La nova era de la indústria automobilística de nova energia assumeix la doble missió de transformació industrial i modernització i protecció de l'entorn atmosfèric, cosa que impulsa en gran mesura el desenvolupament industrial de cables d'alta tensió i altres accessoris relacionats per a vehicles elèctrics, i els fabricants de cables i els organismes de certificació han invertit molta energia en la investigació i el desenvolupament de cables d'alta tensió per a vehicles elèctrics. Els cables d'alta tensió per a vehicles elèctrics tenen requisits d'alt rendiment en tots els aspectes i han de complir amb l'estàndard RoHSb, els requisits de l'estàndard UL94V-0 de grau ignífug i el rendiment suau. Aquest article presenta els materials i la tecnologia de preparació dels cables d'alta tensió per a vehicles elèctrics.
1. El material del cable d'alta tensió
(1) Material conductor del cable
Actualment, hi ha dos materials principals per a la capa conductora de cable: coure i alumini. Algunes empreses pensen que el nucli d'alumini pot reduir considerablement els seus costos de producció. En afegir coure, ferro, magnesi, silici i altres elements a partir de materials d'alumini pur, mitjançant processos especials com la síntesi i el tractament de recuit, es millora la conductivitat elèctrica, el rendiment de flexió i la resistència a la corrosió del cable, per tal de complir els requisits de la mateixa capacitat de càrrega, per aconseguir el mateix efecte que els conductors de nucli de coure o fins i tot millor. Així, s'estalvia considerablement el cost de producció. Tanmateix, la majoria de les empreses encara consideren el coure com el material principal de la capa conductora. En primer lloc, la resistivitat del coure és baixa i, a més, la major part del rendiment del coure és millor que el de l'alumini al mateix nivell, com ara una gran capacitat de càrrega de corrent, baixa pèrdua de tensió, baix consum d'energia i una forta fiabilitat. Actualment, la selecció de conductors generalment utilitza l'estàndard nacional 6 conductors tous (l'allargament del cable de coure individual ha de ser superior al 25%, el diàmetre del monofilament és inferior a 0,30) per garantir la suavitat i la duresa del monofilament de coure. La taula 1 enumera els estàndards que han de complir els materials conductors de coure d'ús comú.
(2) Materials de capa aïllant dels cables
L'entorn intern dels vehicles elèctrics és complex. Pel que fa a la selecció de materials aïllants, d'una banda, cal garantir l'ús segur de la capa d'aïllament i, de l'altra, cal triar, en la mesura del possible, materials de processament fàcils i àmpliament utilitzats. Actualment, els materials aïllants més utilitzats són el clorur de polivinil (PVC),polietilè reticulat (XLPE), cautxú de silicona, elastòmer termoplàstic (TPE), etc., i les seves principals propietats es mostren a la Taula 2.
Entre ells, el PVC conté plom, però la Directiva RoHS prohibeix l'ús de plom, mercuri, cadmi, crom hexvalent, èters difenílics polibromats (PBDE) i bifenils polibromats (PBB) i altres substàncies nocives, per la qual cosa en els darrers anys el PVC ha estat substituït per XLPE, cautxú de silicona, TPE i altres materials respectuosos amb el medi ambient.
(3) Material de la capa de blindatge del cable
La capa de blindatge es divideix en dues parts: capa de blindatge semiconductora i capa de blindatge trenada. La resistivitat volumètrica del material de blindatge semiconductor a 20 °C i 90 °C i després de l'envelliment és un índex tècnic important per mesurar el material de blindatge, que determina indirectament la vida útil del cable d'alta tensió. Els materials de blindatge semiconductors comuns inclouen el cautxú d'etilè-propilè (EPR), el clorur de polivinil (PVC) ipolietilè (PE)materials a base de materials. En cas que la matèria primera no tingui cap avantatge i el nivell de qualitat no es pugui millorar a curt termini, les institucions de recerca científica i els fabricants de materials per a cables se centren en la investigació de la tecnologia de processament i la relació de fórmula del material de blindatge, i busquen innovació en la relació de composició del material de blindatge per millorar el rendiment general del cable.
2. Procés de preparació del cable d'alta tensió
(1) Tecnologia de fil conductor
El procés bàsic del cable s'ha desenvolupat durant molt de temps, per la qual cosa també hi ha les seves pròpies especificacions estàndard a la indústria i les empreses. En el procés de trefilatge, segons el mode de desenroscat d'un sol cable, l'equip de cordat es pot dividir en màquina de desenroscat, màquina de desenroscat i màquina de desenroscat/desenroscat. A causa de l'alta temperatura de cristal·lització del conductor de coure, la temperatura i el temps de recuit són més llargs, és apropiat utilitzar l'equip de màquina de desenroscat per dur a terme estirament continu i estirament continu de cable per millorar l'allargament i la taxa de fractura del trefilatge. Actualment, el cable de polietilè reticulat (XLPE) ha substituït completament el cable de paper d'oli entre els nivells de tensió d'1 i 500 kV. Hi ha dos processos comuns de formació de conductors per als conductors XLPE: compactació circular i torsió de cable. D'una banda, el nucli del cable pot evitar l'alta temperatura i l'alta pressió a la canonada reticulada per pressionar el seu material de blindatge i material d'aïllament a l'espai del cable trenat i causar residus; D'altra banda, també pot evitar la infiltració d'aigua al llarg de la direcció del conductor per garantir el funcionament segur del cable. El conductor de coure en si és una estructura de cordat concèntrica, que es produeix principalment amb màquines de cordat de marc ordinàries, màquines de cordat de forquilla, etc. En comparació amb el procés de compactació circular, pot garantir la formació rodona del conductor.
(2) Procés de producció d'aïllament de cables XLPE
Per a la producció de cable XLPE d'alta tensió, la reticulació seca catenària (CCV) i la reticulació seca vertical (VCV) són dos processos de conformació.
(3) Procés d'extrusió
Anteriorment, els fabricants de cables utilitzaven un procés d'extrusió secundària per produir un nucli d'aïllament de cable, el primer pas alhora extrudia el blindatge del conductor i la capa d'aïllament, i després es reticulava i s'enrotllava a la safata de cables, es col·locava durant un període de temps i després s'extrudia el blindatge aïllant. Durant la dècada de 1970, va aparèixer un procés d'extrusió de tres capes 1+2 al nucli de cable aïllat, permetent completar el blindatge i l'aïllament interns i externs en un sol procés. El procés primer extrudia el blindatge del conductor, després d'una curta distància (2~5 m), i després extrudia l'aïllament i el blindatge aïllant sobre el blindatge del conductor alhora. Tanmateix, els dos primers mètodes tenen grans inconvenients, per la qual cosa a finals de la dècada de 1990, els proveïdors d'equips de producció de cables van introduir un procés de producció de coextrusió de tres capes, que extrudia el blindatge del conductor, l'aïllament i el blindatge aïllant alhora. Fa uns anys, els països estrangers també van llançar un nou disseny de capçal de barril d'extrusora i placa de malla corba, equilibrant la pressió de flux de la cavitat del capçal del cargol per alleujar l'acumulació de material, allargant el temps de producció continu, substituint el canvi continu de les especificacions del disseny del capçal també pot estalviar considerablement costos de temps d'inactivitat i millorar l'eficiència.
3. Conclusió
Els vehicles de nova energia tenen bones perspectives de desenvolupament i un mercat enorme, i necessiten una sèrie de productes de cable d'alta tensió amb alta capacitat de càrrega, alta resistència a la temperatura, efecte de blindatge electromagnètic, resistència a la flexió, flexibilitat, llarga vida útil i altres excel·lents rendiments per a la producció i l'ocupació del mercat. El material del cable d'alta tensió per a vehicles elèctrics i el seu procés de preparació tenen àmplies perspectives de desenvolupament. El vehicle elèctric no pot millorar l'eficiència de la producció ni garantir la seguretat en l'ús sense cable d'alta tensió.
Data de publicació: 23 d'agost de 2024