Herausforderungen bei Hochspannungsanwendungen
Die Beherrschung immer höherer Spannungen in einem möglichst kleinen Bauraum ist heute eine zentrale Aufgabe des Elektroentwicklers bei der Komponentenauslegung. Unternehmen entwickeln immer leistungsfähigere Halbleiter, die selbst mit Spannungen bis zu 1.500 V umgehen können. Zwar spart man durch diese hohen Spannungen Leitermaterial (Cu, Al), doch bei diesen Spannungsebenen sind einige wichtige Sicherheitsaspekte zu beachten.
Herausforderungen sind unter anderem die Entstehung von Teilentladungen und die zunehmende Mobilität von Ionen im hohen Spannungsfeld.
Teilentladungen entstehen dadurch, dass die meisten Isolationsmaterialien eine wesentlich höhere Spannungsfestigkeit besitzen wie Luft. Bei hohen Feldstärken wird also zuerst die umgebende Luft (oder von eingeschlossener Luft z.B. in Lunkern von Vergussmassen) ionisiert und damit teilleitfähig.
Ebenfalls meistens eher ein Oberflächenphänomen ist Tracking and Treeing. Dabei bilden sich entlang von Schwachstellen in der Isolationsstrecke nach und nach leitfähige Pfade. Diese Schwachstellen entstehen z.B. durch Verschmutzungen auf der Isolator-Oberfläche in Verbindung mit einer hohen Luftfeuchtigkeit.
Den sich aus solchen Verschlechterungen der Isolationsstrecke ergebenden Gefahren treten diverse Normen (z.B. IEC 60664 Isolationskoordination, IEC 60034, IEC 62368) entgegen. Dabei ist die häufigste und sinnvollste Maßnahme, die Abstände zwischen den unterschiedlichen Spannungspotentialen zu vergrößern. Denn dies reduziert die Feldstärke und mindert die Belastung der Isolationsstrecke.
Die Vergrößerung der Isolationsstrecke durch dickere Materialschichten und längere Wegstrecken (Luft- oder Kriechstrecke) steht der Wunsch nach geringerem Gewicht und vor allem geringerem Bauraum entgegen. Da unterschiedliche Isolationswerkstoffe zudem auch noch unterschiedlich auf Teilentladungs- und Trackingbelastung reagieren, ist die Auswahl eines geeigneten Werkstoffes komplex.
Technische Lösungen von CMC Klebetechnik
Die CMC Klebetechnik hat ein umfangreiches Portfolio an technischen Folien und daraus hergestellten Klebebändern. Dazu gehören besonders günstige Produkte wie Acetatseide, Polyesterfolien und Elektrokrepp-Papier. Für höhere Anforderungen geeignet sind Nomex®, Glasgewebe oder Kapton®-Folien.
Häufige Anforderungen in der Elektromobilität und den elektrischen Einrichtungen der regenerativen Energiegewinnung sind:
- Temperaturbelastbarkeit Klasse F (155°C)
- Brennbarkeitsstufe UL 94-V0
- Trackingindex von 600V
- hohe Spannungsfestigkeit
Diese, für sich einzeln genommen leicht zu erfüllenden Anforderungen, sind als Gesamtspezifikation eine materialtechnische Herausforderung, der nur wenige Werkstoffe gerecht werden.
Die Isolation von Gehäusen oder Stromschienen (Busbars) ist daher oft nur durch eine Kombination von Isolationsmaterialien oder eine Konstruktionsanpassung möglich. Kunden der CMC Klebetechnik profitieren dabei von der großen Fertigungstiefe, denn die technischen Folien werden nicht nur selbst beschichtet sondern können auf zahlreichen Schneid- und Stanzeinrichtungen weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise kann z.B. ein überstehender Rand einer Isolationsscheibe zur Kriechstreckenvergrößerung nichtklebend ausgeführt werden, während im Kontaktbereich zum Kupferleiter ein hochwertiger Kleber die Vormontage ermöglicht.
Warum CMC Klebetechnik?
Von der CMC Klebetechnik dürfen sie nicht nur hochwertige Elektroisolierklebebänder erwarten, sondern auch komplexere Lösungen mit Formstanzteilen und Laminaten. Damit Sie sich auf Ihre eigentliche Arbeit konzentrieren können.
Stanzteile und Laminate für Hochspannung