
Système d'isolation	PET souple + polyester fibre de verre rigide	PI/PET flexible à une seule couche-	Le niveau de tension détermine si un support rigide est requis
Paramètres de base	CTI>600, PDIV>1,5Ue	RTI supérieur ou égal à 125 degrés, résistance aux vibrations 20g	Environnement pollué vs compacité de l’espace
Exigences de la vie	25 ans à 85 degrés	5 ans à 125 degrés	Calcul précis du modèle d'Arrhenius
Focus sur le processus	Optimisation de la ligne d'isolement (volume minimisé)	Compatibilité de soudage (exigences d'intégration des composants)	Traitement de surface ou revêtement résistant aux températures élevées

 

 

1. Film nano-composite :
Le film PET modifié avec des nanoparticules de silice augmente le CTI à 800+ et l'intensité du champ de décomposition de 20 %, ce qui convient aux environnements à forte pulvérisation saline tels que l'énergie éolienne offshore.

2. Revêtement ignifuge flexible :
La technologie de revêtement à base de -résine époxy à base d'eau- atteint la norme ignifuge UL 94V-0 à une épaisseur de 50 μm, remplace le processus de laminage traditionnel et réduit le poids de 30 %.

3. Surveillance intelligente de l'isolation :
Intégrez un réseau de fibres conductrices dans la couche d'isolation rigide, surveillez le vieillissement de l'isolation en temps réel- grâce aux changements de résistance (précision ± 5 %) et avertissez des risques de décharge partielle.

 

 

Le choix des matériaux d'isolation pourjeux de barres laminésest un processus d'optimisation multi--objectifs des performances électriques, de la fiabilité mécanique et des coûts. La ductilité de l'isolant flexible et la tension de tenue de l'isolant rigide doivent être combinées et conçues en fonction de conditions de travail spécifiques (niveau de tension, profil de température, conditions environnementales). Alors que les dispositifs à large bande interdite font évoluer le système vers la haute fréquence et la haute tension, de nouveaux matériaux d'isolation avec un CTI élevé, une résistance aux températures élevées -et des fonctions de surveillance intégrées deviendront le centre de l'innovation industrielle.