شینه های انعطاف پذیر عایق بندی شده به روز رسانی فناوری انتقال نیرو را هدایت می کنند

در سال‌های اخیر، در پس‌زمینه توسعه سریع انرژی‌های جدید، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم‌های الکترونیکی{0}قدرت بالا، سیستم‌های انتقال نیرو با چالش‌های متعددی از جمله چگالی جریان بالاتر، ساختارهای فشرده‌تر، و مدیریت حرارتی دقیق‌تر مواجه هستند. شینه‌های مسی سخت یکپارچه سنتی به تدریج مشکلاتی مانند کارایی محدود، افزایش دمای بالا و استفاده ناکافی از مواد در کاربردهای-فرکانس- بالا و جریان بالا را آشکار کرده‌اند. در مقابل این پس‌زمینه، شین‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه، به‌عنوان یک راه‌حل جدید اتصال برق، یک انقلاب ساختاری در زمینه انتقال نیرو ایجاد می‌کنند.

 

 

تحت شرایط جریان متناوب یا جریان پالسی با فرکانس بالا، یک "اثر پوستی" قابل توجه در داخل هادی رخ می دهد، به این معنی که جریان عمدتاً روی لایه سطحی توزیع می شود، در حالی که رسانایی ناحیه مرکزی به طور قابل توجهی ضعیف می شود. مطالعات نشان داده اند که در فرکانس تقریباً 1 کیلوهرتز، عمق پوست مس تنها حدود 2.3 میلی متر است. هنگامی که ضخامت یک شینه مسی سخت سنتی از این مقدار بیشتر شود، ماده داخلی به سختی در رسانایی شرکت می کند.

 

این پدیده مستقیماً منجر به کاهش سطح مقطع{0}}رسانا مؤثر، کاهش ظرفیت حمل- جریان و خطر گرمای بیش از حد موضعی می‌شود. تحت شرایط عملیاتی معین، ظرفیت حمل فعلی شین‌های مسی سنتی می‌تواند 20% تا 40% کاهش یابد و سطح افزایش دما به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد و به عامل اصلی محدودکننده قابلیت اطمینان و طول عمر سیستم تبدیل می‌شود.

 

 

شینه‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه با لایه‌گذاری چند لایه فویل مسی فوق نازک یک ساختار رسانا را تشکیل می‌دهند. ضخامت یک لایه معمولاً بین 0.8 میلی‌متر تا 1 میلی‌متر، زیر محدوده عمق پوست، کنترل می‌شود، که به طور قابل‌توجهی تأثیر اثر پوست را در سطح ساختاری کاهش می‌دهد. از مواد عایق با کارایی بالا بین رساناهای متعدد استفاده می شود که باعث می شود توزیع جریان بین لایه ها یکنواخت تر شود و به طور موثر سطح رسانا معادل افزایش یابد.

 

در زیر همان سطح مقطع-، این سازه می‌تواند به افزایش ظرفیت تحمل جریان تا حدود 30% دست یابد، در حالی که عملکرد ولتاژ مقاومت خوبی نیز دارد. این نوع سازه در صنعت با نام اتصالات انعطاف پذیر چند لایه مسی یا اتصالات نرم چند لایه منعطف نیز شناخته می شود و به تدریج جایگزین راه حل های شینه مسی یکپارچه سنتی می شود.

 

 

با توجه به توزیع جریان یکنواخت تر، ساختار چند لایه به طور موثر مشکل نقطه کانونی ناشی از تمرکز جریان موضعی را کاهش می دهد. نتایج آزمایش‌های چندگانه نشان می‌دهد که، تحت شرایط فعلی عملیاتی یکسان، افزایش دمای عملکرد شین‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه را می‌توان تقریباً 10 تا 20 درصد در مقایسه با شینه‌های مسی سنتی کاهش داد، با اختلاف دمایی نزدیک به 20 درجه در برخی سناریوهای{4}قدرت بالا.

 

این کاهش در افزایش دما نه تنها ایمنی عملیاتی سیستم را بهبود می بخشد، بلکه طول عمر سیستم متصل و اجزای مجاور را نیز به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این ویژگی به آن مزیت آشکاری در سیستم‌های-حساس دما{2}}قدرت بالا-مانند اینورترها، واحدهای کنترل درایو الکتریکی و ماژول‌های توان فرکانس بالا-می‌دهد.

 

 

در حالی که ظرفیت حمل{0} جریان بیشتر و افزایش دما کمتر است، شین‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه نیز مزیت قابل‌توجهی در استفاده از مواد نشان می‌دهند. از طریق بهینه سازی ساختاری، استفاده از مس را می توان تقریباً 10٪ تا 15٪ کاهش داد و در عین حال عملکرد الکتریکی معادل را حفظ کرد و به طور موثر هزینه های مواد خام را کاهش داد.

 

علاوه بر این، کاهش مصرف منابع مس همچنین به کاهش ردپای کربن کلی محصول کمک می‌کند و با جهت‌گیری تکنولوژیکی فعلی صنعت تجهیزات برق به سمت تولید سبز و توسعه پایدار همسو می‌شود. هادی های چند لایه، که توسط میله های گذرگاهی فویل مسی، اتصالات فویل مسی، و شنت های مسی انعطاف پذیر نشان داده می شوند، در حال تبدیل شدن به یک جهت عملی مهم برای استفاده از مس با راندمان بالا-.

 

 

در حال حاضر، شین‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه، کاربردهای-مقیاس بزرگی را در چندین سناریو تولید{1} و انرژی جدید، از جمله سیستم‌های قدرت خودروهای الکتریکی، مبدل‌های فرکانس صنعتی و تجهیزات کنترل سروو، سیستم‌های کشش حمل و نقل ریلی، و دستگاه‌های مبدل فتوولتائیک و ذخیره‌سازی انرژی، به دست آورده‌اند. در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و باتری، سازه‌هایی مانند شینه‌های باتری انرژی ذخیره‌سازی انعطاف‌پذیر فویل مسی ومیله های مسی انعطاف پذیر برای باتری های لیتیومیبه تدریج به راه حل اصلی برای{0}}اتصالات با جریان بالا تبدیل می شوند.

 

همانطور که سیستم‌های الکترونیک قدرت به سمت فرکانس‌های بالاتر، اندازه‌های کوچک‌تر و چگالی توان بالاتر تکامل می‌یابند، انتظار می‌رود فناوری‌های اتصال چند لایه مبتنی بر شینه‌های جوشکاری چند لایه مسی-و اتصالات انعطاف‌پذیر لحیم کاری مقاوم در برابر فویل مسی نفوذ خود را در بازار در سال‌های آینده گسترش دهند.

 

 

بر اساس تحقیقات صنعت و بازخورد کاربردی، مزایای جامع شین‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه از نظر عملکرد الکتریکی، قابلیت‌های مدیریت حرارتی و کارایی مواد تایید شده‌اند. کارشناسان عموماً بر این باورند که با گسترش مستمر بازارهای جدید انرژی و ذخیره‌سازی انرژی، انتظار می‌رود میزان کاربرد این نوع سازه در حوزه انتقال برق خانگی در سه سال آینده به میزان قابل‌توجهی افزایش یابد و به تدریج به یکی از مسیرهای فنی مهم برای سیستم‌های-جریان و{{2} بالا{2}}بالا تبدیل شود.