La nuova era dell’industria automobilistica basata sulla nuova energia porta con sé la duplice missione di trasformazione industriale, miglioramento e protezione dell’ambiente atmosferico, che guida notevolmente lo sviluppo industriale di cavi ad alta tensione e altri accessori correlati per veicoli elettrici, e i produttori di cavi e gli organismi di certificazione hanno ha investito molte energie nella ricerca e nello sviluppo di cavi ad alta tensione per veicoli elettrici. I cavi ad alta tensione per veicoli elettrici hanno requisiti di prestazioni elevate sotto tutti gli aspetti e devono soddisfare lo standard RoHSb, i requisiti dello standard di grado ritardante di fiamma UL94V-0 e prestazioni morbide. Questo articolo introduce i materiali e la tecnologia di preparazione dei cavi ad alta tensione per veicoli elettrici.
1.Il materiale del cavo ad alta tensione
(1) Materiale conduttore del cavo
Attualmente esistono due materiali principali per lo strato conduttore del cavo: rame e alluminio. Alcune aziende ritengono che l'anima in alluminio possa ridurre notevolmente i costi di produzione, aggiungendo rame, ferro, magnesio, silicio e altri elementi sulla base di materiali in alluminio puro, attraverso processi speciali come la sintesi e il trattamento di ricottura, migliorano la conduttività elettrica, piegatura prestazioni e resistenza alla corrosione del cavo, al fine di soddisfare i requisiti della stessa capacità di carico, per ottenere lo stesso effetto dei conduttori con nucleo in rame o anche migliore. Pertanto, il costo di produzione viene notevolmente ridotto. Tuttavia, la maggior parte delle aziende considera ancora il rame come il materiale principale dello strato conduttore, innanzitutto la resistività del rame è bassa, quindi la maggior parte delle prestazioni del rame sono migliori di quelle dell'alluminio allo stesso livello, come ad esempio le grandi correnti capacità di carico, bassa perdita di tensione, basso consumo energetico e forte affidabilità. Allo stato attuale, la selezione dei conduttori utilizza generalmente i conduttori morbidi standard nazionale 6 (l'allungamento del singolo filo di rame deve essere maggiore del 25%, il diametro del monofilamento è inferiore a 0,30) per garantire la morbidezza e la tenacità del monofilamento di rame. La tabella 1 elenca gli standard che devono essere soddisfatti per i materiali conduttori in rame comunemente utilizzati.
(2) Materiali dello strato isolante dei cavi
L'ambiente interno dei veicoli elettrici è complesso, nella scelta dei materiali isolanti, da un lato, per garantire l'uso sicuro dello strato isolante, dall'altro, per quanto possibile, scegliere materiali facili da lavorare e ampiamente utilizzati. Attualmente i materiali isolanti comunemente utilizzati sono il cloruro di polivinile (PVC),polietilene reticolato (XLPE), gomma siliconica, elastomero termoplastico (TPE), ecc., e le loro principali proprietà sono mostrate nella Tabella 2.
Tra questi, il PVC contiene piombo, ma la Direttiva RoHS vieta l'uso di piombo, mercurio, cadmio, cromo esavalente, eteri di difenile polibromurato (PBDE) e bifenili polibromurati (PBB) e altre sostanze nocive, quindi negli ultimi anni il PVC è stato sostituito da XLPE, gomma siliconica, TPE e altri materiali ecocompatibili.
(3) Materiale dello strato di schermatura del cavo
Lo strato schermante è diviso in due parti: strato schermante semiconduttivo e strato schermante intrecciato. La resistività volumetrica del materiale schermante semiconduttivo a 20°C e 90°C e dopo l'invecchiamento è un importante indice tecnico per misurare il materiale schermante, che determina indirettamente la durata del cavo ad alta tensione. I comuni materiali schermanti semiconduttivi includono gomma etilene-propilene (EPR), cloruro di polivinile (PVC) epolietilene (PE)materiali di base. Nel caso in cui la materia prima non presenti alcun vantaggio e il livello di qualità non possa essere migliorato a breve termine, gli istituti di ricerca scientifica e i produttori di materiali per cavi si concentrano sulla ricerca della tecnologia di lavorazione e sul rapporto di formula del materiale schermante e cercano innovazione nel settore rapporto di composizione del materiale schermante per migliorare le prestazioni complessive del cavo.
2.Processo di preparazione del cavo ad alta tensione
(1) Tecnologia dei trefoli conduttori
Il processo di base del cavo è stato sviluppato da molto tempo, quindi esistono anche specifiche standard nel settore e nelle imprese. Nel processo di trafilatura del filo, secondo la modalità di detorsione del filo singolo, l'attrezzatura per la cordatura può essere divisa in trefolatrice detorcitrice, trefolatrice detorcitrice e trefolatrice detorcitrice/detorcitrice. A causa dell'elevata temperatura di cristallizzazione del conduttore di rame, la temperatura e il tempo di ricottura sono più lunghi, è opportuno utilizzare l'attrezzatura della macchina cordatrice per eseguire la trazione continua e il monwire a trazione continua per migliorare l'allungamento e il tasso di frattura della trafilatura. Attualmente, il cavo in polietilene reticolato (XLPE) ha completamente sostituito il cavo in carta oleosa tra livelli di tensione da 1 a 500 kV. Esistono due processi comuni di formatura dei conduttori per conduttori XLPE: compattazione circolare e torsione del filo. Da un lato, il nucleo del filo può evitare che l'alta temperatura e l'alta pressione nella tubazione reticolata premano il materiale schermante e il materiale isolante nello spazio del filo intrecciato e causino sprechi; D'altro canto, può anche impedire infiltrazioni d'acqua lungo la direzione del conduttore per garantire il funzionamento sicuro del cavo. Il conduttore di rame stesso è una struttura di cordatura concentrica, prodotta principalmente da una normale cordatrice a telaio, cordatrice a forcella, ecc. Rispetto al processo di compattazione circolare, può garantire la formazione rotonda della cordatura del conduttore.
(2) Processo di produzione dell'isolamento del cavo XLPE
Per la produzione di cavi XLPE ad alta tensione, la reticolazione a secco catenaria (CCV) e la reticolazione a secco verticale (VCV) sono due processi di formatura.
(3) Processo di estrusione
In precedenza, i produttori di cavi utilizzavano un processo di estrusione secondaria per produrre il nucleo isolante del cavo, la prima fase prevedeva contemporaneamente l'estrusione dello schermo del conduttore e dello strato isolante, quindi la reticolazione e l'avvolgimento sul portacavi, posizionati per un periodo di tempo e quindi estrusi scudo isolante. Durante gli anni '70, nel nucleo del filo isolato è apparso un processo di estrusione a tre strati 1+2, che consente di completare la schermatura e l'isolamento interno ed esterno in un unico processo. Il processo estrude innanzitutto lo schermo del conduttore, dopo una breve distanza (2~5 m), quindi estrude contemporaneamente l'isolamento e lo schermo isolante sullo schermo del conduttore. Tuttavia, i primi due metodi presentano grossi inconvenienti, quindi alla fine degli anni '90, i fornitori di apparecchiature per la produzione di cavi hanno introdotto un processo di produzione di coestrusione a tre strati, che estrudeva contemporaneamente schermatura del conduttore, isolamento e schermatura isolante. Alcuni anni fa, i paesi stranieri hanno anche lanciato un nuovo design della testa del cilindro dell'estrusore e della piastra a rete curva, bilanciando la pressione del flusso della cavità della testa della vite per alleviare l'accumulo di materiale, estendere il tempo di produzione continuo, sostituendo il cambiamento continuo delle specifiche di il design della testa può anche ridurre notevolmente i costi di fermo macchina e migliorare l'efficienza.
3. Conclusione
I veicoli a nuova energia hanno buone prospettive di sviluppo e un mercato enorme, necessitano di una serie di cavi ad alta tensione con elevata capacità di carico, resistenza alle alte temperature, effetto di schermatura elettromagnetica, resistenza alla flessione, flessibilità, lunga durata e altre prestazioni eccellenti nella produzione e occupano il mercato. Il materiale dei cavi ad alta tensione per veicoli elettrici e il relativo processo di preparazione hanno ampie prospettive di sviluppo. Il veicolo elettrico non può migliorare l'efficienza produttiva e garantire l'uso della sicurezza senza cavo ad alta tensione.
Orario di pubblicazione: 23 agosto 2024