Нова ера автомобільної промисловості нової енергії несе подвійну місію промислової трансформації та модернізації та захисту атмосферного середовища, що значною мірою стимулює промисловий розвиток високовольтних кабелів та інших супутніх аксесуарів для електромобілів, а виробники кабелів та органи сертифікації мають вклав багато енергії в дослідження та розробку високовольтних кабелів для електромобілів. Кабелі високої напруги для електромобілів мають високі вимоги до продуктивності в усіх аспектах і повинні відповідати стандарту RoHSb, вимогам стандарту вогнезахисного класу UL94V-0 і м’яким характеристикам. Ця стаття представляє матеріали та технологію виготовлення високовольтних кабелів для електромобілів.
1. Матеріал високовольтного кабелю
(1) Матеріал провідника кабелю
В даний час існує два основні матеріали шару провідника кабелю: мідь і алюміній. Кілька компаній вважають, що алюмінієвий сердечник може значно знизити витрати на виробництво, додаючи мідь, залізо, магній, кремній та інші елементи на основі чистих алюмінієвих матеріалів за допомогою спеціальних процесів, таких як синтез і відпал, покращуючи електропровідність, згинання продуктивність і стійкість до корозії кабелю, щоб відповідати вимогам тієї самої навантажувальної здатності, щоб досягти такого ж ефекту, як провідники з мідною жилою, або навіть краще. Таким чином, вартість виробництва значно економиться. Однак більшість підприємств все ще вважають мідь основним матеріалом шару провідника, перш за все, питомий опір міді низький, а потім більшість характеристик міді кращі, ніж у алюмінію на тому ж рівні, наприклад, великий струм пропускна здатність, низька втрата напруги, низьке споживання енергії та висока надійність. В даний час для вибору провідників зазвичай використовується національний стандарт із 6 м’яких провідників (подовження одного мідного дроту має бути більше 25%, діаметр мононитки менше 0,30), щоб забезпечити м’якість і міцність мідної мононитки. У таблиці 1 наведено стандарти, яким мають відповідати мідні провідники, які зазвичай використовуються.
(2) Матеріали ізоляційного шару кабелів
Внутрішнє середовище електричних транспортних засобів є складним, у виборі ізоляційних матеріалів, з одного боку, щоб забезпечити безпечне використання ізоляційного шару, з іншого боку, наскільки це можливо, щоб вибрати легку обробку та широко використовувані матеріали. В даний час широко використовуваними ізоляційними матеріалами є полівінілхлорид (ПВХ),зшитий поліетилен (XLPE), силіконова гума, термопластичний еластомер (TPE) тощо, а їх основні властивості наведені в таблиці 2.
Серед них ПВХ містить свинець, але Директива RoHS забороняє використання свинцю, ртуті, кадмію, шестивалентного хрому, полібромованих дифенілових ефірів (PBDE) і полібромованих біфенілів (PBB) та інших шкідливих речовин, тому останніми роками ПВХ було замінено на XLPE, силіконова гума, TPE та інші екологічно чисті матеріали.
(3) Матеріал екрануючого шару кабелю
Екрануючий шар розділений на дві частини: напівпровідний екрануючий шар і плетений екрануючий шар. Питомий об’ємний опір напівпровідникового екрануючого матеріалу при 20 °C і 90 °C і після старіння є важливим технічним показником для вимірювання екрануючого матеріалу, який опосередковано визначає термін служби високовольтного кабелю. Звичайні напівпровідникові екрануючі матеріали включають етилен-пропіленовий каучук (EPR), полівінілхлорид (PVC) таполіетилен (PE)матеріали на основі. У випадку, якщо сировина не має переваг і рівень якості не може бути покращений у короткостроковій перспективі, науково-дослідні установи та виробники кабельних матеріалів зосереджуються на дослідженні технології обробки та співвідношення формули екрануючого матеріалу та шукають інновації в композиційне співвідношення екрануючого матеріалу для покращення загальних характеристик кабелю.
2. Процес підготовки кабелю високої напруги
(1) Технологія провідників
Основний процес кабелю розроблено протягом тривалого часу, тому в промисловості та на підприємствах існують також власні стандартні специфікації. У процесі волочіння дроту, відповідно до режиму розкручування одного дроту, обладнання для скручування можна розділити на машину для розкручування, машину для розкручування та машину для розкручування/розкручування. Через високу температуру кристалізації мідного провідника, температуру та час відпалу є довшими, доцільно використовувати обладнання для розкручування багатожильної машини для здійснення безперервного витягування та безперервного витягування monwire для покращення подовження та швидкості руйнування дроту. В даний час кабель із зшитого поліетилену (XLPE) повністю замінив кабель з олійного паперу між рівнями напруги від 1 до 500 кВ. Існує два загальних процеси формування провідників для провідників з зшитого поліетилену: кругове ущільнення та скручування дроту. З одного боку, сердечник дроту може уникнути високої температури та високого тиску в зшитому трубопроводі, щоб втиснути свій екрануючий та ізоляційний матеріал у розрив багатожильного дроту та спричинити відходи; З іншого боку, це також може запобігти проникненню води вздовж напрямку провідника, щоб забезпечити безпечну роботу кабелю. Сам мідний провідник є концентричною скручуваною структурою, яка здебільшого виготовляється за допомогою звичайної каркасно-кручувальної машини, вилочно-кручувальної машини тощо. Порівняно з процесом кругового ущільнення, це може забезпечити кругле формування скручування провідника.
(2) Процес виробництва кабельної ізоляції з зшитого поліетилену
Для виробництва високовольтного кабелю з зшитого поліетилену (XLPE) сухим зшиванням контактної мережі (CCV) і сухим вертикальним зшиванням (VCV) є два процеси формування.
(3) Процес екструзії
Раніше виробники кабелю використовували вторинний процес екструзії для виготовлення серцевини ізоляції кабелю, перший етап одночасно екструзії екрана провідника та ізоляційного шару, а потім зшивання та намотування на кабельний лоток, розміщення на певний період часу, а потім екструзія ізоляційний щит. У 1970-х роках в ізольованому сердечнику дроту з’явився тришаровий процес екструзії 1+2, що дозволило виконати внутрішнє та зовнішнє екранування та ізоляцію в одному процесі. У процесі спочатку екструдується екран провідника, після невеликої відстані (2~5 м), а потім одночасно екструдується ізоляція та ізоляційний екран на екрані провідника. Однак перші два методи мають значні недоліки, тому наприкінці 1990-х постачальники кабельного обладнання запровадили тришаровий коекструзійний виробничий процес, який екструдував екран провідника, ізоляцію та екран ізоляції одночасно. Кілька років тому іноземні країни також запустили нову конструкцію стовбура екструдера та вигнутої сітчастої пластини, збалансувавши тиск потоку в порожнині головки гвинта, щоб зменшити накопичення матеріалу, подовжити час безперервного виробництва, замінивши безперервну зміну специфікацій конструкція головки також може значно заощадити витрати на простої та підвищити ефективність.
3. Висновок
Нові енергетичні транспортні засоби мають гарні перспективи розвитку та величезний ринок, потребують серії високовольтних кабельних виробів із високою навантажувальною здатністю, високотемпературною стійкістю, ефектом електромагнітного екранування, стійкістю до згинання, гнучкістю, тривалим терміном служби та іншими чудовими характеристиками для виробництва та займають ринку. Матеріал високовольтного кабелю електромобіля та процес його підготовки мають широкі перспективи розвитку. Електромобіль не може підвищити ефективність виробництва та забезпечити безпеку використання без високовольтного кабелю.
Час публікації: 23 серпня 2024 р