Nova era automobilske industrije nove energije nosi dvostruku misiju industrijske transformacije i nadogradnje i zaštite atmosferskog okruženja, što uvelike pokreće industrijski razvoj visokonaponskih kablova i ostalih pratećih dodataka za električna vozila, a proizvođači kablova i certifikaciona tijela imaju uložio mnogo energije u istraživanje i razvoj visokonaponskih kablova za električna vozila. Visokonaponski kablovi za električna vozila imaju visoke zahtjeve za performanse u svim aspektima, i trebali bi zadovoljiti RoHSb standard, zahtjeve standarda otpornosti na plamen UL94V-0 i meke performanse. Ovaj rad predstavlja materijale i tehnologiju pripreme visokonaponskih kablova za električna vozila.
1. Materijal visokonaponskog kabla
(1) Materijal provodnika kabla
Trenutno postoje dva glavna materijala sloja provodnika kablova: bakar i aluminijum. Nekoliko kompanija smatra da aluminijumska jezgra može u velikoj meri smanjiti troškove proizvodnje, dodavanjem bakra, gvožđa, magnezijuma, silicijuma i drugih elemenata na bazi čistih aluminijumskih materijala, kroz posebne procese kao što su sinteza i obrada žarenjem, poboljšavaju električnu provodljivost, savijanje performanse i otpornost na koroziju kabla, kako bi se zadovoljili zahtjevi istog nosivosti, kako bi se postigao isti učinak kao provodnici s bakrenim jezgrom ili čak i bolji. Dakle, troškovi proizvodnje su uvelike ušteđeni. Međutim, većina preduzeća još uvijek smatra bakar glavnim materijalom sloja provodnika, prije svega, otpornost bakra je niska, a zatim je većina performansi bakra bolja od one od aluminija na istom nivou, kao što je velika struja nosivost, mali gubitak napona, niska potrošnja energije i velika pouzdanost. Trenutno, izbor provodnika uglavnom koristi nacionalni standard 6 mekih provodnika (izduženje jedne bakarne žice mora biti veće od 25%, prečnik monofilamenta je manji od 0,30) kako bi se osigurala mekoća i žilavost bakarnog monofilamenta. Tabela 1 navodi standarde koji se moraju ispuniti za najčešće korištene materijale bakrenih vodiča.
(2) Materijali izolacionog sloja kablova
Unutrašnje okruženje električnih vozila je složeno, u izboru izolacionih materijala, s jedne strane, kako bi se osigurala sigurna upotreba izolacionog sloja, s druge strane, što je više moguće da se izaberu laki obrada i materijali široke upotrebe. Trenutno, najčešće korišteni izolacijski materijali su polivinil hlorid (PVC),umreženi polietilen (XLPE), silikonska guma, termoplastični elastomer (TPE) itd., a njihova glavna svojstva prikazana su u tabeli 2.
Među njima, PVC sadrži olovo, ali RoHS direktiva zabranjuje upotrebu olova, žive, kadmijuma, heksavalentnog hroma, polibromiranih difenil etera (PBDE) i polibromiranih bifenila (PBB) i drugih štetnih supstanci, pa je posljednjih godina PVC zamijenjen XLPE, silikonska guma, TPE i drugi ekološki prihvatljivi materijali.
(3) Materijal sloja za zaštitu kabla
Zaštitni sloj je podijeljen na dva dijela: poluprovodni zaštitni sloj i pleteni zaštitni sloj. Volumenska otpornost poluprovodnog zaštitnog materijala na 20°C i 90°C i nakon starenja je važan tehnički indeks za mjerenje zaštitnog materijala, koji indirektno određuje vijek trajanja visokonaponskog kabla. Uobičajeni poluprovodljivi materijali za zaštitu uključuju etilen-propilen gumu (EPR), polivinil hlorid (PVC) ipolietilen (PE)materijali na bazi. U slučaju da sirovina nema prednost i da se nivo kvaliteta ne može poboljšati u kratkom roku, naučno-istraživačke institucije i proizvođači kablovskog materijala fokusiraju se na istraživanje tehnologije obrade i formule omjera zaštitnog materijala, te traže inovacije u omjer sastava zaštitnog materijala za poboljšanje ukupnih performansi kabela.
2. Proces pripreme visokonaponskog kabla
(1) Tehnologija provodnika
Osnovni proces kablova je dugo razvijen, tako da postoje i sopstvene standardne specifikacije u industriji i preduzećima. U procesu izvlačenja žice, prema načinu odmotavanja jedne žice, oprema za uvijanje može se podijeliti na mašinu za uvijanje, mašinu za odmotavanje i mašinu za odmotavanje/odvrtanje. Zbog visoke temperature kristalizacije bakrenog vodiča, temperatura i vrijeme žarenja su duži, prikladno je koristiti opremu stroja za odmotavanje za izvođenje kontinuiranog povlačenja i kontinuiranog povlačenja monwire kako bi se poboljšalo izduživanje i stopa loma izvlačenja žice. Trenutno je umreženi polietilenski kabl (XLPE) u potpunosti zamenio kabl od uljanog papira između napona od 1 do 500 kV. Postoje dva uobičajena procesa formiranja provodnika za XLPE provodnike: kružno sabijanje i uvijanje žice. S jedne strane, jezgro žice može izbjeći visoku temperaturu i visoki tlak u umreženom cjevovodu kako bi pritisnuo svoj zaštitni materijal i izolacijski materijal u procjep žice i uzrokovao otpad; S druge strane, također može spriječiti infiltraciju vode duž smjera provodnika kako bi se osigurao siguran rad kabela. Sam bakreni provodnik je koncentrična struktura upredanja, koja se uglavnom proizvodi pomoću običnog stroja za umotavanje okvira, stroja za umotavanje viljuški, itd. U usporedbi s postupkom kružnog zbijanja, može osigurati okruglo formiranje provodnika.
(2) Proces proizvodnje izolacije kablova od XLPE
Za proizvodnju visokonaponskog XLPE kabla, suvo umrežavanje lančane mreže (CCV) i vertikalno suvo umrežavanje (VCV) su dva procesa formiranja.
(3) Proces ekstruzije
Ranije su proizvođači kablova koristili sekundarni proces ekstruzije za proizvodnju izolacionog jezgra kabla, prvi korak istovremeno ekstruzionog provodnika i izolacionog sloja, a zatim umreženi i namotani na nosač kablova, postavljen na određeno vreme, a zatim ekstruzija izolacioni štit. Tokom 1970-ih, 1+2 troslojni proces ekstruzije pojavio se u izolovanoj žičanoj jezgri, što je omogućilo da se unutrašnja i spoljašnja zaštita i izolacija završe u jednom procesu. Proces prvo ekstrudira oklop provodnika, nakon kratke udaljenosti (2~5m), a zatim istovremeno ekstrudira izolaciju i izolacijski štit na oklop provodnika. Međutim, prve dvije metode imaju velike nedostatke, pa su krajem 1990-ih dobavljači opreme za proizvodnju kablova uveli proces proizvodnje troslojne koekstruzije, koji je istovremeno ekstrudirao zaštitu vodiča, izolaciju i izolacijsku zaštitu. Prije nekoliko godina, strane zemlje su također lansirale novu glavu cijevi ekstrudera i dizajn zakrivljene mrežaste ploče, balansirajući pritisak protoka u šupljini glave vijka kako bi se ublažilo nakupljanje materijala, produžilo vrijeme kontinuirane proizvodnje, zamjenjujući neprekidnu promjenu specifikacija dizajn glave takođe može značajno uštedjeti troškove zastoja i poboljšati efikasnost.
3. Zaključak
Nova energetska vozila imaju dobre izglede za razvoj i ogromno tržište, potrebna im je serija visokonaponskih kablovskih proizvoda sa visokim kapacitetom opterećenja, otpornošću na visoke temperature, efektom elektromagnetne zaštite, otpornošću na savijanje, fleksibilnošću, dugim radnim vijekom i drugim odličnim performansama u proizvodnji i zauzimaju tržište. Visokonaponski kablovski materijal za električna vozila i proces njegove pripreme imaju široke izglede za razvoj. Električno vozilo ne može poboljšati efikasnost proizvodnje i osigurati korištenje sigurnosti bez visokonaponskog kabla.
Vrijeme objave: 23.08.2024