شینه‌های انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه: پیشرفت فناوری و کاربرد-انتقال توان با فرکانس بالا

در زمینه انتقال نیرو، "اثر پوست" تحت یک محیط فعلی با فرکانس بالا همیشه یک چالش فنی اصلی بوده است که بهبود راندمان انتقال را محدود می کند. با ارتقای مستمر تقاضا برای کوچک سازی، کارایی و سبک وزن تجهیزات نیرو در صنایعی مانند انرژی های نو، حمل و نقل ریلی و اتوماسیون صنعتی، شینه انعطاف پذیر عایق بندی شده چند لایه، با طراحی ساختاری نوآورانه خود، به طور موثر گلوگاه انتقال هادی سنتی را حل می کند و به یک راه حل فنی کلیدی در فرکانس{2} انتقال قدرت بالا تبدیل می شود. سیستم های انتقال نیرو به سمت عملکرد بالاتر

برای درک ارزش فنی BusBar چند لایه، لازم است ابتدا پدیده فیزیکی اصلی "اثر پوست" روشن شود. اثر پوستی به مشخصه ای اشاره دارد که در طول انتقال جریان متناوب با فرکانس بالا، جریان به طور طبیعی روی سطح هادی متمرکز می شود و قسمت مرکزی هادی به سختی در رسانایی شرکت می کند. این پدیده مستقیماً منجر به کاهش راندمان انتقال و افزایش مصرف انرژی هادی های سنتی می شود و خطرات پنهانی را برای عملکرد تجهیزات قدرت ایجاد می کند.

با در نظر گرفتن انتقال جریان در فرکانس 1 کیلوهرتز به عنوان مثال، عمق پوست میله های مس سخت سنتی تنها حدود 2.3 میلی متر است. این بدان معنی است که وقتی ضخامت میله مس سخت از این مقدار بیشتر شود، ماده هادی در ناحیه مرکزی نمی تواند به طور موثر در رسانایی شرکت کند، که معادل از دست دادن بی اثر مواد است. به طور خاص، اثر پوستی می‌تواند باعث کاهش بیش از 30 درصدی در سطح مقطع رسانای مؤثر-میله‌های مس سخت سنتی، کاهش 20 درصدی -40 درصدی ظرفیت حمل جریان، و افزایش قابل‌توجهی در خطر گرمای بیش از حد موضعی به دلیل غلظت فعلی شود، که منجر به افزایش بیش از 15 درصدی دمای عملیاتی در مقایسه با حالت ایده‌آل می‌شود. برای مدت طولانی، این مشکل بهبود عملکرد و بهینه‌سازی ساختاری تجهیزات انتقال قدرت با فرکانس بالا را به شدت محدود کرده است و راه‌حل‌های فنی نوآورانه برای شکستن آن ضروری است. باس بار مسی چند لایه کلید حل این مشکل است.

پیدایش شینه انعطاف‌پذیر عایق‌شده چند لایه مسیری مؤثر برای حل یک سری مشکلات ناشی از اثرات پوستی فراهم می‌کند و مزیت اصلی آن در طراحی ساختار چندلایه چندلایه منحصربه‌فرد آن نهفته است. این نوع شینه از چندین لایه از نوارهای مسی فوق نازک از 0.8 میلی متر تا 1 میلی متر ساخته شده است و با مواد عایق مانند پلی وینیل کلرید (PVC) یا الاستومر ترموپلاستیک (TPE) پیچیده شده است. منطق اصلی این طراحی این است که ضخامت هادی تک لایه را دقیقاً کنترل کند، به طوری که ضخامت هر لایه از نوار مسی کمتر از عمق پوست تحت جریان فرکانس بالا باشد، و اطمینان حاصل شود که هر نوار مسی می‌تواند به طور کامل در رسانایی شرکت کند و اساساً از تلفات غیر مؤثر در ناحیه مرکزی هادی جلوگیری شود.

در عین حال، ساختار چند لایه، سطح رسانای موثر هادی را تا حد زیادی گسترش می‌دهد و توزیع جریان را روی سطح هادی یکنواخت‌تر می‌کند و ظرفیت حمل-جریان را بیشتر می‌کند. داده‌های تجربی نشان می‌دهند که در یک سطح مقطع-، ظرفیت حمل-جاری باسبار انعطاف‌پذیر چند لایه را می‌توان تا 20 درصد در مقایسه با میله‌های مس سخت سنتی افزایش داد. علاوه بر این، عملکرد عالی عایق آن نیز از بهینه سازی ساختار تجهیزات پشتیبانی می کند. معمولاً سطح ولتاژ مقاومت زمین آن می تواند از 15 کیلوولت تجاوز کند و سطح ولتاژ مقاومت بین شین ها می تواند به 30 کیلوولت برسد که می تواند الزامات طراحی کوچک سازی و یکپارچه سازی تجهیزات را برآورده کند و محدودیت های میله های مسی سخت سنتی در چیدمان نصب و استفاده از فضا را بشکند.

ویژگی افزایش دمای پایین یکی دیگر از مزیت های اصلی شینه عایق وارنیش شده (VIB) در تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم های قدرت است. با توجه به توزیع یکنواخت جریان بین هر لایه از ورق های مس، شینه نرم عایق چند لایه به طور موثر از مشکل محلی "نقطه داغ" ناشی از غلظت جریان در میله های مس سخت سنتی جلوگیری می کند. داده‌های عملیاتی واقعی نشان می‌دهد که در مقایسه با میله اتوبوس‌های چند لایه مس سخت سنتی برای صنعتی، افزایش دمای کار را می‌توان تا 10 درجه -20 درجه کاهش داد. این ویژگی نه تنها پایداری عملکرد سیستم را تا بیش از 30٪ بهبود می بخشد، بلکه به طور موثر طول عمر تجهیزات برق را افزایش می دهد. طبق آمار، می تواند عمر تجهیزات را بیش از 20٪ افزایش دهد، به ویژه برای سناریوهای چگالی توان بالا، عملیات مداوم طولانی مدت و سناریوهای انتقال قدرت مناسب است.

از منظر هزینه کامل چرخه عمر و تولید سبز، میله های اتوبوس چند لایه برای رایانه ها نیز مزایای قابل توجهی دارند. طراحی ساختاری نوآورانه آن می تواند 10% -15% از مصرف مواد مس را صرفه جویی کند و به طور موثر هزینه های تولید را کنترل کند و در عین حال مصرف مواد خام را کاهش دهد. در عین حال، کاهش استفاده از مواد مس نیز به معنای کاهش ردپای کربن در طول فرآیند تولید است که با روند فعلی توسعه سبز و کم کربن در صنعت تولید مطابقت دارد و منافع اقتصادی و زیست‌محیطی را متعادل می‌کند.