Bên trong mỗi bộ biến tần máy giặt hiện đại, bộ truyền động máy nén tủ lạnh và bộ điều khiển động cơ xe điện, một sự biến đổi thầm lặng đang diễn ra. Bộ dây đi kèm từng mang dòng điện cao giữa mô-đun IGBT, tụ điện DC và các đầu cuối đầu ra đang được thay thế bằng một thanh đồng có tem duy nhất - thanh cái. Đối với các kỹ sư chỉ định phân phối điện trong thiết bị phải chạy từ một thập kỷ trở lên, việc lựa chọn giữa thanh cái và bộ dây không còn rõ ràng nữa. Hướng dẫn này trình bày về những cân nhắc-kỹ thuật.
Thanh cái bằng đồng có tem là gì?
Thanh cái là một dây dẫn kim loại cứng - thường được đóng dấu bằng đồng - hoặc được cắt bằng laser- theo hình dạng chính xác, được mạ để chống ăn mòn và thường được phủ một lớp cách điện. Nó mang dòng điện cao giữa các bộ phận nguồn trong một bộ phận duy nhất, được định hình sẵn. Không giống như bộ dây điện là tập hợp của nhiều dây cáp, thiết bị đầu cuối và đầu nối riêng lẻ, thanh cái là một bộ phận.
Trong các bộ biến tần của thiết bị gia dụng,thanh cái thiết bị gia dụngkết nối đầu ra của bộ chỉnh lưu với tụ điện liên kết DC, tụ điện với cầu IGBT và đầu ra IGBT với các cực của động cơ. Trong bộ điều khiển động cơ xe điện, các thanh cái nhiều lớp kết nối công tắc tơ của bộ pin, mô-đun biến tần và cảm biến dòng điện trong một ngăn xếp nhỏ gọn,{1}}độ tự cảm thấp.
Hiệu suất điện: Tại sao thanh cái thắng ở dòng điện cao
Ưu điểm cơ bản nhất của thanh cái là độ tự cảm thấp. Bộ dây có độ tự cảm vòng đáng kể -, thường là 50–100 nH trên mỗi cm đường chạy cáp. Khi IGBT tắt, điện cảm đó tạo ra một xung điện áp (V=L·di/dt) có thể gây căng thẳng cho chất bán dẫn. Ngược lại, một thanh đồng dập có mặt cắt ngang rộng, phẳng giúp giảm cả điện trở và độ tự cảm của vòng dây. Một thanh cái-được thiết kế tốt có thể đạt được độ tự cảm tạp tán 5–15 nH trên liên kết DC - cải thiện 5–10 lần so với hệ thống cáp tương đương.
Điều này quan trọng bởi vì:
- Giảm đột biến điện áp chuyển mạchcó nghĩa là IGBT có thể chạy ở điện áp bus DC cao hơn mà không giảm công suất, cải thiện hiệu suất biến tần.
- Giảm EMIkhỏi hiện tượng chuyển tiếp dòng điện nhanh, giúp giảm bớt việc kiểm tra tuân thủ EMC.
- Tổn thất điện trở thấp hơn- thanh đồng phẳng có khả năng phân bổ dòng điện trên mặt cắt ngang-tốt hơn so với bó dây tròn, giúp giảm nhiệt độ I2R ở dòng điện cao.
Đối với các bộ truyền động động cơ trên 500W - bao gồm hầu hết các thiết bị gia dụng biến tần, bộ truyền động máy nén và bộ biến tần kéo EV -, riêng lợi thế về điện thường phù hợp với thanh cái.
Độ tin cậy cơ học và độ rung
Bộ dây bị hỏng khi sử dụng tại hiện trường vì những lý do có thể dự đoán được: các đầu cuối bị lỏng khi rung, lớp cách điện bị trầy xước do các cạnh sắc và từng sợi dây bị mỏi ở điểm cuối. MỘTthanh cái động cơloại bỏ hầu hết các kiểu hư hỏng này vì đây là một bộ phận cứng, nguyên khối được bắt vít trực tiếp vào các đầu cuối nguồn. Không có kết nối gấp bên trong thanh cái - các khớp nối duy nhất là các giao diện bắt vít với IGBT và tụ điện, là các ốc vít được điều khiển bằng mô-men xoắn tiêu chuẩn-.
Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng ô tô và thiết bị ngoài trời, nơi có độ rung, chu kỳ nhiệt độ và độ ẩm rất nghiêm trọng. Lớp phủ cách điện của thanh cái - thường là lớp sơn tĩnh điện PET, ống bọc nylon hoặc nhựa epoxy - vừa có tác dụng cách ly điện vừa bảo vệ cơ học chống mài mòn.
So sánh chi phí: Chi phí công cụ và chi phí trên mỗi{0}}bộ phận
Nhược điểm lớn nhất của thanh cái là chi phí sử dụng dụng cụ ban đầu. Một khuôn lũy tiến cho một thanh cái có tem phức tạp có giá từ 3.000 đến 15.000 USD tùy theo hình dạng, trong khi bộ dây điện gần như không cần dụng cụ. Tuy nhiên, tính kinh tế trên mỗi đơn vị-thay đổi nhanh chóng về số lượng:
- Dây nịt:Chi phí vật liệu (cáp đồng + thiết bị đầu cuối + đầu nối) cộng với nhân công đóng gói, dán nhãn và lắp ráp cuối cùng. Lao động tỉ lệ trực tiếp với khối lượng.
- Thanh cái có tem:Công cụ dụng cụ cao được khấu hao trong quá trình sản xuất nhưng gần như{0}}không có lao động trên mỗi bộ phận. Thanh ra khỏi máy ép khuôn, được phủ và đi thẳng vào lắp ráp.
Với khối lượng hàng năm trên 50.000 chiếc, thanh cái thường rẻ hơn trên mỗi chiếc. Dưới mức đó, bộ dây có thể thắng - nhưng các nhóm kỹ thuật ngày càng chọn thanh cái ngay cả ở mức âm lượng thấp hơn để đảm bảo độ tin cậy và tiết kiệm thời gian{4}}lắp ráp.
Thiết kế thanh cái: Các thông số chính
Nếu bạn đang chuyển từ bộ dây điện sang thanh cái, có bốn thông số cần khóa sớm:
- Đánh giá hiện tại và dòng điện liên tục:Đồng ở mức 1,8 A/mm2 (đối lưu tự nhiên) đến 5 A/mm2 (không khí cưỡng bức) xác định diện tích mặt cắt ngang cần thiết. Biến tần thiết bị 30A cần có tiết diện đồng-khoảng 20 mm.
- Khoảng cách điện áp và đường dây:Đối với các thiết bị gia dụng 230V, đường dây 4mm và khoảng hở 3mm là điển hình. Đối với hệ thống 400V EV, mức tăng này lần lượt tăng lên 8mm và 5,5mm.
- Mẫu lỗ bu lông:Khớp chính xác mô-đun IGBT và diện tích tụ điện. Hầu hết các gói 62mm và EconoDUAL tiêu chuẩn đều có các mẫu lỗ xác định mà nhà sản xuất thanh cái có thể tham khảo.
- Vật liệu cách nhiệt:Sơn bột PET cho nhiệt độ hoạt động 130 độ, epoxy cho 180 độ và màng polyimide cho môi trường 200 độ +. Sự lựa chọn phụ thuộc vào thiết kế nhiệt của biến tần.
Đối với các ứng dụng-hiện tại thấp hơn, đôi khi các kỹ sư kết hợp thanh cái vớikhuôn-cắt tấm cách điệngiữa các lớp thanh cái, tạo ra một ngăn xếp thanh cái nhiều lớp nhỏ gọn có khả năng cách ly-tích hợp.
Khi nào nên sử dụng dây nịt
Thanh cái không phải lúc nào cũng là lựa chọn đúng đắn. Bộ dây vẫn thắng khi:
- Thiết kế vẫn đang trong giai đoạn tạo mẫu và số lượng dưới 5.000 chiếc
- Các kết nối nguồn được trải rộng trên một vỏ bọc lớn và một thanh cứng sẽ khó định tuyến
- Dòng điện đủ thấp (dưới 10A) nên các ưu điểm về điện cảm và điện trở của thanh cái là không liên quan
- Sản phẩm yêu cầu cáp-có thể thay thế được tại hiện trường để có thể bảo trì được
Đối với những trường hợp này, phương pháp kết hợp hoạt động hiệu quả: sử dụng thanh cái cho liên kết DC dòng điện cao và bộ dây cho các kết nối tín hiệu và điều khiển dòng điện-thấp. Nhiều thiết kế biến tần hiện đại kết hợp cả - thanh cái được đóng dấu trên tầng nguồn và một thanh cái linh hoạtFPChoặc dây nịt cho tín hiệu truyền động cổng.
Cân nhắc về chất lượng và chứng nhận
Khi tìm nguồn cung cấp thanh cái cho các thị trường được quản lý, hãy tìm nhà sản xuất có chứng chỉ IATF 16949 (ô tô), UL 94 V-0 (khả năng dễ cháy) và tuân thủ RoHS. Lớp mạ của thanh cái - thường là thiếc hoặc niken trên đồng - phải có báo cáo thử nghiệm phun muối. Đối với các ứng dụng y tế và công nghiệp, hãy yêu cầu báo cáo kiểm tra kích thước và kiểm tra điện trở cách điện theo tiêu chuẩn IEC 60664-1.
SUNAURA sản xuất thanh cái bằng đồng và nhôm có tem cho bộ biến tần thiết bị gia dụng, bộ truyền động động cơ và hệ thống kết nối pin EV. Cơ sở Thanh Đảo của chúng tôi xử lý việc lựa chọn vật liệu, dập, mạ, sơn cách nhiệt và lắp ráp cuối cùng tại-nhà, với tài liệu PPAP có sẵn cho các chương trình ô tô và y tế. Yêu cầu tư vấn mẫu hoặc thiết kế thông qua đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi.
Giới thiệu về SUNAURA (Điện tử chính xác Shanyo):Có trụ sở tại Thanh Đảo, Trung Quốc, SUNAURA là nhà sản xuất được chứng nhận IATF 16949 và ISO 13485 sản xuất vòm kim loại, mảng vòm, thanh cái, FPC, bàn phím silicon và công tắc màng cho OEM ở 30+ quốc gia. Dòng thanh cái của chúng tôi phục vụ các khách hàng sử dụng biến tần thiết bị gia dụng, bộ truyền động động cơ EV và phân phối điện công nghiệp.
