적층 부스바 절연재: 유연성 및 강성 특성 및 주요 매개변수 분석

 

고전압 전기 시스템 및 전력 밀도 통합에 대한 수요가 증가함에 따라 적층 버스바용 절연 재료 선택은 신뢰성과 성능을 결정하는 핵심 요소가 되었습니다. 재료 특성, 응용 시나리오 및 핵심 기술 매개변수부터 시작하여 이 기사는 유연한 단열재와 경질 단열재의 기술적 차이점을 체계적으로 분석하고 엔지니어가 다양한 작업 조건에서 재료를 선택할 수 있는 전문적인 참고 자료를 제공합니다.

 

 

 

적층 구리 버스바의 절연 시스템은 유연한 절연과 경질 절연으로 구성되어 있으며 공동 설계를 통해 전기 절연, 기계적 보호 및 환경 적응 간의 균형을 달성합니다.

 

1. 유연한 절연재: 도체 층 사이의 코어 보호
유연한 절연 재료는 얇은 필름 형태로 도체 표면에 적층됩니다. 핵심 기능은 도체 사이의 절연 밀봉을 달성하고 복잡한 구조의 굽힘 및 성형에 적응하는 것입니다.

(1) 폴리에스테르필름(PET)
성능상의 이점:
온도 적응성:{0}}105도의 장기간 작동 온도(RTI 인증), 대부분의 산업 시나리오에서 20년 이상의 서비스 수명 충족
Mechanical ductility: Elongation at break >100%, 굽힘 반경 5mm 이하시 찢어짐 위험 없음, 복잡한 구조의 헤밍 공정에 적합
전기적 특성:
난연등급 UL 94V-0 (두께 50μm 이상)
상대 추적 지수(CTI) 600 이상, 연면 거리 최적화 설계 지원(1kV 해당 연면 거리를 8mm로 줄일 수 있음)
공정 적응: 투명/백색 표준 두께 옵션(50/125/250/350μm), 자동화된 라미네이션 생산 라인과 호환 가능

일반적인 애플리케이션: 신에너지 차량용 800V 고전압 플랫폼, 산업용 서보 드라이브(작동 전압 1500V 이하)

 

(2) 폴리이미드 필름(PI)
성능상의 이점:
High temperature tolerance: RTI>200도, 용접 공정(단기 온도 저항 300도) 및 열악한 항공우주 환경에 적합
난연성: 고유 UL 94V-0 등급, 추가 난연성 첨가제가 필요하지 않음
구조적 특성: PET보다 30% 단단하고 가장자리 밀봉 정확도 ±0.05mm, 고전압 환경에서 기계적 응력 안정성에 적합-

애플리케이션 제한 사항: CTI 200 이하, 600V 미만의 저전압 시나리오에만-적합
가격은 PET의 3~5배, 두께범위는 25~50μm, 연성은 70%(PET보다 낮음)

 

2. 견고한 단열재: 시스템-레벨 단열 지원
적층형 인버터 부스바 구성 요소 사이에 견고한 절연체가 시트 형태로 채워져 있으며 고전압 절연 요구 사항은 두께 설계를 통해 충족됩니다.

재료 선택: 유리 섬유-강화 폴리에스테르(예: FR-4 파생 재료)
Core parameters: Breakdown voltage ≥15kV/mm (1mm thickness corresponds to 1500V working voltage). Partial discharge inception voltage (PDIV)>정격 전압의 1.5배(1000V 시스템 PDIV 1500V 이상)
설계 기준: "1mm/kV" 두께 원칙을 따릅니다. (예:. 4800V DC 시스템은 5mm 두께를 사용하여 20%의 안전 여유를 남깁니다.)

 

 

 

 

1. 온도 신뢰성 매개변수

 

매개변수	정의	PET 특성	PI 특성	애플리케이션 영향
RTI	상대 온도 지수(UL746 표준)	105도(수명 20,000시간)	>200도(수명 10,000시간)	고온 환경에서는 PI가 선호됩니다-
아레니우스 계수	온도-생활 관계 지수	온도가 10도 상승할 때마다 수명이 절반으로 줄어듭니다.	같은 규칙	설계는 작동 온도 곡선과 결합되어야 합니다.

 

2. 전기 안전 매개변수
CTI(Comparative Tracking Index): PET의 CTI가 600 이상이며 오염도 3(IEC 60587) 환경에 적합하며, 재료군에 따라 연면거리 설계가 가능합니다. PI의 CTI 200 이하, 오염 수준 1 환경에만 적합, 연면 거리를 100% 늘려야 함

파괴 전계 강도: 유연한 절연 필름의 파괴 전계 강도는 25kV/mm 이상입니다(50μm 두께는 1.25kV 안전 작동 전압에 해당). 견고한 절연 시트의 파괴 전계 강도는 15kV/mm 이상입니다(유리 섬유 함량에 따라 다름).

 

3. 기계적 성능 매개변수
연신율: PET 100% 이상 vs PI ≒ 70%, 복잡한 곡선 표면을 형성하는 능력을 결정합니다(예: 도체의 날카로운 굽힘 부분에서의 연신율은 > 80%여야 함).
박리 강도: 적층 후 인터페이스 박리 강도는 5N/mm(ASTM D3330 표준) 이상이며, 고온 및 저온 사이클(-40도 ~ 125도)에서도 박리 현상이 발생하지 않습니다.

 

 

적용규모	산업용 고전압 시스템(1000-6000V DC)	자동차 전기 구동 시스템(400-800V DC)	기술적인 결정을 위한 핵심 사항
단열 시스템	유연한 PET + 견고한 유리 섬유 폴리에스테르	단일-레이어 유연한 PI/PET	전압 수준은 견고한 지지가 필요한지 여부를 결정합니다.
핵심 매개변수	CTI>600, PDIV>1.5Ue	RTI 125도 이상, 내진동 20g	오염된 환경과 공간의 협소함
생활 요구 사항	25년 @85도	5년 @125도	Arrhenius 모델의 정확한 계산
프로세스 초점	연면거리 최적화(최소화된 부피)	용접 호환성(부품 통합 요구 사항)	표면 처리와 고온-내열 코팅 비교

 

 

1. 나노-복합 필름:
실리카 나노입자로 개질된 PET 필름은 CTI를 800+로 증가시키고 항복 전계 강도를 20% 증가시켜 해상 풍력과 같은 높은 염수 분무 환경에 적합합니다.

2. 유연한 난연성 코팅 :
수성-기반 에폭시 수지- 기반 코팅 기술은 50μm 두께에서 UL 94V-0 난연성을 달성하고 기존 라미네이션 공정을 대체하며 무게를 30% 줄입니다.

3. 지능형 단열 모니터링:
견고한 절연층에 전도성 섬유 네트워크를 삽입하고 저항 변화(정확도 ±5%)를 통해{0}}실시간으로 절연 노화를 모니터링하고 부분 방전 위험에 대해 경고합니다.

 

 

단열재 선택적층 부스바전기적 성능, 기계적 신뢰성 및 비용에 대한{0}}다목적 최적화 프로세스입니다. 유연한 절연체의 연성 및 경질 절연체의 내전압을 결합하여 특정 작업 조건(전압 수준, 온도 프로파일, 환경 조건)에 따라 설계해야 합니다. 넓은 밴드갭 장치가 시스템을 고주파수 및 고전압 방향으로 발전시키면서 높은 CTI, 높은{3}}온도 저항 및 통합 모니터링 기능을 갖춘 새로운 절연 재료가 산업 혁신의 초점이 될 것입니다.