Novo doba automobilske industrije nove energije nosi dvostruku misiju industrijske transformacije i modernizacije te zaštite atmosferskog okruženja, što uveliko potiče industrijski razvoj visokonaponskih kablova i ostale srodne opreme za električna vozila, a proizvođači kablova i certifikacijska tijela uložili su mnogo energije u istraživanje i razvoj visokonaponskih kablova za električna vozila. Visokonaponski kablovi za električna vozila imaju visoke zahtjeve performansi u svim aspektima i trebaju ispunjavati standard RoHSb, standard UL94V-0 za usporavanje plamena 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 za sloj provodnika kabla: bakar i aluminij. Nekoliko kompanija smatra da aluminijumska jezgra može značajno smanjiti troškove proizvodnje. Dodavanjem bakra, željeza, magnezijuma, silicija i drugih elemenata na osnovu čistih aluminijumskih materijala, kroz posebne procese poput sinteze i tretmana žarenjem, poboljšava se električna provodljivost, performanse savijanja i otpornost na koroziju kabla, kako bi se ispunili zahtjevi iste nosivosti i postigao isti efekat kao i kod bakarnih jezgarnih provodnika ili čak i bolji. Na taj način se značajno smanjuju troškovi proizvodnje. Međutim, većina preduzeća i dalje smatra bakar glavnim materijalom za sloj provodnika. Prije svega, otpornost bakra je niska, a zatim većina performansi bakra je bolja od performansi aluminijuma na istom nivou, kao što su velika nosivost struje, mali gubitak napona, niska potrošnja energije i velika pouzdanost. Trenutno se za izbor provodnika uglavnom koristi nacionalni standard 6 mekih provodnika (izduženje jedne bakarne žice mora biti veće od 25%, a prečnik monofilamenta manji od 0,30) kako bi se osigurala mekoća i žilavost bakarnog monofilamenta. Tabela 1 navodi standarde koje moraju ispunjavati uobičajeno korišteni materijali bakrenih provodnika.
(2) Materijali izolacijskog sloja kablova
Unutrašnje okruženje električnih vozila je složeno, pri odabiru izolacijskih materijala, s jedne strane, osigurava se sigurna upotreba izolacijskog sloja, a s druge strane, koliko god je to moguće, treba odabrati jednostavne za obradu i široko korištene materijale. Trenutno se najčešće korišteni izolacijski materijali smatraju polivinilkloridom (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, kadmija, heksavalentnog hroma, polibromiranih difenil etera (PBDE) i polibromiranih bifenila (PBB) i drugih štetnih supstanci, pa je PVC posljednjih godina zamijenjen XLPE-om, silikonskom gumom, TPE-om i drugim ekološki prihvatljivim materijalima.
(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, kao i nakon starenja, važan je tehnički pokazatelj za mjerenje zaštitnog materijala, koji indirektno određuje vijek trajanja visokonaponskog kabla. Uobičajeni poluprovodni zaštitni materijali uključuju etilen-propilen gumu (EPR), polivinilhlorid (PVC) ipolietilen (PE)materijala na bazi. U slučaju da sirovina nema prednosti i da se nivo kvaliteta ne može poboljšati u kratkom roku, naučnoistraživačke institucije i proizvođači kablovskih materijala fokusiraju se na istraživanje tehnologije obrade i odnosa formule zaštitnog materijala, te traže inovacije u odnosu sastava zaštitnog materijala kako bi poboljšali ukupne performanse kabla.
2. Proces pripreme visokonaponskog kabla
(1) Tehnologija provodnih niti
Osnovni proces proizvodnje kabla razvijan je dugo vremena, tako da postoje i vlastite standardne specifikacije u industriji i preduzećima. U procesu izvlačenja žice, prema načinu odmotavanja pojedinačne žice, oprema za upredanje može se podijeliti na mašinu za odmotavanje upredanja, mašinu za odmotavanje upredanja i mašinu za odmotavanje/odmotavanje upredanja. Zbog visoke temperature kristalizacije bakarnog provodnika, temperature i vremena žarenja su duži, te je prikladno koristiti opremu za mašinu za odmotavanje upredanja za kontinuirano izvlačenje i kontinuirano izvlačenje žice kako bi se poboljšalo izduženje i brzina loma uvlačenja žice. Trenutno je umreženi polietilenski kabl (XLPE) u potpunosti zamijenio uljno-papirni kabl između naponskih nivoa 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 pritisak u umreženom cjevovodu da bi se njegov zaštitni materijal i izolacijski materijal utisnuli u razmak između upredenih žica i izazvali otpad; S druge strane, također može spriječiti prodiranje vode duž smjera provodnika kako bi se osigurao siguran rad kabla. Sam bakreni provodnik je koncentrična struktura pouda, koja se uglavnom proizvodi običnom mašinom za ramno poudarenje, mašinom za viličasto poudarenje itd. U poređenju sa procesom kružnog sabijanja, može osigurati okruglo formiranje pouda provodnika.
(2) Proces proizvodnje XLPE izolacije za kablove
Za proizvodnju visokonaponskog XLPE kabla, koriste se dva procesa oblikovanja: suho umrežavanje lančanice (CCV) i vertikalno suho umrežavanje (VCV).
(3) Proces ekstruzije
Ranije su proizvođači kablova koristili proces sekundarne ekstruzije za proizvodnju izolacijske jezgre kabla, pri čemu je prvi korak istovremeno ekstrudirao štit provodnika i sloj izolacije, a zatim se umrežavao i namotavao na kablovsku policu, postavljao na određeno vrijeme, a zatim ekstrudirao izolacijski štit. Tokom 1970-ih, pojavio se proces ekstruzije 1+2 u troslojnoj izoliranoj jezgri žice, što je omogućilo da se unutrašnja i vanjska zaštita i izolacija završe u jednom procesu. Proces prvo ekstrudira štit provodnika, nakon kratke udaljenosti (2~5m), a zatim istovremeno ekstrudira izolaciju i izolacijski štit na štit provodnika. Međutim, prve dvije metode imaju velike nedostatke, pa su krajem 1990-ih dobavljači opreme za proizvodnju kablova uveli proces koekstruzije troslojne proizvodnje, koji istovremeno ekstrudira zaštitu provodnika, izolaciju i izolacijski štit. Prije nekoliko godina, strane zemlje su također lansirale novi dizajn glave ekstrudera i zakrivljene mrežaste ploče, balansirajući pritisak protoka u šupljini glave vijka kako bi se ublažilo nakupljanje materijala, produžilo vrijeme kontinuirane proizvodnje, zamjenjujući neprestanu promjenu specifikacija dizajna glave, što također može značajno uštedjeti troškove zastoja i poboljšati efikasnost.
3. Zaključak
Vozila na novu energiju imaju dobre razvojne izglede i ogromno tržište, te im je potrebna serija visokonaponskih kablovskih proizvoda s visokom nosivošću, otpornošću na visoke temperature, elektromagnetskim efektom zaštite, otpornošću na savijanje, fleksibilnošću, dugim vijekom trajanja i drugim odličnim performansama za proizvodnju i zauzimanje tržišta. Materijali za visokonaponske kablove za električna vozila i procesi njihove pripreme imaju široke razvojne izglede. Električno vozilo ne može poboljšati efikasnost proizvodnje i osigurati sigurnost korištenja bez visokonaponskog kabla.
Vrijeme objave: 23. avg. 2024.