FIW-Draht (vollisolierte drähte)
Allgemein
Über FIW
FIW (Fully Insulated Wire) oder auch als vollisolierte oder isolations-fehlerfreie Drähte bezeichnet ist ein alternatives Produkt für die Herstellung von Schaltnetzteilen (SMPS), bei der sonst extrudierter TIW-Draht (Triple Insulated Wire) verwendet wird. Aufgrund der großen Auswahl verschiedener FIW-Außendurchmesser-Gruppen (FIW 4 bis FIW 9) pro Nenndurchmesser wird die Herstellung von kleineren Transformatoren zu geringeren Kosten ermöglicht. Gleichzeitig weist der FIW im Vergleich zum TIW bessere Wickel- und Löteigenschaften auf.
FIW wird durch mehrfachen Lackauftrag mit sehr vielen einzelnen Lackschichten produziert, wodurch eine fehlerfreie Isolierung garantiert wird.
ELEKTRISOLA FIW-Drähte sind nach MW85C und OBJT2 zugelassen. FIW wird seit mehreren Jahren erfolgreich für automobile Anwendungen sowie für Anwendungen, welche keine UL-Freigabe nach UL 60950 erfordern, verkauft. Da die Elektrisola- FIW-Drähte gemäß MW85C zugelassen sind, können sie von vielen Insulation Systems gemäß UL 1446 verwendet werden. Die Zulassung nach der Sicherheitsnorm IEC 62368-1 Ausgabe 3 ermöglicht die Verwendung von FIW. Die Norm IEC 60950 ist seit Ende 2020 ungültig und wurde durch IEC 62368 ersetzt.
Der FIW-Draht
Elektrisola hat auf Basis eines modifizierten Polyurethans mit der Kurzbezeichnung P180, welcher gemäß IEC 60172 eine Lebensdauer von 20.000 h bei 180 °C aufweist, die FIW-Drähte entwickelt. Die Isolierung erfolgt in mehreren Einzelschichten und die Hochspannungsfehlerzahl wird in-line getestet, um eine perfekte und fehlerfreie Isolierung zu gewährleisten.
FIW ist in verschiedenen Verarbeitungsgraden erhältlich. FIW 3 entspricht dabei der kleinsten und FIW 9 der größten Lackzunahme.
Standard-FIW-Grade, welche ab Lager verfügbar sind, sind FIW 4 und FIW 6, da Sie einen guten Kompromiss zwischen guter technischer Leistung und geringen Kosten bieten.
Spezifikationen
FIW ist in verschiedenen Normen spezifiziert. Grundsätzlich gibt es Normen für Lackdrähte, wie z. B. IEC und NEMA, aber es gibt auch Sicherheitsnormen wie die alte IEC 60950, die durch IEC 62368-1 ersetzt wurde, und UL-Sicherheitsnormen wie UL 2353.
Darüber hinaus sind einige Werte in Produktnormen wie Transformer Standard gem. IEC 61558-1 spezifiziert.
Produkt
IEC 60317-56 und 60317-0-7
NEMA MW85C
UL 2353
Prüfbedingungen
IEC 60851
IEC UL 60950 Annex U
IEC 61558-1
IEC 61558-2-16
UL 2353
Vorteile von FIW
die Wahl verschiedener Verarbeitungsgrade (mit verschie-denen Lackschichtstärken) ermöglicht eine Optimierung von Produkten wie z. B. kleineren Transformatoren und bietet einen Kostenvorteil
- exzellente Lötfähigkeit
- sehr gute Wickelbarkeit
hohe Temperaturklasse von 180 °C, Temperaturbeständigkeit gem. UL 60950 Annex U wurde für Transformatoren mit Temperaturklasse 155 °C/130 °C geprüft
P180 wird in Isolationssystem gemäß UL 1446 seit vielen Jahren verwendet
Beispiel 0,25 mm FIW 6, 390 °C, 2,4 Sekunden
Produktionsprozess
Der grundsätzliche Produktionsprozess ähnelt dem eines normalen Lackdrahts 
Produktionsprozess, hat jedoch sehr viel mehr einzelne Durchzüge - bis zu 120 -, um die letztlich sehr dicke Lackschicht zu erzeugen. Im folgenden Foto ist zu sehen, wie abwechselnd jeweils 3 Schichten eingefärbt wurden, um die große Anzahl von Schichten zu demonstrieren.
Vielfache Schichten eines 0,25 FIW 7
Darüberhinaus ist jede Produktionslinie mit einem Inline-Hochspannungs-Fehlerzahlprüfer ausgestattet, der die Isolierung des Drahts über die gesamte Länge permanent überprüft, um sicherzustellen, dass kein Fehler in der Isolierung vorliegt.
Spulen und Verpackung
FIW-Draht wird auf in Europa und Asien verwendeten Standardspulen gefertigt.
Lieferung ab Lager
Viele Konfigurationen des FIW-Drahts sind ab Lager erhältlich. Die in der Tabelle Abmessungen grau hinterlegten Artikel sind typische Lagerartikel.
Technische Daten
Genormte Eigenschaften von FIW
IEC 60317-56 beschreibt eine vollständige Lackdrahtspezifikation mit mechanischen, elektrischen, thermischen und weiteren Eigenschaften wie Löten.
UL 2353, ähnlich wie IEC 60950 Anhang U, behandelt hauptsächlich elektrische Eigenschaften, bei denen es sich meist um Kurzzeitprüfungen handelt.
Die neue Sicherheitsnorm IEC 62368-1 führt die gleichen Anforderungen fort, die teilweise der Transformatornorm IEC 61558-1 für FIW entnommen sind.
Durchschlagspannung
Die Durchschlagspannungswerte für FIW variieren je nachdem, welche Norm zur Berechnung dieser Werte verwendet wird. Bei Verwendung der Lackdrahtnormen für FIW (IEC 60317-0-7 und 60317-56) wird die Durchschlagspannung anhand der minimalen Lackzunahmen pro Abmessung berechnet (min. Zunahme = min. Außendurchmesser inkl. Isolierung - Blankdrahtdurchmesser).
Berechnung der Durchschlagspannung gemäß IEC 60317-0-7
Die Mindestwerte können der IEC 60317-56 entnommen werden.
Minimale Durchschlagspannung gemäß to IEC 60317-56
Die Transformatorennorm IEC 61558-2-16 wurde korrigiert, da bei der Berechnung der Durchschlagspannung in der alten Version irrtümlich die minimale halbe Lackzunahme verwendet wurde, was fälschlicherweise ungefähr zur Hälfte der in der Lackdrahtnorm genannten Durchschlagspannungs-Werte führte.
IEC 61558-1 als neue Version der IEC 61558-2-16 wurde bereits veröffentlicht und korrigiert Fehler wie die oben beschriebene Berechnung der Durchschlagspannung, die in der Vorgängerversion gefunden wurden.
Ein wesentlicher Unterschied: Bei der neuen Version muss der FIW-Draht nach IEC für die Dauer von einer Minute eine Haltbarkeit für die Spannungsfestigkeit bei 180 °C mit einem Faktor von 0,85 im Vergleich zur IEC 60317-0-7 halten, was die Anforderung nach IEC 60317 wesentlich verschärft. Hier wird die Spannungsfestigkeit durch die Durchschlagspannung (rms) bei Raumtemperatur gemessen.
Minimale Durchschlagspannung gemäß IEC 61558-1
IEC 62368 folgt den Durchschlagspannungswerten der IEC 61558, spezifiziert im Gegensatz zu dieser aber keine Prüftemperatur von 180 °C.
Minimale Durchschlagspannung gemäß IEC 62368 Anmerkungen zu den verschiedenen Spezifikationen der Durchschlagspannung
Berechnung der Durchschlagspannung
Die Mindest-Durchschlagspannung gemäß IEC 60317-0-7 kann anhand des Nenndurchmessers und des FIW-Grads mithilfe eines Programms errechnet werden
Abmessungen
Die Abmessungen des FIW hängen vom Grad der Isolierung ab, welcher die Lackzunahme auf dem Nenndurchmesser angibt.
FIW-Abmessungen
Die Spannung oder der erforderliche FIW-Grad nach Durchmesser für eine definierte Spannung kann mittels eines Kalkulationstools berechnet werden.
Gewicht / Länge
Aufgrund der außergewöhnlichen Stärke der Isolierung eines FIW-Drahtes weichen die Länge einer bestimmten Drahtmenge und das Gewicht eines Drahtes mit einer bestimmten Länge erheblich von den Erfahrungswerten mit herkömmlichem Kupferlackdraht ab.
Die Länge pro kg Lackdraht (Nenndurchmesser und Außendurchmesser nach IEC) ist in der FIW Längentabelle zu finden.
Das Gewicht pro km Lackdraht (Nenndurchmesser und Außendurchmesser nach IEC) ist in der FIW Gewichtstabelle zu finden.
Die gesuchten Werte kg/m oder m/kg eines spezifizierten FIW-Drahtes kann mittels eines Kalkulationstools berechnet werden.
Zulassungen
FIW ist nach verschiedenen Normen zugelassen:
UL für MW85C, UL File OBMW2.E331840
- UL Insulation Systems gemäß UL 1446
- IEC 61558-2-16 für Transformatoren (SMPS) erlaubt die Verwendung von FIW, ähnlich 61558-1
IEC 62368-1 als neue Sicherheitsnorm ersetzt IEC 60950