Nowa era przemysłu motoryzacyjnego opartego na nowych źródłach energii stawia przed przemysłem dwie misje: transformację przemysłową, modernizację i ochronę środowiska atmosferycznego, co w znacznym stopniu napędza rozwój przemysłowy kabli wysokiego napięcia i innych powiązanych akcesoriów do pojazdów elektrycznych. Producenci kabli i jednostki certyfikujące zainwestowały wiele energii w badania i rozwój kabli wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych. Kable wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych mają wysokie wymagania eksploatacyjne pod każdym względem i powinny spełniać normę RoHSb, wymagania dotyczące stopnia ognioodporności UL94V-0 oraz wymagania dotyczące właściwości miękkich. Niniejszy artykuł przedstawia materiały i technologię przygotowania kabli wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych.
1. Materiał kabla wysokiego napięcia
(1) Materiał przewodzący kabel
Obecnie istnieją dwa główne materiały warstwy przewodzącej kabla: miedź i aluminium. Niektóre firmy uważają, że rdzeń aluminiowy może znacznie obniżyć koszty produkcji, dodając miedź, żelazo, magnez, krzem i inne pierwiastki na bazie czystego aluminium, poprzez specjalne procesy, takie jak synteza i wyżarzanie, poprawiając przewodność elektryczną, odporność na zginanie i odporność na korozję kabla, aby spełnić wymagania dotyczące tej samej nośności, aby osiągnąć ten sam efekt co przewody z rdzeniem miedzianym, a nawet lepszy. W ten sposób koszty produkcji są znacznie niższe. Jednak większość przedsiębiorstw nadal uważa miedź za główny materiał warstwy przewodzącej, przede wszystkim dlatego, że miedź ma niską rezystywność, a następnie większość parametrów miedzi jest lepsza niż aluminium na tym samym poziomie, na przykład dużą obciążalność prądową, niskie straty napięcia, niskie zużycie energii i wysoką niezawodność. Obecnie dobór przewodów odbywa się zazwyczaj zgodnie z krajową normą 6 dotyczącą przewodów miękkich (wydłużenie pojedynczego drutu miedzianego musi być większe niż 25%, a średnica żyły głównej mniejszej niż 0,30), aby zapewnić miękkość i wytrzymałość żyły głównej miedzi. Tabela 1 zawiera listę norm, które muszą być spełnione dla powszechnie stosowanych materiałów na przewody miedziane.
(2) Materiały warstw izolacyjnych kabli
Środowisko wewnętrzne pojazdów elektrycznych jest złożone, co wymaga doboru materiałów izolacyjnych, z jednej strony, aby zapewnić bezpieczne użytkowanie warstwy izolacyjnej, z drugiej strony, aby w miarę możliwości wybierać materiały łatwe w obróbce i powszechnie stosowane. Obecnie powszechnie stosowanymi materiałami izolacyjnymi są polichlorek winylu (PCW),usieciowany polietylen (XLPE), kauczuku silikonowego, elastomeru termoplastycznego (TPE) itp., a ich główne właściwości przedstawiono w tabeli 2.
Wśród nich PVC zawiera ołów, ale dyrektywa RoHS zabrania stosowania ołowiu, rtęci, kadmu, sześciowartościowego chromu, polibromowanych eterów difenylowych (PBDE) i polibromowanych bifenyli (PBB) oraz innych szkodliwych substancji. Dlatego w ostatnich latach PVC zostało zastąpione XLPE, gumą silikonową, TPE i innymi materiałami przyjaznymi dla środowiska.
(3) Materiał warstwy ekranującej kabel
Warstwa ekranująca składa się z dwóch części: półprzewodzącej warstwy ekranującej i plecionej warstwy ekranującej. Rezystywność skrośna półprzewodzącego materiału ekranującego w temperaturach 20°C i 90°C oraz po starzeniu jest ważnym wskaźnikiem technicznym do pomiaru materiału ekranującego, który pośrednio określa żywotność kabla wysokiego napięcia. Typowe półprzewodzące materiały ekranujące obejmują kauczuk etylenowo-propylenowy (EPR), polichlorek winylu (PCW) ipolietylen (PE)W przypadku, gdy surowiec nie ma przewagi, a poziomu jakości nie da się poprawić w krótkim czasie, instytucje naukowo-badawcze i producenci materiałów kablowych koncentrują się na badaniach technologii przetwarzania i składu materiału ekranującego oraz poszukują innowacji w zakresie składu materiału ekranującego, aby poprawić ogólną wydajność kabla.
2. Proces przygotowania kabla wysokiego napięcia
(1) Technologia żyły przewodzącej
Podstawowy proces produkcji kabli jest opracowywany od dawna, dlatego też w przemyśle i przedsiębiorstwach obowiązują standardowe specyfikacje. W procesie ciągnienia drutu, w zależności od sposobu rozkręcania pojedynczego drutu, urządzenia do skręcania można podzielić na skręcarki, skręcarki i skręcarki z funkcją rozkręcania/rozkręcania. Ze względu na wysoką temperaturę krystalizacji przewodu miedzianego, dłuższą temperaturę i czas wyżarzania, celowe jest użycie skręcarek do ciągłego przeciągania i ciągłego przeciągania drutu, aby poprawić wydłużenie i szybkość pękania podczas ciągnienia drutu. Obecnie kabel z polietylenu usieciowanego (XLPE) całkowicie zastąpił kabel papierowo-olejowy w zakresie napięć od 1 do 500 kV. Istnieją dwa powszechne procesy formowania przewodów XLPE: zagęszczanie kołowe i skręcanie drutu. Z jednej strony, rdzeń przewodu zapobiega działaniu wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia w rurociągu usieciowanym, co prowadzi do wciskania materiału ekranującego i izolacyjnego w szczelinę między przewodami, powodując straty. Z drugiej strony, zapobiega on również przedostawaniu się wody wzdłuż przewodu, zapewniając bezpieczną pracę kabla. Sam przewód miedziany ma strukturę koncentryczną, produkowaną głównie za pomocą tradycyjnych skręcarek ramowych, skręcarek widełkowych itp. W porównaniu z procesem zagęszczania kołowego, zapewnia on okrągłe ułożenie przewodu.
(2) Proces produkcji izolacji kabli XLPE
W produkcji kabli XLPE wysokiego napięcia stosuje się dwa procesy formowania: sieciowanie suche sieciowe sieciowe sieci trakcyjnej (CCV) i sieciowanie suche sieciowe pionowe sieciowe ...
(3) Proces wytłaczania
Wcześniej producenci kabli stosowali proces wtórnego wytłaczania do produkcji rdzenia izolacyjnego kabla, w pierwszym etapie jednocześnie wytłaczano ekran przewodu i warstwę izolacyjną, a następnie usieciowano i nawinięto na korytko kablowe, umieszczono na pewien czas, a następnie wytłaczano ekran izolacyjny. W latach 70. pojawił się trójwarstwowy proces wytłaczania 1+2 w izolowanym rdzeniu przewodu, umożliwiający wykonanie wewnętrznego i zewnętrznego ekranowania oraz izolacji w jednym procesie. Proces najpierw wytłacza ekran przewodu, po krótkim odcinku (2~5 m), a następnie wytłacza izolację i ekran izolacyjny na ekranie przewodu w tym samym czasie. Jednak pierwsze dwie metody mają poważne wady, więc pod koniec lat 90. dostawcy urządzeń do produkcji kabli wprowadzili trójwarstwowy proces współwytłaczania, który wytłaczał ekran przewodu, izolację i ekranowanie izolacji w tym samym czasie. Kilka lat temu kraje zagraniczne również wprowadziły na rynek nową głowicę cylindra wytłaczarki i zakrzywioną płytę siatkową, które poprzez zrównoważenie ciśnienia przepływu w gnieździe głowicy ślimaka, zmniejszają gromadzenie się materiału, wydłużają czas ciągłej produkcji, zastępując nieustanną zmianę specyfikacji konstrukcji głowicy, co może również znacznie obniżyć koszty przestojów i poprawić wydajność.
3. Wnioski
Pojazdy elektryczne mają dobre perspektywy rozwoju i ogromny rynek zbytu, dlatego też potrzebują serii kabli wysokiego napięcia o wysokiej obciążalności, odporności na wysokie temperatury, właściwościach ekranowania elektromagnetycznego, odporności na zginanie, elastyczności, długiej żywotności i innych doskonałych parametrach, które będą dostępne w produkcji i będą zajmować dominującą pozycję na rynku. Materiały do produkcji kabli wysokiego napięcia w pojazdach elektrycznych i proces ich przygotowania mają szerokie perspektywy rozwoju. Pojazdy elektryczne nie mogą poprawić wydajności produkcji ani zapewnić bezpieczeństwa użytkowania bez kabli wysokiego napięcia.
Czas publikacji: 23-08-2024