Нова ера аутомобилске индустрије нове енергије носи двоструку мисију индустријске трансформације и надоградње и заштите атмосферског окружења, што у великој мери покреће индустријски развој високонапонских каблова и друге сродне додатне опреме за електрична возила, а произвођачи каблова и сертификациона тела уложили су много енергије у истраживање и развој високонапонских каблова за електрична возила. Високонапонски каблови за електрична возила имају високе захтеве за перформансе у свим аспектима и треба да испуњавају RoHSb стандард, захтеве стандарда UL94V-0 за отпорност на пламен и меке перформансе. Овај рад представља материјале и технологију припреме високонапонских каблова за електрична возила.
1. Материјал кабла високог напона
(1) Материјал проводника кабла
Тренутно постоје два главна материјала за слој проводника кабла: бакар и алуминијум. Неке компаније сматрају да алуминијумско језгро може значајно смањити трошкове производње. Додавањем бакра, гвожђа, магнезијума, силицијума и других елемената на основу чистог алуминијумског материјала, посебним процесима као што су синтеза и третман жарења, побољшава се електрична проводљивост, перформансе савијања и отпорност кабла на корозију, како би се испунили захтеви истог капацитета оптерећења и постигао исти ефекат као код бакарних језграстих проводника или чак и бољи. На тај начин се значајно уштеде трошкови производње. Међутим, већина предузећа и даље сматра бакар главним материјалом проводног слоја. Пре свега, отпорност бакра је ниска, а затим и већина перформанси бакра је боља од алуминијума на истом нивоу, као што су велика носивост струје, мали губитак напона, ниска потрошња енергије и велика поузданост. Тренутно се за избор проводника генерално користи национални стандард 6 меких проводника (издужење једне бакарне жице мора бити веће од 25%, пречник монофиламента је мањи од 0,30) како би се осигурала мекоћа и жилавост бакарног монофиламента. Табела 1 наводи стандарде које морају испунити уобичајено коришћени материјали бакарних проводника.
(2) Материјали изолационог слоја каблова
Унутрашње окружење електричних возила је сложено, при избору изолационих материјала, с једне стране, осигурава се безбедна употреба изолационог слоја, а с друге стране, колико год је то могуће, треба одабрати материјале који се лако обрађују и широко користе. Тренутно се најчешће користе поливинилхлорид (PVC),умрежени полиетилен (XLPE), силиконска гума, термопластични еластомер (ТПЕ) итд., а њихова главна својства су приказана у Табели 2.
Међу њима, ПВЦ садржи олово, али RoHS директива забрањује употребу олова, живе, кадмијума, хексавалентног хрома, полибромованих дифенил етара (ПБДЕ) и полибромованих бифенила (ПББ) и других штетних супстанци, па је ПВЦ последњих година замењен XLPE-ом, силиконском гумом, TPE-ом и другим еколошки прихватљивим материјалима.
(3) Материјал заштитног слоја кабла
Заштитни слој је подељен на два дела: полупроводни заштитни слој и плетени заштитни слој. Запреминска отпорност полупроводног заштитног материјала на 20°C и 90°C и након старења је важан технички показатељ за мерење заштитног материјала, који индиректно одређује век трајања високонапонског кабла. Уобичајени полупроводни заштитни материјали укључују етилен-пропиленску гуму (EPR), поливинилхлорид (PVC) и...полиетилен (ПЕ)материјали на бази. У случају да сировина нема предност и да се ниво квалитета не може побољшати у кратком року, научне истраживачке институције и произвођачи кабловског материјала фокусирају се на истраживање технологије обраде и односа формуле заштитног материјала и траже иновације у односу састава заштитног материјала како би побољшали укупне перформансе кабла.
2. Процес припреме кабла високог напона
(1) Технологија проводних жица
Основни процес производње кабла је развијен дуго времена, тако да постоје и сопствене стандардне спецификације у индустрији и предузећима. У процесу вучења жице, према начину одмотавања једне жице, опрема за увијање може се поделити на машину за одмотавање увијања, машину за одмотавање увијања и машину за одмотавање/одмотавање увијања. Због високе температуре кристализације бакарног проводника, температуре и времена жарења су дужи, па је прикладно користити машину за одмотавање увијања за континуирано вучење и континуирано вучење једножилне жице како би се побољшало издужење и брзина ломљења вучења жице. Тренутно, умрежени полиетиленски кабл (XLPE) је потпуно заменио кабл од уљаног папира између напона од 1 до 500 kV. Постоје два уобичајена процеса обликовања проводника за XLPE проводнике: кружно сабијање и увијање жице. С једне стране, језгро жице може избећи високу температуру и висок притисак у умреженом цевоводу да би се његов заштитни материјал и изолациони материјал притиснули у размак између увијане жице и проузроковали отпад; С друге стране, такође може спречити продирање воде дуж правца проводника како би се осигурао безбедан рад кабла. Сам бакарни проводник је концентрична структура наслага, која се углавном производи обичном машином за оквирно наслагање, машином за виљушкасто наслагање итд. У поређењу са процесом кружног сабијања, може осигурати округло формирање наслага проводника.
(2) Процес производње кабловске изолације од XLPE материјала
За производњу високонапонског XLPE кабла, користе се два процеса обликовања: суво умрежавање контактном линијом (CCV) и вертикално суво умрежавање (VCV).
(3) Процес екструзије
Раније су произвођачи каблова користили секундарни процес екструзије за производњу језгра изолације кабла, при чему је први корак истовремено екструзија проводног штита и слоја изолације, а затим умрежавање и навијање на кабловски носач, постављање на одређено време, а затим екструзија изолационог штита. Током 1970-их, појавио се 1+2 трослојни процес екструзије у изолованом жичаном језгру, омогућавајући да се унутрашња и спољашња заштита и изолација заврше у једном процесу. Процес прво екструдира проводни штит, након кратке удаљености (2~5м), а затим истовремено екструдира изолацију и изолациони штит на проводни штит. Међутим, прве две методе имају велике недостатке, па су крајем 1990-их добављачи опреме за производњу каблова увели трослојни коекструзиони производни процес, који истовремено екструдира проводни штит, изолацију и изолациони штит. Пре неколико година, стране земље су такође лансирале нови дизајн главе екструдера и закривљене мрежасте плоче, балансирањем притиска протока у шупљини главе завртња како би се ублажило накупљање материјала, продужило време континуиране производње, заменом непрекидне промене спецификација дизајна главе такође се могу значајно уштедети трошкови застоја и побољшати ефикасност.
3. Закључак
Нова енергетска возила имају добре развојне изгледе и огромно тржиште, потребна им је серија високонапонских кабловских производа са високом носивошћу, отпорношћу на високе температуре, електромагнетним заштитом, отпорношћу на савијање, флексибилношћу, дугим веком трајања и другим одличним перформансама за производњу и заузимање тржишта. Материјал за високонапонске каблове електричних возила и процес њихове припреме имају широке развојне изгледе. Електрична возила не могу побољшати ефикасност производње и осигурати безбедност употребе без високонапонског кабла.
Време објаве: 23. август 2024.