Popularización del conocimiento de la industria de barras colectoras laminadas.

 

La barra colectora laminada es un componente integrado de conexión eléctrica de estructura compuesta multi-capa formado laminando alternativamente múltiples capas de materiales conductores y materiales aislantes y luego solidificándolos mediante prensado en caliente a alta temperatura y alta presión. Estructuralmente, es similar a una "autopista" en un sistema de distribución de energía, integrando múltiples terminales de energía y nodos de entrada y salida en una unidad plana y compacta con rutas de baja-impedancia. El valor central de la barra colectora laminada es que al acoplar firmemente las capas conductoras adyacentes, la inductancia parásita en el bucle se puede reducir significativamente - este parámetro suele ser tan alto como cientos de nanohenrios en los mazos de cables tradicionales, pero se puede reducir al orden de diez a decenas de nanohenrios en el diseño optimizado de la barra colectora laminada. La reducción de la inductancia parásita suprime directamente el voltaje máximo generado por dispositivos de potencia como IGBT y MOSFET durante el apagado-de alta velocidad-, protegiendo así eficazmente los dispositivos semiconductores de potencia contra el riesgo de averías por sobre-voltaje. Al mismo tiempo, el estrecho contacto entre la capa conductora y la capa aislante formará una capacitancia distribuida naturalmente entre conductores adyacentes.

 

Aunque esta capacitancia distribuida es pequeña (normalmente varios cientos de picofaradios a varios nanofaradios), ayuda a filtrar el ruido de modo común-en escenarios de conmutación de alta-frecuencia y mejora la capacidad anti-electromagnética-del sistema. Además, las barras colectoras laminadas también tienen características típicas como rendimiento eléctrico repetible (alta consistencia de lotes), baja impedancia de CA (ventajas especialmente obvias en entornos armónicos de alta-frecuencia), buena conductividad térmica (la estructura plana puede adaptarse a la superficie del radiador) e instalación simple y rápida (reduce la cantidad de contactos y la carga de trabajo de apriete de tornillos). En general, las barras colectoras laminadas son una alternativa sistemática a los métodos de cableado tradicionales que son engorrosos, consumen mucho tiempo-y son propensos a errores de cableado. Son especialmente adecuados para sistemas electrónicos de potencia modernos con densidad de potencia creciente. En el diseño de estructuras compuestas de múltiples-capas, el espesor, el ancho y el espesor de la capa de aislamiento de cada capa de conductores deben calcularse cuidadosamente en función del nivel de voltaje, el valor efectivo de la corriente y la frecuencia de conmutación para garantizar una distribución uniforme del campo eléctrico y una temperatura controlable del punto caliente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El núcleo de la barra colectora laminada reside en la laminación alternada precisa de capas conductoras y capas aislantes. La tolerancia de espesor de cada capa de material conductor (cobre o aluminio) se controla dentro de ±0,05 mm para garantizar una distribución uniforme de la densidad de corriente. En las barras colectoras laminadas multi-capas, el espesor de la capa de aislamiento entre las capas conductoras adyacentes no es fijo, sino que se diseña de manera diferente según la diferencia de voltaje: por ejemplo, el espesor de la capa de aislamiento entre las barras colectoras de CC positivas y negativas suele ser de 0,2 a 0,5 mm, mientras que el espesor de la capa de aislamiento entre la barra colectora de CC y la tierra puede aumentarse a 0,5 a 1,0 mm para cumplir con requisitos de tensión soportada más altos. El diseño de la forma de la capa conductora también incluye muchos detalles: para reducir la concentración del campo eléctrico local, todas las esquinas afiladas de la capa conductora deben ser redondeadas, con un radio típico de no menos de 1,5 mm; en áreas donde se requieren terminales de soldadura o engarzado, la capa conductora se engrosará o reforzará localmente para evitar que la tensión mecánica deforme la lámina de cobre. Después de laminar la estructura compuesta multicapa, la consistencia del espesor general se controla dentro de ±0,1 mm. Este indicador incide directamente en el ajuste del montaje de la barra colectora en el chasis.

 

El tratamiento de los bordes es un detalle clave que determina la resistencia ambiental y la confiabilidad a largo plazo-de la barra colectora laminada. Para estructuras de borde abierto-, la superficie de corte expondrá la interfaz en capas entre la capa conductora y la capa aislante. Se requiere un proceso de fresado o rectificado de precisión para eliminar las rebabas adhesivas que se desbordan de la prensa caliente y hacer que los bordes de todas las capas queden al ras con una desviación de no más de 0,2 mm. Para estructuras de sellado de bordes-, el adhesivo de sellado de bordes- debe cubrir completamente todas las interfaces expuestas entre la capa conductora y la capa aislante. El ancho de sellado del borde- suele ser de 3 a 8 mm, y el espesor del sellado del borde-es de aproximadamente 0,3 a 0,8 mm. Los métodos de aplicación del adhesivo para sellado de bordes incluyen pulverización automática, recubrimiento por inmersión o serigrafía. Después de la aplicación, debe curarse previamente a 60-80 grados durante 30 minutos y luego curarse completamente a 120-150 grados durante 1-2 horas. La estructura tipo encapsulado es más compleja: toda la barra colectora laminada se coloca en un molde de precisión y se inyecta poliuretano de dos componentes o resina epoxi en condiciones de vacío (grado de vacío menor o igual a 1 mbar) para eliminar completamente las burbujas de aire. El espesor de la capa de encapsulado es generalmente de 2 a 5 mm y alcanza un nivel de protección de IP54 o superior después del curado completo. Una sección calificada de sellado de bordes observada bajo un microscopio no debe tener poros visibles, ni delaminación, ni grietas ni espacios de separación entre el material de sellado de bordes y la película aislante.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El proceso de fabricación de barras laminadas implica múltiples procesos de mecanizado de precisión y prensado en caliente. El control de los parámetros del proceso y los estándares de inspección del proceso de cada enlace afectarán directamente la seguridad eléctrica, la resistencia mecánica y la confiabilidad del funcionamiento a largo plazo-del producto final. Lo siguiente se detalla uno por uno en el orden del flujo de proceso típico: Primero, las materias primas se inspeccionan a su llegada. Los materiales de capa conductora de cobre o aluminio deben medirse para determinar la tolerancia de espesor (normalmente dentro de ±0,05 mm), el estado de dureza y el acabado de la superficie (sin rayones, manchas de aceite ni puntos de oxidación). Las películas aislantes deben probarse aleatoriamente en cuanto a espesor, rigidez dieléctrica y contracción térmica, y las películas adhesivas deben verificarse para determinar la vida útil y los datos de la pieza de prueba de resistencia de unión. En segundo lugar, se corta y se forma la capa conductora. Según los gráficos del diseño, se pueden utilizar procesos de corte por láser (alta precisión, sin rebabas, adecuado para lotes pequeños o formas complejas), estampado CNC (alta eficiencia, adecuado para producción en masa) o grabado químico de precisión (adecuado para láminas de cobre extremadamente delgadas, sin tensión mecánica). La capa conductora cortada debe desbarbarse (cepillado con rodillo, pulido magnético o desbarbado con agua a alta-presión) para evitar que rebabas afiladas penetren en la capa aislante adyacente. Para las capas conductoras que deben doblarse, se deben utilizar moldes especiales en una máquina dobladora para formarlas en secuencia. El radio de curvatura generalmente no es inferior a 1,5 veces el espesor del material para evitar el agrietamiento del material de cobre.

 

En tercer lugar, tratamiento superficial. La capa conductora de cobre suele estar estañada-(buena soldabilidad, costo moderado), niquelada-(resistente al desgaste-, resistente a altas-temperaturas, adecuada para soldar o engarzar terminales) o plateada-(conductividad óptima, adecuada para frecuencias extremadamente altas o requisitos de resistencia de contacto extremadamente baja). La capa conductora de aluminio se anodiza (para formar una película de óxido aislante) o se rocía con polvo aislante. Una vez completado el tratamiento de la superficie, se requieren pruebas de adhesión e inspección por muestreo de resistencia de contacto. Cuarto, prepare la capa aislante. La película aislante se corta con precisión (con láser o troquelado) según la forma diseñada, prestando atención a retirar el material de los orificios de posicionamiento y las áreas de salida de los terminales. La película adhesiva también se corta y pre-fija sobre la superficie de la capa conductora o aislante. En barras colectoras apiladas de varias capas, el espesor de la capa de aislamiento puede ser diferente en diferentes áreas, lo que debe distinguirse estrictamente durante la preparación de la pila. Quinto montaje en capas. De acuerdo con la tabla de secuencia de apilamiento, coloque alternativamente la capa conductora, la capa aislante, la película adhesiva y el dispositivo de posicionamiento en el molde de prensado en caliente, y asegúrese de que las posiciones de los terminales, los orificios de posicionamiento y los pasadores del molde estén alineados uno por uno. Este paso requiere un entorno relativamente limpio (se recomienda una sala limpia de clase 10.000 o una campana de flujo laminar local de clase 100) para evitar que las partículas de polvo caigan entre las capas de aislamiento y provoquen una descarga parcial.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con su alta densidad de potencia, estructura compacta, características de baja impedancia y excelente confiabilidad-a largo plazo, las barras colectoras laminadas se han utilizado ampliamente en muchas industrias con altos requisitos de rendimiento eléctrico, utilización del espacio y adaptabilidad ambiental. En el campo del transporte, las barras colectoras laminadas se utilizan ampliamente en las conexiones de circuitos principales de convertidores de tracción de tránsito ferroviario, sistemas de control electrónico de vehículos de nueva energía (incluidos controladores de motor, cajas de distribución de sistemas de gestión de baterías y cargadores a bordo), unidades de suministro de energía auxiliar de tranvías y barras colectoras de energía en locomotoras de tracción. Estas aplicaciones generalmente enfrentan vibraciones severas, amplios rangos de temperatura (-40 grados a 85 grados o incluso más), ciclos térmicos frecuentes y entornos de fuertes interferencias electromagnéticas. La estructura compuesta multicapa de la barra colectora laminada puede resistir eficazmente las duras condiciones anteriores y al mismo tiempo mejorar la estabilidad de control del sistema de tracción al reducir la inductancia parásita.

 

En términos de conversión de energía, las barras colectoras laminadas son adecuadas para conexiones del lado CC-y del lado CA-de inversores solares fotovoltaicos, módulos de energía del lado-de la máquina y de la red-de convertidores de energía eólica, unidades de convergencia de grupos de baterías de sistemas de almacenamiento de energía y sistemas de distribución de bus de CC de inversores industriales. A medida que los sistemas de energía fotovoltaica y eólica evolucionan hacia niveles de voltaje más altos (1500 V CC) y mayor potencia de una sola-máquina, la ventaja de la baja-impedancia de las barras colectoras laminadas se vuelve cada vez más obvia, lo que puede reducir significativamente las pérdidas de línea y mejorar la eficiencia general del sistema. En la industria de las comunicaciones y la informática, el -sistema de distribución de energía de 48 V de las estaciones base de comunicación, el backplane de distribución de energía de los grandes servidores de centros de datos, la interconexión del backplane de los enrutadores centrales de la red y los equipos de prueba de imágenes médicas (como el módulo de potencia de alto-voltaje de la parte giratoria CT y la conexión de salida del amplificador de gradiente MRI) utilizan barras colectoras laminadas como componentes de conexión clave. Su diseño compacto libera un valioso espacio de instalación interna al tiempo que garantiza una transmisión de señal y potencia de alta confiabilidad.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Basado en elBarra colectora de unidad centraldibujos estructurales, tablas de parámetros eléctricos, grados ambientales y requisitos de certificación proporcionados por los clientes, podemos completar el desarrollo llave en mano y la entrega de lotes desde la selección del método de tratamiento de bordes, la comparación y recomendación del material de la película aislante, la depuración de parámetros del proceso de prensado en caliente hasta un conjunto completo de pruebas eléctricas, ayudando a los clientes a lograr bajas tasas de falla, diseño compacto y operación confiable a largo-plazo en la integración a nivel del sistema-.