Kiekvienos šiuolaikinės skalbimo mašinos keitiklio, šaldytuvo kompresoriaus pavaros ir elektrinės transporto priemonės variklio valdiklio viduje vyksta tylūs pokyčiai. Sujungtas laidų rinkinys, kuriuo buvo tiekiama didelė srovė tarp IGBT modulio, nuolatinės srovės magistralės kondensatoriaus ir išvesties gnybtų, pakeičiama viena štampuota varine juostele - šyna. Inžinieriams, nurodantiems elektros energijos paskirstymą įrenginiuose, kurie turi veikti dešimtmetį ar ilgiau, pasirinkimas tarp šynos ir laidų pynimo nebėra akivaizdus. Šiame vadove apžvelgiami inžinerijos kompromisai-.
Kas yra štampuota varinė šyna?
Šynos yra standus metalinis laidininkas -, paprastai vario - štampuotas arba lazeriu-supjaustytas iki tikslios formos, padengtas atsparumu korozijai ir dažnai padengtas izoliaciniu sluoksniu. Jis perduoda didelę srovę tarp maitinimo komponentų vienoje iš anksto{4}}formos dalyje. Skirtingai nuo laidų, kuriuos sudaro daugybė atskirų kabelių, gnybtų ir jungčių rinkinys, šyna yra vientisa.
Buitinės technikos keitiklių pavarose,buitinės technikos šynosprijunkite lygintuvo išėjimą prie nuolatinės srovės jungties kondensatoriaus, kondensatorių prie IGBT tiltelio, o IGBT išėjimą prie variklio gnybtų. EV variklių valdikliuose laminuotos šynos sujungia akumuliatoriaus bloko kontaktorių, keitiklio modulį ir srovės jutiklį kompaktiškoje, mažos{1}}induktyvumo krūvoje.
Elektros našumas: kodėl šynos laimi esant didelei srovei
Pagrindinis šynų privalumas yra maža induktyvumas. Laidai turi didelę kilpos induktyvumą -, paprastai 50–100 nH vienam kabelio eigos centimetrui. Kai IGBT išsijungia, šis induktyvumas sukuria įtampos šuolį (V=L·di/dt), kuris gali įtempti puslaidininkį. Priešingai, štampuoto vario strypas turi platų, plokščią skerspjūvį,{7}}kuris sumažina varžą ir kilpos induktyvumą. Gerai -suprojektuota šyna gali pasiekti 5–15 nH kintamąjį induktyvumą per nuolatinės srovės jungtį - 5–10 kartų geriau, palyginti su lygiaverčiu kabeliu.
Tai svarbu, nes:
- Mažesni perjungimo įtampos šuoliaiTai reiškia, kad IGBT gali veikti esant didesnei nuolatinės srovės magistralės įtampai, nesumažinant, pagerinant keitiklio efektyvumą.
- Sumažintas EMInuo greito srovės pereinamojo laikotarpio, o tai palengvina EMS atitikties bandymus.
- Mažesni varžiniai nuostoliai- plokščias varinis strypas geriau paskirsto srovę skerspjūvyje- nei apvalus laidų pluoštas, todėl sumažėja I²R kaitimas esant didelėms srovėms.
Varikliuose, kurių galia viršija 500 W -, kuri apima daugumą inverterinių buitinių prietaisų, kompresorių pavarų ir EV traukos keitiklių - vien elektros pranašumai dažnai pateisina šyną.
Mechaninis patikimumas ir vibracija
Laidų pynimai sugenda lauke dėl nuspėjamų priežasčių: gnybtai atsilaisvina nuo vibracijos, izoliacija nusitrina į aštrius kraštus ir atskirų laidų nuovargis galios taške. Avariklio šynapašalina daugumą šių gedimo režimų, nes tai yra standus, vientisas{0}}komponentas, pritvirtintas tiesiai prie maitinimo gnybtų. Pačios šynos viduje nėra užspaustų jungčių - vienintelės jungtys yra varžtais pritvirtintos sąsajos su IGBT ir kondensatoriumi, kurie yra standartiniai sukimo momento{3}}valdomi tvirtinimo elementai.
Tai ypač svarbu naudojant automobilius ir lauko įrangą, kur vibracija, temperatūros svyravimai ir drėgmė yra stiprūs. Šynų izoliacinė danga - paprastai yra PET miltelinis sluoksnis, nailono įvorė arba epoksidinė derva - užtikrina elektros izoliaciją ir mechaninę apsaugą nuo dilimo.
Išlaidų palyginimas: įrankių ir{0}}dalies sąnaudos
Didžiausias šynos trūkumas yra išankstinė įrankių kaina. Laipsniškas sudėtingos štampuotos šynos štampas kainuoja 3 000–15 000 USD, priklausomai nuo geometrijos, o laidų pynę galima įrankiuoti beveik nemokamai. Tačiau vieneto-ekonomika sparčiai kinta pagal apimtį:
- Laidai:Medžiagų kaina (varinis kabelis + gnybtai + jungtys) plius darbo sąnaudos sujungimui, ženklinimui ir galutiniam surinkimui. Darbo svarstyklės tiesiogiai su apimtimi.
- Antspauduota šyna:Didelis įrankių kiekis amortizuojamas per gamybos laikotarpį, bet beveik{0}}nulis darbo jėgos vienai daliai. Strypas išeina iš štampavimo preso, padengiamas ir eina tiesiai į surinkimą.
Kai metinis kiekis viršija 50 000 vienetų, šynos vienetas paprastai yra pigesnis. Be to, laidų pynė gali laimėti -, tačiau inžinierių komandos vis dažniau renkasi šynas net ir esant mažesniam tūriui, kad būtų patikimesnis ir sutaupytų{4}}surinkimo laiko.
Šynos projektavimas: pagrindiniai parametrai
Jei pereinate nuo laidų pynimo prie šynos, yra keturi parametrai, kuriuos reikia užrakinti iš anksto:
- Srovė ir nuolatinė srovė:Varis nuo 1,8 A/mm² (natūrali konvekcija) iki 5 A/mm² (priverstinis oras) nustato reikiamą skerspjūvio plotą. 30A prietaiso keitikliui reikia maždaug 20 mm² vario skerspjūvio.
- Įtampa ir valkšnumo atstumas:230 V buitiniams prietaisams būdingas 4 mm valkšnumas ir 3 mm prošvaisa. 400 V EV sistemose jie padidėja atitinkamai iki 8 mm ir 5,5 mm.
- Varžto skylės modelis:Tiksliai suderinkite IGBT modulį ir kondensatoriaus plotą. Dauguma standartinių 62 mm ir EconoDUAL paketų turi apibrėžtus skylių modelius, kuriuos šynų gamintojai gali nurodyti.
- Izoliacinės medžiagos:PET miltelinis sluoksnis 130 laipsnių darbinei temperatūrai, epoksidinė 180 laipsnių ir poliimido plėvelė 200 laipsnių + aplinkai. Pasirinkimas priklauso nuo keitiklio šiluminės konstrukcijos.
Mažesnės srovės-programose inžinieriai kartais derina šyną suštampuoti-elektros izoliacijos lakštustarp šynų sluoksnių, sukuriant kompaktišką laminuotą šynų krūvą su įmontuota{0}}izoliacija.
Kada klijuoti laidus
Šynos ne visada yra tinkamas pasirinkimas. Laidai vis tiek laimi, kai:
- Dizainas vis dar kuriamas, o apimtys nesiekia 5000 vienetų
- Maitinimo jungtys yra išdėstytos dideliame korpuse, o standžią juostą būtų sunku nukreipti
- Srovė yra pakankamai maža (mažiau nei 10A), todėl šynų induktyvumo ir varžos pranašumai nėra svarbūs
- Kad gaminį būtų galima aptarnauti, reikia{0}}pakeičiamų laidų
Tokiais atvejais gerai veikia hibridinis metodas: naudokite šyną didelės-srovės nuolatinės srovės jungtims, o laidus – mažos-srovės valdymo ir signalo jungtims. Daugelis šiuolaikinių keitiklių konstrukcijų sujungia ir - štampuotą šyną maitinimo pakopoje ir lanksčiąFPCarba vartų pavaros signalų laidai.
Kokybė ir sertifikavimas
Kai tiekite šynas reguliuojamoms rinkoms, ieškokite gamintojų, turinčių dokumentais patvirtintą IATF 16949 (automobiliams), UL 94 V-0 (degumas) ir RoHS atitiktį. Šynų dengimo - paprastai alavo arba nikelio virš vario - turi būti druskos purškimo bandymo ataskaitos. Medicinos ir pramonės reikmėms paprašykite matmenų patikrinimo ataskaitų ir izoliacijos atsparumo bandymų pagal IEC 60664-1 standartą.
SUNAURA gamina štampuotas varines ir aliuminio šynas buitinės technikos keitikliams, variklių pavaroms ir elektromobilių akumuliatorių sujungimo sistemoms. Mūsų Čingdao įmonė tvarko medžiagų parinkimą, štampavimą, dengimą, izoliacijos dangą ir galutinį surinkimą-namuose, o automobilių ir medicinos programoms skirta PPAP dokumentacija. Paprašykite pavyzdžio ar dizaino konsultacijos per mūsų inžinierių komandą.
Apie SUNAURA (Shanyo Precision Electronics):SUNAURA, įsikūrusi Čingdao mieste, Kinijoje, yra IATF 16949 ir ISO 13485 sertifikuotas gamintojas, gaminantis metalinius kupolus, kupolų matricas, šynas, FPC, silikonines klaviatūras ir membraninius jungiklius originalios įrangos gamintojams 30+ šalyse. Mūsų šynų linija aptarnauja buitinės technikos keitiklio, EV variklio pavaros ir pramoninio elektros paskirstymo klientus.
