Penebat busbar berfungsi sebagai komponen kritikal dalam sistem elektrik, menyediakan pengasingan elektrik dan sokongan mekanikal untuk konduktor pembawa arus. Proses pembuatan mereka telah berkembang dengan ketara untuk memenuhi permintaan rangkaian pengagihan kuasa moden, yang memerlukan kebolehpercayaan yang tinggi, kestabilan terma dan daya tahan alam sekitar. Laporan ini mensintesis kemajuan terkini dan metodologi tradisional dalam pengeluaran penebat busbar, menekankan pemilihan bahan, teknik pembuatan, kawalan kualiti dan pertimbangan alam sekitar.
Pemilihan dan Penyediaan Bahan
Bahan Teras
Penebat busbar dibuat daripada bahan dielektrik yang dioptimumkan untuk rintangan elektrik, kekuatan mekanikal dan kestabilan terma. Bahan yang paling biasa termasuk:
- Komposit Polimer: Kompaun Pengacuan Pukal (BMC) dan Kompaun Pengacuan Lembaran (SMC), diperkukuh dengan gentian kaca, mendominasi aplikasi voltan rendah hingga sederhana kerana sifatnya yang ringan, kekuatan dielektrik yang tinggi (~4 kV/mm), dan rintangan kepada haba (sehingga 140°C).
- Porselin: Diutamakan untuk pemasangan luaran voltan tinggi, porselin menawarkan ketahanan dan rintangan cuaca yang luar biasa. Pengeluarannya melibatkan tanah liat alumina ketulenan tinggi yang dibakar pada suhu melebihi 1,200°C untuk mencapai struktur yang padat dan tidak berliang.
- Resin Epoksi: Digunakan untuk merangkum bar bas, epoksi menyediakan penebat yang teguh dan perlindungan alam sekitar. Formulasi lanjutan menggabungkan pengisi silika untuk meningkatkan kekonduksian terma dan mengurangkan ketidakpadanan CTE (Pekali Pengembangan Terma).
- Termoplastik: Bahan seperti polifenilena sulfida (PPS) dan poliamida (PA66) semakin banyak digunakan dalam penebat acuan suntikan untuk aplikasi suhu tinggi (sehingga 220°C) dalam kenderaan elektrik dan sistem tenaga boleh diperbaharui.
Penyediaan Bahan
Bahan mentah menjalani prapemprosesan yang ketat:
- Komposit Polimer: Pelet BMC/SMC dipanaskan hingga 80–100°C untuk mengurangkan kelikatan sebelum dibentuk. Kandungan gentian kaca (20–30% mengikut berat) dioptimumkan untuk kekuatan mekanikal.
- Porselin: Tanah liat, kaolin, feldspar dan kuarza dilumatkan kepada <100 μm, dicampur dalam nisbah yang tepat, dan disemperit menjadi kosong. Sebatian kaca (cth, coklat RAL 8016 atau kelabu ANSI 70) digunakan untuk meningkatkan rintangan pencemaran.
- Epoksi: Sistem dua bahagian (resin + pengeras) dinyahgas di bawah vakum untuk menghilangkan gelembung udara, memastikan sifat penebat seragam.
Proses Pengilangan
1. Pengacuan Mampatan
Langkah-langkah:
- Penyediaan acuan: Acuan keluli dipanaskan hingga 150–180°C.
- Memuatkan Bahan: Caj BMC/SMC pra-timbangan diletakkan ke dalam rongga acuan.
- Mampatan: Penekan hidraulik menggunakan 100–300 tan daya, menyembuhkan bahan dalam 2–5 minit.
- Penunjukan dan Penamat: Penebat dikeluarkan, dinyahburkan dan tertakluk kepada rawatan permukaan (cth, salutan silikon untuk rintangan UV).
Aplikasi: Penebat heksagon voltan rendah (ketinggian 16–70 mm) dengan sisipan keluli bersalut loyang atau zink.
2. Pengacuan Suntikan
Langkah-langkah:
- Penyediaan Busbar: Konduktor kuprum atau aluminium dicop, disadur (timah, nikel), dan dibersihkan.
- Perhimpunan acuan: Konduktor diletakkan dalam acuan berbilang rongga menggunakan lengan robot untuk ketepatan (toleransi ±0.1 mm).
- Suntikan Resin: Termoplastik (cth, PA66, PPS) disuntik pada 280–320°C dan tekanan 800–1,200 bar, membentuk lapisan penebat yang lancar.
- Penyejukan dan Pelepasan: Saluran penyejukan mengekalkan suhu acuan pada 80–100°C, dengan masa kitaran 30–90 saat.
Kelebihan:
- Mendayakan geometri kompleks (cth, bentuk J, penyambung berbilang peringkat).
- Barisan pengeluaran automatik mencapai >99.5% hasil dan daya pemprosesan 500–1,000 unit/jam.
3. Laminasi untuk Penebat Voltan Tinggi
Langkah-langkah:
- Susun Lapisan: Lapisan konduktif (tembaga) dan penebat (prepreg) berselang seli diselaraskan menggunakan sistem berpandukan laser.
- Aplikasi Pelekat: Pelekat epoksi atau akrilik yang boleh dirawat disembur/digulung pada lapisan (liputan: 50–80 g/m²).
- Menekan: Plat yang dipanaskan (150–200°C) menggunakan tekanan 10–20 MPa selama 30–60 minit, mengikat lapisan sambil meminimumkan pembentukan lompang (<0.5%).
Kawalan dan Pengujian Kualiti
Ujian Elektrik:
- Kekuatan Dielektrik: Penebat menahan voltan terkadar 2.5–4x tanpa kerosakan.
- Pelepasan Separa (PD): Tahap boleh diterima <5 pC pada 2.55 kV.
Ujian Mekanikal:
- Beban Cantilever: Penebat porselin A20/A30 mengekalkan beban statik 8–12 kN.
- Berbasikal Terma: -40°C hingga +130°C untuk 50 kitaran tanpa retak.
Pertimbangan Alam Sekitar dan Ekonomi
Inisiatif Kemampanan:
- Polimer Berasaskan Bio: PA66 yang diperoleh daripada minyak kastor mengurangkan jejak karbon sebanyak 40%.
- Kitar Semula: Penebat porselin dihancurkan menjadi agregat untuk pembinaan jalan, mencapai kebolehkitar semula 95%.
Pemacu Kos:
- Kuprum membentuk 60–70% kos penebat busbar, mendorong penggantian dengan aluminium dalam aplikasi arus rendah.
- Pengacuan suntikan automatik mengurangkan kos buruh kepada <10% daripada jumlah perbelanjaan.
Kesimpulan
Pembuatan penebat busbar menyepadukan sains bahan, kejuruteraan ketepatan, dan jaminan kualiti yang ketat untuk memenuhi permintaan elektrifikasi global yang semakin berkembang. Kaedah tradisional seperti pengacuan mampatan kekal lazim untuk aplikasi voltan rendah, manakala teknik lanjutan seperti pengacuan sisipan dan salutan prapreg seramik menangani cabaran voltan tinggi dan suhu tinggi. Inovasi dalam pembuatan bahan tambahan dan bahan berasaskan bio menjanjikan untuk meningkatkan lagi kemampanan dan prestasi. Apabila pasaran tenaga boleh diperbaharui dan kenderaan elektrik berkembang, pengeluar mesti mengimbangi kecekapan kos dengan keperluan untuk penebat yang menawarkan kebolehpercayaan yang tiada tandingan dalam keadaan persekitaran yang pelbagai. Penyelidikan masa depan harus menumpukan pada komposit yang dipertingkatkan nanoteknologi dan pengoptimuman proses dipacu AI untuk menolak sempadan prestasi penebat.
