Od parazitske induktivnosti do potpuno zatvorene strukture: kako laminirane bakrene sabirnice poboljšavaju pouzdanost distribucijskih sustava

U tradicionalnim sustavima distribucije električne energije, parazitni induktivitet diskretnih sabirnica je relativno velik. Kada je prekidač napajanja isključen, prijelazni napon generiran parazitskom induktivnošću preklapa se s naponom istosmjernog kruga, što predstavlja ozbiljnu prijetnju izolaciji uređaja prekidača napajanja i motora. Što je veći parazitni induktivitet, to je veća struja opterećenja i što je kraće vrijeme pada struje prekidača snage, to je opasnost značajnija i neće biti eliminirana zbog različitog odabira uređaja sklopke snage. Kako bi se temeljno riješio ovaj problem, pojavila se tehnologija laminiranih inverterskih sabirnica.

Lamelirana bakrena sabirnica, također poznata kao laminirana sabirnica, sastoji se od izmjeničnih slojeva ravnih bakrenih vodiča i izolacijskih filmova obloženih tankim slojevima ljepila. Izloženi rubovi zapečaćeni su izolacijskim sredstvom. Ova jedinstvena laminirana struktura daje mu inherentne električne karakteristike kao što su kapacitet, niska induktivnost i niska impedancija, što može učinkovito smanjiti prolazni pad napona, potisnuti oscilacije kruga i minimizirati elektromagnetske smetnje. Uz gore navedene prednosti, laminirani konektori sabirnica sve se više koriste u energetskim elektroničkim sustavima.

Prema različitim scenarijima primjene i uvjetima okoline, laminirane bakrene šipke uglavnom se dijele na dvije strukturne vrste. Prva vrsta je više-slojna bakrena ploča i struktura kompresije unutarnje izolacije, pogodna za industrijske frekvencijske pretvarače UPS-a. U scenarijima kao što su fotonaponski pretvarači i pretvarači energije unutarnjeg vjetra, dugoročna-radna temperatura izolacijskih materijala ne bi trebala prelaziti 105 stupnjeva. Drugi tip je više-slojna bakrena ploča i potpuno zatvorena kompresijska struktura s unutarnjom i vanjskom izolacijom, prikladna za scenarije kao što su veliki željeznički vučni pretvarači, rudarski i pomorski pogonski pretvarači te pučinski pretvarači energije vjetra u teškim uvjetima. Također ispunjava zahtjev da dugotrajna radna temperatura izolacije ne prelazi 105 stupnjeva.

Što se tiče niske raspodijeljene induktivnosti, laminirana sabirnica za telekom komprimira pozitivne i negativne vodiče istog strujnog kruga zajedno kako bi poništila raspodijeljenu induktivnost. U isto vrijeme, zabrtvljena struktura montažnih rupa učinkovito povećava puznu stazu, dodatno smanjujući vrijednost induktiviteta.

Ova značajka može spriječiti kvar energetskih poluvodičkih komponenti zbog induciranog visokog napona tijekom procesa prebacivanja, smanjiti ili eliminirati premosne kondenzatore i maksimalno povećati učinkovitost energetskih komponenti. Tradicionalne diskretne sabirnice generiraju inducirane skokove napona u trenutku isključivanja IGBT-a, za koje su obično potrebni paralelni apsorpcijski kondenzatori za potiskivanje. Međutim, to smanjuje izlaznu učinkovitost IGBT-a, povećava visoko-frekventne gubitke, povećava troškove komponenti i sklapanja i dovodi do povećanja obujma opreme.

Što se tiče kontrole djelomičnog pražnjenja, izolacijski sloj laminirane sabirnice za pretvarač jake struje u potpunosti je spojen na bakrenu ploču vrućim prešanjem ljepila, bez ikakvog zračnog raspora, čime se u osnovi eliminira skrivena opasnost od djelomičnog pražnjenja. Do djelomičnog pražnjenja obično dolazi u uvjetima visokog napona.

Ako između izolacije i bakrene ploče postoji zračni raspor, to će ubrzati starenje izolacije i uzrokovati kvar opreme unutar otprilike pet godina. Projektirani životni vijek pretvarača energije vjetra i druge opreme obično je 20 godina, a korištenje tradicionalnih odvojenih laminiranih sabirnica za montažne strukture kondenzatorskih baterija može zahtijevati višestruke zamjene, značajno povećavajući troškove komponenti i nakon-prodaje. Laminirana sabirnica prolazi ispitivanje 100% djelomičnog pražnjenja prije napuštanja tvornice, s vijekom trajanja izolacije od preko 25 godina, i može postići rad bez održavanja tijekom cijelog vijeka trajanja pretvarača.

Što se tiče prilagodljivosti teškim okruženjima, tradicionalne odvojene sabirnice imaju očite nedostatke u uvjetima vibracija, slanog spreja i prašine. Dugotrajne vibracije mogu uzrokovati labavljenje ili čak raspad spoja, infiltracija vlage u izolacijski sloj može uzrokovati slom međusloja, a nakupljanje prašine može uzrokovati puzajući električni kvar. Laminirana sabirnica za visokofrekventnu snagu zavarivanja IGBT usvaja integralnu strukturu povezivanja visoke-čvrstoće kako bi se osigurao dugotrajan-rad bez labavosti. Pod istim trenutnim uvjetima, može se postići optimizacija debljine bakrene šipke, čime se učinkovito poboljšava stabilnost i izdržljivost sustava u složenim radnim uvjetima.
 

Strukturni dizajn i shema izolacijeLamelirane bakrene sabirniceza različite scenarije primjene kao što su željeznički tranzit, nova proizvodnja energije i industrijski prijenos potrebno je optimizirati i uskladiti prema specifičnim radnim uvjetima. Dobrodošli da nas kontaktirate za profesionalni savjet o odabiru i inženjersku podršku prilagođenu vašem projektu.