Noua eră a industriei automobilelor bazate pe energie nouă își asumă dubla misiune de transformare industrială și modernizare, precum și de protejare a mediului atmosferic, ceea ce impulsionează în mare măsură dezvoltarea industrială a cablurilor de înaltă tensiune și a altor accesorii conexe pentru vehiculele electrice, iar producătorii de cabluri și organismele de certificare au investit multă energie în cercetarea și dezvoltarea cablurilor de înaltă tensiune pentru vehiculele electrice. Cablurile de înaltă tensiune pentru vehiculele electrice au cerințe de performanță ridicate în toate aspectele și ar trebui să îndeplinească standardul RoHSb, cerințele standardului UL94V-0 de grad ignifug și performanța ușoară. Această lucrare prezintă materialele și tehnologia de preparare a cablurilor de înaltă tensiune pentru vehiculele electrice.
1. Materialul cablului de înaltă tensiune
(1) Materialul conductor al cablului
În prezent, există două materiale principale pentru stratul conductor al cablului: cuprul și aluminiul. Câteva companii consideră că miezul de aluminiu poate reduce considerabil costurile de producție. Prin adăugarea de cupru, fier, magneziu, siliciu și alte elemente pe baza materialelor din aluminiu pur, prin procese speciale precum sinteza și tratamentul de recoacere, se îmbunătățește conductivitatea electrică, performanța la îndoire și rezistența la coroziune a cablului, pentru a îndeplini cerințele aceleiași capacități de încărcare, pentru a obține același efect ca și conductorii cu miez de cupru sau chiar mai bun. Astfel, costurile de producție sunt reduse considerabil. Cu toate acestea, majoritatea întreprinderilor consideră încă cuprul ca materialul principal al stratului conductor, în primul rând, rezistivitatea cuprului este scăzută, iar apoi, în mare parte, performanțele cuprului sunt mai bune decât cele ale aluminiului la același nivel, cum ar fi capacitatea mare de transport al curentului, pierderea redusă de tensiune, consumul redus de energie și fiabilitatea ridicată. În prezent, selecția conductorilor utilizează în general standardul național 6 conductori moi (alungirea firului de cupru trebuie să fie mai mare de 25%, diametrul monofilamentului este mai mic de 0,30) pentru a asigura moliciunea și rezistența monofilamentului de cupru. Tabelul 1 enumeră standardele care trebuie îndeplinite pentru materialele conductoare de cupru utilizate în mod obișnuit.
(2) Materiale pentru stratul izolator al cablurilor
Mediul intern al vehiculelor electrice este complex, iar în ceea ce privește selecția materialelor izolatoare, pe de o parte, este necesară asigurarea utilizării în siguranță a stratului izolator, iar pe de altă parte, pe cât posibil, alegerea unor materiale ușor de prelucrat și utilizate pe scară largă. În prezent, materialele izolatoare utilizate în mod obișnuit sunt clorura de polivinil (PVC),polietilenă reticulată (XLPE), cauciuc siliconic, elastomer termoplastic (TPE) etc., iar principalele lor proprietăți sunt prezentate în Tabelul 2.
Printre acestea, PVC-ul conține plumb, însă Directiva RoHS interzice utilizarea plumbului, mercurului, cadmiului, cromului hexvalent, eterilor difenil polibromurați (PBDE) și bifenililor polibromurați (PBB) și a altor substanțe nocive, astfel încât în ultimii ani PVC-ul a fost înlocuit de XLPE, cauciuc siliconic, TPE și alte materiale ecologice.
(3) Materialul stratului de ecranare a cablului
Stratul de ecranare este împărțit în două părți: stratul de ecranare semiconductor și stratul de ecranare împletit. Rezistența volumică a materialului de ecranare semiconductor la 20°C și 90°C și după îmbătrânire este un indicator tehnic important pentru măsurarea materialului de ecranare, care determină indirect durata de viață a cablului de înaltă tensiune. Materialele de ecranare semiconductoare comune includ cauciucul etilenă-propilenă (EPR), clorura de polivinil (PVC) șipolietilenă (PE)materiale pe bază de. În cazul în care materia primă nu prezintă niciun avantaj și nivelul calității nu poate fi îmbunătățit pe termen scurt, institutele de cercetare științifică și producătorii de materiale pentru cabluri se concentrează pe cercetarea tehnologiei de procesare și a raportului de compoziție al materialului de ecranare și caută inovații în raportul de compoziție al materialului de ecranare pentru a îmbunătăți performanța generală a cablului.
2. Procesul de pregătire a cablului de înaltă tensiune
(1) Tehnologia firelor conductoare
Procesul de bază al cablurilor a fost dezvoltat de mult timp, așadar există și propriile specificații standard în industrie și întreprinderi. În procesul de tragere a firelor, în funcție de modul de derăsucire a firului simplu, echipamentul de torsionare poate fi împărțit în mașini de derăsucire a firelor, mașini de derăsucire a firelor și mașini de derăsucire/derăsucire a firelor. Datorită temperaturii ridicate de cristalizare a conductorului de cupru, temperatura și timpul de recoacere sunt mai lungi, este potrivit să se utilizeze echipamentul mașinii de derăsucire a firelor pentru a efectua tragere continuă și tragere continuă pe fir pentru a îmbunătăți rata de alungire și fracturare a tragerii firelor. În prezent, cablul de polietilenă reticulată (XLPE) a înlocuit complet cablul de hârtie uleiată între nivelurile de tensiune de 1 și 500 kV. Există două procese comune de formare a conductorilor pentru conductorii XLPE: compactarea circulară și răsucirea firelor. Pe de o parte, miezul firului poate evita temperatura ridicată și presiunea ridicată din conducta reticulată pentru a presa materialul de ecranare și materialul izolator în spațiul dintre firele torsionate și a provoca risipă; Pe de altă parte, poate preveni și infiltrarea apei de-a lungul direcției conductorului pentru a asigura funcționarea în siguranță a cablului. Conductorul de cupru în sine este o structură concentrică de torsiune, produsă în mare parte de mașinile obișnuite de torsiune cu cadru, mașinile de torsiune cu furcă etc. Comparativ cu procesul de compactare circulară, acesta poate asigura formarea rotundă a torsiunii conductorului.
(2) Procesul de producție a izolației cablurilor XLPE
Pentru producerea cablurilor XLPE de înaltă tensiune, reticularea uscată catenară (CCV) și reticularea uscată verticală (VCV) sunt două procese de formare.
(3) Procesul de extrudare
Anterior, producătorii de cabluri foloseau un proces secundar de extrudare pentru a produce miezul izolant al cablului, în primul pas fiind extrudat simultan ecranul conductorului și stratul izolant, apoi reticulat și înfășurat pe jgheabul de cablu, plasat pentru o perioadă de timp și apoi extrudat ecranul izolant. În anii 1970, a apărut un proces de extrudare 1+2 în trei straturi pentru miezul izolant al cablului, permițând finalizarea ecranării și izolației interne și externe într-un singur proces. Procesul extrudează mai întâi ecranul conductorului, după o distanță scurtă (2~5 m), și apoi extrudează izolația și ecranul izolant pe ecranul conductorului în același timp. Cu toate acestea, primele două metode au dezavantaje mari, așa că la sfârșitul anilor 1990, furnizorii de echipamente de producție a cablurilor au introdus un proces de producție de co-extrudare în trei straturi, care extruda simultan ecranarea conductorului, izolația și ecranarea izolantului. În urmă cu câțiva ani, țările străine au lansat, de asemenea, un nou design al capului cilindric al extruderului și al plăcii de plasă curbată, prin echilibrarea presiunii de curgere a cavității capului șurubului pentru a atenua acumularea de material, prelungirea timpului de producție continuu, înlocuirea modificării non-stop a specificațiilor designului capului poate, de asemenea, economisi considerabil costurile de nefuncționare și îmbunătăți eficiența.
3. Concluzie
Vehiculele cu energie nouă au perspective bune de dezvoltare și o piață imensă, necesitând o serie de produse de cabluri de înaltă tensiune cu capacitate de încărcare mare, rezistență la temperaturi ridicate, efect de ecranare electromagnetică, rezistență la îndoire, flexibilitate, durată lungă de viață și alte performanțe excelente, pentru a fi puse în producție și a ocupa piața. Materialul pentru cablurile de înaltă tensiune pentru vehiculele electrice și procesul lor de preparare au perspective largi de dezvoltare. Vehiculele electrice nu pot îmbunătăți eficiența producției și nu pot asigura siguranța în utilizare fără cabluri de înaltă tensiune.
Data publicării: 23 august 2024