Nordmann ve Kuraray geleceğe hazır

Günümüzde otomotiv endüstrisinin karşılaştığı en büyük zorluklardan biri elektrikli araçların sürüş menzilinin nasıl artırılacağıdır. Daha fazla verimlilik arayışı da daha yüksek voltaj kullanan batarya sistemlerine doğru bir eğilim yaratmıştır. Örneğin, daha önceki elektrikli araçlarda 300-400 VDC bataryalar bulunurken, Porsche Taycan gibi modern modeller 800V voltajdan yararlanabilmektedir. Bu tür gerilimlere dayanabilen agregalar, aynı zamanda çok hafif olan yüksek performanslı yalıtım malzemeleri gerektirir.

GENESTAR™ malzemeleri batarya bileşenlerinde kullanıldığında her ikisini de mümkün kılar. Ağırlık tasarrufu sağlayan metal alternatifleri olarak kullanılırlar ve yüksek izleme dirençleri sayesinde aynı zamanda yüksek performanslı yalıtım malzemeleridir - ve Kuraray, sınırlarını değerlendirmek için GENESTAR™ PA9T malzemelerini kendi test tezgahında test etti. Sonuçlar ne oldu? Bulgular GENESTAR™ ürünlerinin 600V'luk mevcut maksimum gerilim sınırını aştığını gösteriyor. 750V'ta bile, GENESTAR™'ın üç yaygın sınıfı elektrik arızası göstermedi.

Karşılaştırmalı izleme endeksi

İzleme olarak da bilinen elektriksel bozulma, yalıtkan bir malzemenin yüzeyi boyunca iletken bir yolun oluşmasıdır. Çoğu durumda bu, malzemenin kendisinin bozulması sonucu meydana gelir. Karşılaştırma ve tasarım nedenleriyle, bir malzemenin izlemeye karşı direnci, bir malzemenin iz bırakmadan 50 damla aşındırıcı amonyak tuzu çözeltisine dayanabileceği en yüksek voltaj olan Karşılaştırmalı İzleme Endeksi (CTI) ile ifade edilir. Yüksek CTI'ye sahip malzemeler izlemeye karşı daha iyi direnç gösterir ve parçaların iletkenler arasında IEC 60664-1 standartlarında belirtilenden daha küçük kaçak mesafesiyle (bkz. Şekil 1) tasarlanmasına olanak tanır.

Tekrarlanabilirliği ve karşılaştırma standartlarını iyileştirmek için çeşitli performans seviyesi kategorileri (PLC) getirilmiştir (bkz. Tablo 1). En yüksek sınıftaki malzemeler 0 olarak derecelendirilmiştir, bu da 600V'ta bile hiçbir izleme meydana gelmediğini gösterir. Günümüzde giderek daha fazla plastik malzeme, ya doğal özellikleri nedeniyle (poliftalamidler veya PPA gibi) ya da belirli PPS ve PBT türlerinin izleme direncini artıran katkı maddelerinin kullanımı yoluyla PLC 0 olarak derecelendirilmektedir.

Trendler daha yüksek gerilimlere ve daha küçük araç parçalarına doğru ilerlerken, mevcut PLC sınıflarının ötesinde düşünmek elektrikli araçların iyileştirilmesi için bir sonraki fırsatı temsil edebilir. Örneğin PLC tablosu 600V'un ötesine ne kadar genişletilebilir? Gerçek limit nedir?

Kuraray'ın araştırma ve geliştirme departmanı, bilimsel bir merakla GENESTAR™ PA9T ürün ailesinin sınırlarını araştırmak için bir dizi testle bu soruyu derinlemesine incelemeye başladı. GENESTAR™ PA9T reçineleri, düşük su emilimi ile karakterize edilen uzun zincirli PPA'dır. Takviyesizden %30 cam elyaf takviyeli halojensiz V0 tiplerine kadar çoğu sınıf 600V veya PLC Sınıf 0'dan daha yüksek bir CTI'ye sahiptir.

Test bulguları

GENESTAR™ PA9T reçinelerinin limitlerini değerlendirmek için yapılan ilk denemede, IEC 60112 standardına göre CTI ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Gerilim 625 V'a kadar yükseltildi ve bazı durumlarda havadan izleme meydana geldiği için mevcut PLC sınıflarının görünür 600V sınırının büyük olasılıkla test kurulumunun bir sonucu olduğu ortaya çıktı (Şekil 2, yukarıda). Çalışmalar böyle bir kenarın varlığının düz bir yüzeye göre daha yüksek bir alan gücüne neden olduğunu gösterdiğinden, bu bozulmanın elektrotun kenarından kaynaklandığı varsayılmıştır. Bu sorunu aşmak için elektrotlar 180° döndürülmüştür. Bu, elektrotlar ile karşı elektrot kenarı arasında daha büyük bir mesafe oluşmasına neden olurken, temizleme mesafesini aynı tutmuştur (Şekil 2, alt).

Bu küçük ayarlama yapıldıktan sonra voltaj, izleme kapasitesini etkilemeden 750V'a yükseltilebildi. Bu, 550V CTI değerine sahip bir malzeme kullanılarak yapılan bir kontrol ölçümü ile teyit edilmiştir.

Beş farklı GENESTAR™ malzemesi daha sonra bu kurulum kullanılarak (bkz. Tablo 2) 750 V'a kadar test gerilimleriyle ölçülmüştür. Sadece ikisi için, standart bir takviyesiz (N1000A-M41) ve standart bir %30 GF sınıfı (G1300A-M41), sırasıyla 675V ve 725V'de izleme gözlenmiştir. Diğer üç çeşit için 750V'de bile izleme görülmemiştir.

Cam elyaflar gibi inorganik dolgu maddelerinin testlerde olumlu bir etkiye sahip olduğu görülmüştür, çünkü GENESTAR™ malzemelerinin GF takviyeli tüm sınıfları daha yüksek izleme direnci göstermiş veya aslında 750V'da hiç deşarja neden olmamıştır. Güçlendirilmemiş tipler için, 675V'da gözlemlenen izleme hala mevcut maksimum değerin oldukça üzerindedir. Daha yüksek süneklikleri nedeniyle, termal şoktan kaynaklanan çatlamaya karşı da mükemmel direnç gösterdikleri varsayılabilir. Bu nedenle GENESTAR™ tipleri, örneğin aşırı kalıplanmış metal parçalar için ideal bir seçimdir.

Deney düzeneği 750V'un ötesine geçmemiş olsa da, bu bulgular 600V'un üzerinde büyük bir kapsam olduğunu göstermektedir, çünkü sınırın 150V üzerinde bile yaygın GENESTAR™ ürünleri için hiçbir izleme gözlenmemiştir.