Jaunā enerģētikas nozare paātrina savu modernizāciju, un keramikas detaļu izmantošanas vērtība elektrifikācijā un augstsprieguma elektriskajos laukos turpina pieaugt.

Strauji attīstoties jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, enerģijas uzglabāšanai, fotoelementiem, ūdeņraža enerģijai un lieljaudas jaudas elektronikas tehnoloģijām, jaunas enerģijas iekārtas ir izvirzījušas augstākas prasības attiecībā uz augstu-temperatūras izturību, izolāciju, izturību pret koroziju, mehānisko izturību un materiālu izmēru stabilitāti. Pateicoties lieliskajai elektroizolācijai, augstajai temperatūrai, izturībai pret koroziju, zemiem dielektriskajiem zudumiem un labu izmēru stabilitāti, keramikas materiāli arvien vairāk tiek izmantoti tādos pielietošanas scenārijos kā barošanas akumulatori, elektriskās piedziņas sistēmas, augstsprieguma elektriskie, enerģijas uzglabāšanas invertori un jauna enerģijas jaudas elektronika no tradicionālajām rūpniecības jomām.

 

Salīdzinot ar metālu materiāliem, inženierkeramika parasti spēj uzturēt relatīvi stabilu veiktspēju augstā temperatūrā, augsta sprieguma, augstas frekvences un sarežģītās ķīmiskās vidēs. Tāpēc dažās jaunās enerģijas iekārtās tās veic tādas galvenās funkcijas kā izolācija, izolācija, strukturālais atbalsts, siltuma vadība un elektriskā aizsardzība. Tā kā jaunu energosistēmu jaudas blīvums turpina pieaugt, keramikas detaļu pielietojuma joma paplašinās no atsevišķiem izolācijas komponentiem līdz precīzām konstrukcijas daļām un funkcionāliem komponentiem.

 

 

 

Strāvas akumulators ir viena no svarīgākajām jauno enerģijas transportlīdzekļu pamatsistēmām. Tās darba vide ir saistīta ar augstu spriegumu, lielu strāvu, temperatūras izmaiņām un ilgstošu mehānisku vibrāciju-, tāpēc tā nosaka stingras prasības elektroizolācijai un siltumdrošībai. Akumulatora iekšpusē keramikas materiāli var piedalīties drošības aizsardzībā dažādos veidos, piemēram, pārklājumos, separatoros, izolējošās konstrukcijas daļās un blīvējošās daļās.

 

Keramikas{0}}pārklātas diafragmas ir viens no reprezentatīvākajiem lietojumiem. Ievadot neorganiskās keramikas daļiņas, piemēram, alumīnija oksīdu un bēmītu uz poliolefīna bāzes plēves virsmas, var uzlabot separatora izmēru stabilitāti un karstumizturību augstas temperatūras apstākļos. Kad akumulators ir augstā temperatūrā vai nenormālos darbības apstākļos, keramikas pārklājums var samazināt atdalītāja ievērojamas saraušanās risku, tādējādi nodrošinot stabilākus izolācijas apstākļus starp pozitīvo un negatīvo elektrodu.

 

Augstsprieguma{0}}akumulatoru sistēmās keramikas izolatorus var izmantot arī elektrodiem, spailēm un citām vadošām konstrukcijām. Piemēram, EV Fuse Ceramic Body vienlaikus jāatbilst izolācijas veiktspējai, mehāniskajai izturībai un noteiktai termiskai stabilitātei. Tā materiāla īpašības tieši ietekmēs augstsprieguma{3}}aizsardzības komponentu darba uzticamību neparastas strāvas apstākļos.

 

Tā kā jaunu enerģijas transportlīdzekļu sprieguma platforma pakāpeniski sasniedz 800 V un augstāku, sprieguma spriegums, ko iztur augstsprieguma{1}}elektriskās aizsardzības komponenti, turpina pieaugt. Keramikas konstrukcijas daļām, piemēram, EV drošinātāju keramiskajam korpusam, ir jāpanāk uzticama izolācija ierobežotā telpā, vienlaikus izturot termošoku un mehānisko spriegumu, kas rodas sakausēšanas procesa laikā. Tāpēc materiāla sastāvs, saķepināšanas process un izmēru precizitāte ir kļuvuši par svarīgiem produkta dizaina faktoriem.

 

 

Augstsprieguma{0}}aizsardzības sistēmām jaunos enerģijas transportlīdzekļos un enerģijas uzglabāšanas iekārtās parasti ir ātri jāpārtrauc strāva neparastos apstākļos, piemēram, īssavienojumos un pārslodzēs. Drošinātāju iekšējiem keramikas komponentiem kā svarīgai pārslodzes aizsardzības sastāvdaļai ir ne tikai izolējoša loma, bet arī tie ir jāsaskaņo ar kausējuma un pildījuma materiāliem, lai pabeigtu loka dzēšanu, siltumizolāciju un konstrukcijas atbalstu.

 

Tradicionālajās zemsprieguma{0}}un rūpnieciskajās elektroiekārtās keramikas caurulēm, keramikas buksēm un keramiskajiem apvalkiem jau ir samērā nobriedis pielietojuma pamats. Izstrādājot augstsprieguma-sistēmas jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, keramikas materiāli tiek vēl vairāk uzlaboti līdz augsta sprieguma, kompaktuma un augstas uzticamības pakāpei. Piemēram, alumīnija oksīda keramikas caurulei augstsprieguma EV drošinātājiem ir jāņem vērā augsta dielektriskā izturība, mehāniskā izturība un karstumizturība, lai pielāgotos sarežģītajai darba videi jaunu enerģijas transportlīdzekļu augstsprieguma ķēdē.

 

Alumīnija oksīda keramika ir viens no visizplatītākajiem inženierijas keramikas materiāliem augstsprieguma{0}}drošinātos. Tam ir augsta izolācijas izturība, karstumizturība un ķīmiskā stabilitāte, un saķepināšanas procesā no tā var izveidot cauruļveida, uzmavas-līdzīgas vai īpašas -formas struktūras. Al2O3 alumīnija oksīda keramikas caurule augstsprieguma{7}}drošinātājam var tikt izmantota kā izolācijas un strukturāla atbalsta sastāvdaļa augstsprieguma{8}}aizsardzības ierīcēs, lai nodrošinātu stabilu izolāciju dažādām vadošām vietām drošinātāja iekšpusē.

 

Automobiļu palīgshēmām un augstsprieguma{0}}piederumu sistēmām arī keramikas korpusiem ir jāpielāgojas sarežģītākām uzstādīšanas vietas un mehānisko savienojumu prasībām. Viens no šādiem lietojumiem ir elektriskā transportlīdzekļa papildu drošinātāja keramikas korpuss. Tā konstrukcijā ir jāņem vērā ne tikai izolācijas attālums, bet arī izmēru pielaides, montāžas metodes, temperatūras paaugstināšanās un ilgtermiņa uzticamība.

 

 

 

Jaunas enerģijas transportlīdzekļu elektriskās piedziņas sistēmas attīstās uz lielu ātrumu, lielu jaudas blīvumu un augstu efektivitāti. Motori, invertori un saistītie jaudas moduļi ilgu laiku ir bijuši pakļauti augstas-frekvences pārslēgšanai un temperatūras izmaiņām, un tradicionālie materiāli var pakāpeniski tikt ierobežoti izolācijas, karstumizturības un nodilumizturības ziņā.

 

Keramikas gultņi ir reprezentatīvs pielietojums elektriskās piedziņas sistēmās. Strukturālajai keramikai, piemēram, silīcija nitrīdam, piemīt zems blīvums, augsta cietība, laba nodilumizturība un lieliskas elektriskās izolācijas īpašības. Tie var samazināt mehānisko berzi ātrdarbīgos{2}}motoros un samazināt elektriskās korozijas risku, ko izraisa vārpstas strāvas.

 

Elektriskās piedziņas sistēmām, kurās izmanto silīcija karbīda jaudas pusvadītājus, jaudas pārslēgšanas frekvence un pārslēgšanas ātrums ir vēl vairāk palielināts, liekot sistēmai izvirzīt stingrākas prasības izolācijas materiāliem un iepakojuma konstrukcijām. Keramikas pamatnes var nodrošināt drošu elektrisko izolāciju starp vadošām konstrukcijām un siltuma izkliedes konstrukcijām, veicot siltuma vadīšanas uzdevumus, padarot tos par svarīgu pamatmateriālu lielas -jaudas-blīvuma jaudas elektronisko moduļu ražošanā.

 

Papildus keramiskajam substrātam elektriskās piedziņas sistēmā, augstsprieguma drošinātāju aizsardzības komponentiem ir jābūt arī stabilai izolācijas struktūrai. Piemēram, pārslodzes un īssavienojuma aizsardzības drošinātāja keramiskajam korpusam ir jāuztur laba izolācija normālos darbības apstākļos un jāiztur liels pārejošs termiskais spriegums pārslodzes vai īssavienojuma aizsardzības laikā.

 

 

Jaudas pusvadītāju ierīces jaunos enerģijas transportlīdzekļos, enerģijas uzglabāšanas pārveidotāji un fotoelektriskie invertori darbības laikā rada lielu siltuma daudzumu. Palielinoties sistēmas jaudas blīvumam, siltuma izkliede ir kļuvusi par vienu no svarīgiem faktoriem, kas ierobežo barošanas ierīču veiktspēju.

 

Keramikas pamatnes var nodrošināt gan elektroizolācijas, gan siltumvadīšanas funkcijas, tāpēc tās plaši izmanto jaudas moduļu iepakojumā.

 

Materiāliem, piemēram, alumīnija oksīdam un alumīnija nitrīdam, ir dažādas siltumvadītspējas īpašības un izmaksu raksturlielumi, un tos var izvēlēties, pamatojoties uz darba spriegumu, jaudas līmeni, siltuma pretestības prasībām un ražošanas izmaksām.

 

Tostarp alumīnija nitrīdam ir augsta siltumvadītspēja un zems termiskās izplešanās koeficients, un tam ir augsta pielietojuma vērtība lielas -jaudas elektroniskā iepakojuma jomā. Apvienojot keramikas materiālus ar metāla vadītājiem, piemēram, varu, tie var veidot kompozītmateriālu struktūru ar vadošām, siltuma izkliedes un izolācijas funkcijām, nodrošinot stabilu iesaiņojuma pamatu plašas -joslas pusvadītāju ierīcēm, piemēram, SiC.

 

Jaunās enerģijas elektriskās aizsardzības jomā līdzstrāvas automobiļu drošinātāju keramikas materiāli var izmantot keramikas materiālu karstumizturības un izolācijas īpašības, lai nodrošinātu stabilu strukturālu atbalstu automobiļu līdzstrāvas drošinātājiem. Tā kā jaunu enerģijas transportlīdzekļu līdzstrāvas augstsprieguma ķēžu jauda turpina palielināties, saistītajām keramikas daļām ir jāuzlabo to termiskā trieciena izturība, mehāniskā izturība un izmēru stabilitāte.

 

 

Enerģijas uzglabāšanas sistēmām parasti ir jādarbojas ilgu laiku, un tās var būt sarežģītās vidēs, piemēram, augstā temperatūrā, zemā temperatūrā, mitrumā, putekļos utt. Enerģijas uzglabāšanas invertori, līdzstrāvas sadales iekārtas, akumulatoru pārvaldības sistēmas un augsta sprieguma aizsardzības sistēmas ir ļoti pieprasītas pēc izolācijas materiāliem.

 

Enerģijas uzkrāšanas pārveidotājos un invertoros keramikas substrāti var savienot barošanas ierīces un siltuma izkliedes sistēmas, nodrošinot elektrisko izolāciju, vienlaikus ātri vadot ierīču radīto siltumu. Augstfrekvences pārslēgšanas sistēmām keramikas materiālu dielektriskās īpašības ietekmē arī parazītiskos parametrus un signāla integritāti, tāpēc materiālu izvēle ir vispusīgi jāizvērtē kopā ar visu spēka elektronikas sistēmu.

 

Drošinātāju lietojumos izolējošais elektriskais steatīta keramikas kausētais korpuss var izmantot materiālu, piemēram, steatīta porcelāna, labās elektriskās izolācijas un siltuma pretestības īpašības, ko izmanto konkrētu elektrisko aizsardzības ierīču izolācijai un strukturālajam atbalstam. Dažādām keramikas sistēmām ir dažādas dielektriskās stiprības, mehāniskās īpašības, termiskās izplešanās koeficienti un apstrādes raksturlielumi, tāpēc faktiskā izvēle ir vispusīgi jānosaka, pamatojoties uz spriegumu, strāvu, temperatūru un mehānisko slodzi.

 

 

 

Fotogalvaniskais invertors ir svarīga ierīce, kas savieno fotoelementu enerģijas ražošanas sistēmu un maiņstrāvas tīklu. Tajā ir daudz jaudas pusvadītāju, filtru ierīču un augstsprieguma elektrisko komponentu. Tā kā fotoelektrisko sistēmu jaudas līmenis turpina pieaugt, siltuma pārvaldība un izolācijas dizains iekārtās kļūst arvien svarīgāki.

 

Keramikas vara{0}}apklātais substrāts var realizēt strāvas pārvadi caur metāla slāni un izmantot keramikas dielektriķi, lai panāktu elektrisko izolāciju, vienlaikus ātri pārnesot barošanas ierīces radīto siltumu uz siltuma izkliedes struktūru. Lieljaudas IGBT, SiC MOSFET un citām ierīcēm iepakojuma materiāla siltumvadītspēja, siltuma izplešanās atbilstība un izolācijas veiktspēja tieši ietekmēs moduļa ilgtermiņa uzticamību.

 

Tajā pašā laikā augstsprieguma -drošinātāji un to keramikas konstrukcijas daļas arī spēlē fotoelementu līdzstrāvas sānu aizsardzību. Fuse Link keramikas korpuss var nodrošināt drošinātāja elementa izolējošu korpusu un mehānisku atbalstu, kā arī izturēt atbilstošo termisko un mehānisko spriegumu kļūmes{2}}izslēgšanas procesa laikā.

 

 

Alumīnija oksīda keramikai ir nobriedis rūpnieciskās ražošanas pamats. Tā materiālu sistēma ir stabila, tās izmaksas ir salīdzinoši kontrolējamas, un tā var izgatavot sarežģītas struktūras, izmantojot dažādus liešanas un saķepināšanas procesus. Tāpēc tam ir plašs pielietojums jaunu enerģijas un elektroierīču jomā.

 

Jaunos enerģijas transportlīdzekļu augstsprieguma{0}}drošinātos alumīnija keramikas izolatora cauruli drošinātājam var izmantot izolācijai un izolēšanai starp dažādām vadošām daļām. Automobiļu aizsardzības sistēmām ar augstāku sprieguma līmeni keramikas caurulēm ir jāatbilst arī visaptverošām prasībām, piemēram, šļūdes attālumam, elektriskajam klīrensam, termiskā trieciena izturībai un mehāniskai montāžai.

 

Augstsprieguma{0}}automobiļu drošinātāju gadījumā materiāla tīrība ietekmē arī izstrādājuma dielektriskās īpašības un mehānisko stabilitāti. 95% alumīnija oksīda keramikas caurule augstsprieguma drošinātājiem ir viena no izplatītākajām alumīnija oksīda keramikas lietošanas formām. Konkrētā materiālu sistēma ir jāsaskaņo atbilstoši darba spriegumam, temperatūrai, konstrukcijas izmēram un ražošanas procesam.

 

Izstrādājot automobiļu augstsprieguma{0}}platformas, vide, kurā ir alumīnija oksīda keramikas caurule augstsprieguma-automobiļu drošinātāju virsmām, ir kļuvusi sarežģītāka, tostarp augstas-frekvences pārslēgšana, strāvas pārspriegums, temperatūras cikli un mehāniskās vibrācijas. Tāpēc, lai izpildītu prasības, nepietiek tikai ar keramikas materiālu izolācijas stiprības uzlabošanu. Ir arī nepieciešams vispusīgi optimizēt keramikas formulu, saķepināšanas blīvumu, izmēru precizitāti un konstrukcijas dizainu.

 

 

Jaunu energoiekārtu inteliģenta izstrāde ir arī veicinājusi keramikas sensoru un funkcionālu keramikas materiālu izmantošanu. Materiāli, piemēram, cirkonijs, pjezoelektriskā keramika un ferīts, var izmantot savas īpašās elektriskās, termiskās un mehāniskās īpašības, lai noteiktu tādus parametrus kā temperatūra, spiediens, gāzes koncentrācija un strāva.

 

Augstas{0}}temperatūras vidē keramikas materiāliem ir laba termiskā stabilitāte, un tos var izmantot sensoru aizsardzības konstrukcijās un jutīgos komponentos. Dažiem keramikas materiāliem ir arī pjezoelektriskās, dielektriskās vai magnetoelektriskās konversijas īpašības, un tos var izmantot sensoru sistēmās jaunos enerģijas transportlīdzekļos, rūpnieciskajā kontrolē un viedās jaudas iekārtās.

 

Nepārtraukti attīstoties autonomai braukšanai, akumulatoru pārvaldībai un enerģijas uzkrāšanas uzraudzības sistēmām, prasības attiecībā uz sensoru ilgtermiņa stabilitāti-, pret-vides traucējumiem un izmēru precizitāti turpina pieaugt, kas arī veicina funkcionālās keramikas attīstību precizitātes un integrācijas virzienā.

 

 

 

Jaunām enerģijas iekārtām parasti ir nepārtraukti jādarbojas daudzus gadus, tāpēc keramikas detaļām ne tikai jāatbilst sākotnējiem veiktspējas rādītājiem, bet arī jābūt labam{0}}ilgtermiņa uzticamībai. Materiālu izvēle, formēšanas process, saķepināšanas process, virsmas apstrāde un izmēru kontrole ietekmē gala veiktspēju.

 

Augstsprieguma{0}}izolācijas keramikai ir jākoncentrējas uz tādiem rādītājiem kā dielektriskā izturība, tilpuma pretestība, šļūdes attālums un daļēja izlāde. Keramikas konstrukcijas daļām, kas pakļautas mehāniskām slodzēm, ir jākoncentrējas uz lieces stiprības, lūzuma izturības, termiskā trieciena veiktspējas un montāžas sprieguma novērtēšanu.

 

Turklāt keramikas un metālu termiskās izplešanās koeficienta atšķirība ir arī svarīgs jautājums, kas jāņem vērā inženiertehniskajā projektēšanā. Ja iekārtai bieži tiek pakļauti augstas un zemas temperatūras cikli, starp dažādiem materiāliem var rasties termiskais spriegums. Ja konstrukcijas dizains un materiālu atbilstība nav saprātīga, ilgstoša -cikliska darbība var izraisīt saskarnes plaisāšanu, atslāņošanos un pat izolācijas bojājumus.

 

Tāpēc augstsprieguma -izolācijas komponentu, piemēram, izolētas keramikas caurules EV drošinātāju, izstrādes procesā ir nepieciešams veikt visaptverošu projektēšanu, ņemot vērā dažādas materiāla dimensijas, struktūru, ražošanu un verifikāciju, un produkta uzticamību nevar spriest, paļaujoties tikai uz vienu materiāla veiktspējas indeksu.
 

 

Pašlaik jaunā enerģētikas nozare mainās no vienkāršas uzstādītās jaudas paplašināšanas uz jaudas blīvuma, sistēmas efektivitātes un darbības uzticamības uzlabošanu. Jauni enerģijas transportlīdzekļi tiek izstrādāti uz 800 V augstsprieguma{2}}platformām, enerģijas uzglabāšanas sistēmas tiek modernizētas, lai iegūtu lielāku jaudu un ilgāku kalpošanas laiku, un fotoelementu invertori turpina uzlabot konversijas efektivitāti un jaudas blīvumu. Šīs izmaiņas ir izvirzījušas jaunas tehniskās prasības keramikas materiāliem.

 

Nākotnē attīstībajaunas enerģijas keramikas detaļasvairāk uzmanības pievērsīs materiālu veiktspējas un konstrukcijas dizaina sadarbības optimizācijai. No vienas puses, ir jāizstrādā keramikas materiāli ar augstāku siltumvadītspēju, lielāku dielektrisko izturību un labāku termiskās izplešanās atbilstību; no otras puses, ir arī jāuzlabo produkta izmēru konsistence un partijas stabilitāte, izmantojot precīzu formēšanu, uzlabotu saķepināšanu un automatizētu pārbaudi.

 

Tajā pašā laikā keramikas detaļu izmantošana pakāpeniski paplašināsies no tradicionālajām izolācijas uzmavām, apvalkiem un substrātiem līdz augstsprieguma savienojumiem, barošanas moduļu iepakojumiem, sensoriem, drošinātājiem un jaunu energoiekārtu precīzām konstrukcijas daļām. Augstsprieguma drošinātājiem keramikas materiāli joprojām būs svarīga materiālu sistēma jaunos enerģijas transportlīdzekļos un enerģijas uzglabāšanas aizsardzības sistēmās, jo tiem ir plašas priekšrocības izolācijas, karstumizturības un konstrukcijas atbalsta jomā.

 

Vispārīgi runājot, lai gan keramikas detaļas parasti tieši nepiedalās enerģijas pārveidē, tās veic tādas galvenās funkcijas kā izolācija, siltuma izkliedēšana, aizsardzība, atbalsts un uzticams savienojums. Nepārtraukti attīstot jaunus enerģijas transportlīdzekļus, enerģijas uzkrāšanas, fotoelementu un augstsprieguma jaudas elektronikas tehnoloģijas, keramikas materiāli no tradicionālajiem palīgmateriāliem tiek pārveidoti par svarīgiem pamatmateriāliem, kas ietekmē jaunu enerģijas iekārtu drošību, efektivitāti un kalpošanas laiku.

 

Nākotnē keramikas tehnoloģiju inovācijas, kuru centrā ir augsta uzticamība, augsta siltumvadītspēja, augsta izolācija, viegls svars un precīza ražošana, vēl vairāk veicinās jaunu energoiekārtu izstrādi, lai nodrošinātu augstu jaudas blīvumu, augstu efektivitāti un ilgtermiņa uzticamu darbību.