Den nye æra inden for bilindustrien med ny energi bærer den dobbelte mission om industriel transformation og opgradering samt beskyttelse af det atmosfæriske miljø, hvilket i høj grad driver den industrielle udvikling af højspændingskabler og andet relateret tilbehør til elbiler. Kabelproducenter og certificeringsorganer har investeret meget energi i forskning og udvikling af højspændingskabler til elbiler. Højspændingskabler til elbiler har høje ydeevnekrav i alle aspekter og skal opfylde RoHSb-standarden, flammehæmmende UL94V-0-standardkravene og blød ydeevne. Denne artikel introducerer materialerne og fremstillingsteknologien til højspændingskabler til elbiler.
1. Materialet i højspændingskablet
(1) Kablets ledermateriale
I øjeblikket findes der to hovedmaterialer til kabellederlag: kobber og aluminium. Nogle få virksomheder mener, at aluminiumkerner kan reducere deres produktionsomkostninger betydeligt. Ved at tilsætte kobber, jern, magnesium, silicium og andre elementer baseret på rene aluminiummaterialer, forbedres kablets elektriske ledningsevne, bøjningsevne og korrosionsbestandighed gennem specielle processer som syntese og udglødning for at opfylde kravene til samme belastningskapacitet og opnå samme eller endnu bedre effekt som kobberkerneledere. Dermed spares produktionsomkostningerne betydeligt. De fleste virksomheder betragter dog stadig kobber som hovedmaterialet i lederlaget. For det første er kobberets modstand lav, og kobberets ydeevne er på samme niveau bedre end aluminiums, såsom stor strømbæreevne, lavt spændingstab, lavt energiforbrug og stærk pålidelighed. I øjeblikket bruger man generelt den nationale standard 6 bløde ledere ved valg af ledere (forlængelsen af enkelt kobbertråd skal være større end 25 %, monofilamentets diameter skal være mindre end 0,30) for at sikre kobbermonofilamentets blødhed og sejhed. Tabel 1 viser de standarder, der skal overholdes for almindeligt anvendte kobberledermaterialer.
(2) Isolerende lagmaterialer i kabler
Det indre miljø i elbiler er komplekst. Ved valg af isoleringsmaterialer skal man på den ene side sikre sikker brug af isoleringslaget, og på den anden side skal man så vidt muligt vælge materialer, der er nemme at forarbejde og har bred anvendelse. I øjeblikket er de almindeligt anvendte isoleringsmaterialer polyvinylchlorid (PVC),tværbundet polyethylen (XLPE), silikonegummi, termoplastisk elastomer (TPE) osv., og deres vigtigste egenskaber er vist i tabel 2.
Blandt dem indeholder PVC bly, men RoHS-direktivet forbyder brugen af bly, kviksølv, cadmium, hexvalent krom, polybromerede diphenylethere (PBDE) og polybromerede biphenyler (PBB) og andre skadelige stoffer, så i de senere år er PVC blevet erstattet af XLPE, silikonegummi, TPE og andre miljøvenlige materialer.
(3) Materiale til kabelafskærmningslag
Afskærmningslaget er opdelt i to dele: et halvledende afskærmningslag og et flettet afskærmningslag. Volumenmodstanden af det halvledende afskærmningsmateriale ved 20 °C og 90 °C og efter ældning er et vigtigt teknisk indeks til måling af afskærmningsmaterialet, som indirekte bestemmer levetiden for højspændingskablet. Almindelige halvledende afskærmningsmaterialer omfatter ethylen-propylengummi (EPR), polyvinylchlorid (PVC) ogpolyethylen (PE)baserede materialer. I tilfælde af at råmaterialet ikke har nogen fordel, og kvalitetsniveauet ikke kan forbedres på kort sigt, fokuserer videnskabelige forskningsinstitutioner og kabelmaterialeproducenter på forskning i forarbejdningsteknologi og formelforholdet for afskærmningsmaterialet og søger innovation i sammensætningsforholdet for afskærmningsmaterialet for at forbedre kablets samlede ydeevne.
2. Forberedelsesproces for højspændingskabler
(1) Ledertrådteknologi
Den grundlæggende proces til kabeludtrækning er blevet udviklet i lang tid, så der er også deres egne standardspecifikationer i industrien og virksomhederne. I forbindelse med trådtrækning kan snoningsudstyret opdeles i en snoningsmaskine, en snoningsmaskine og en snoningsmaskine, afhængigt af den enkelte tråds afsnoningsmetode. På grund af kobberlederens høje krystallisationstemperatur og længere udglødningstemperatur er det passende at bruge snoningsudstyr til kontinuerlig trækning og kontinuerlig trækning af tråde for at forbedre trådtrækningens forlængelse og brudhastighed. I øjeblikket har tværbundne polyethylenkabler (XLPE) fuldstændig erstattet oliepapirkabler mellem 1 og 500 kV spændingsniveauer. Der er to almindelige lederdannelsesprocesser for XLPE-ledere: cirkulær komprimering og trådsnoning. På den ene side kan trådkernen undgå høj temperatur og højt tryk i den tværbundne rørledning, hvilket presser dens afskærmningsmateriale og isoleringsmateriale ind i trådgabet og forårsager spild; På den anden side kan det også forhindre vandinfiltration langs lederens retning for at sikre kablets sikre drift. Selve kobberlederen er en koncentrisk snoningsstruktur, som hovedsageligt produceres af almindelige rammesnoningsmaskiner, gaffelsnoningsmaskiner osv. Sammenlignet med den cirkulære komprimeringsproces kan det sikre, at lederens snoning dannes i en rund form.
(2) Produktionsproces for XLPE-kabelisolering
Til produktion af højspændings-XLPE-kabler er køreledningstørtværbinding (CCV) og vertikal tørtværbinding (VCV) to formningsprocesser.
(3) Ekstruderingsproces
Tidligere brugte kabelproducenter en sekundær ekstruderingsproces til at producere kabelisoleringskernen, hvor det første trin blev ekstruderet lederskærmen og isoleringslaget, og derefter blev det tværbundet og viklet på kabelbakken, placeret i et stykke tid og derefter ekstruderet isoleringsskærmen. I 1970'erne opstod en 1+2 trelags ekstruderingsproces i den isolerede trådkerne, hvilket gjorde det muligt at udføre den interne og eksterne afskærmning og isolering i én proces. Processen ekstruderer først lederskærmen, efter en kort afstand (2~5 m), og ekstruderer derefter isoleringen og isoleringsskærmen på lederskærmen samtidig. De to første metoder har dog store ulemper, så i slutningen af 1990'erne introducerede leverandører af kabelproduktionsudstyr en trelags co-ekstruderingsproduktionsproces, hvor lederskærmen, isoleringen og isoleringsskærmen ekstruderedes på samme tid. For et par år siden lancerede udlandet også et nyt ekstruderhoved med buet netpladedesign. Ved at afbalancere skruehovedets hulrums strømningstryk for at mindske ophobning af materiale, forlænge den kontinuerlige produktionstid, kan udskiftning af den kontinuerlige ændring af specifikationerne for hoveddesignet også i høj grad spare nedetid og forbedre effektiviteten.
3. Konklusion
Nye energikøretøjer har gode udviklingsmuligheder og et enormt marked, og de har brug for en række højspændingskabler med høj lasteevne, høj temperaturbestandighed, elektromagnetisk afskærmningseffekt, bøjningsmodstand, fleksibilitet, lang levetid og andre fremragende ydeevner, før de produceres og besætter markedet. Højspændingskabler til elektriske køretøjer og deres fremstillingsproces har brede udviklingsmuligheder. Uden højspændingskabler kan produktionseffektiviteten forbedres og sikkerheden i elektriske køretøjer sikres.
Opslagstidspunkt: 23. august 2024