Nova era nove energetske automobilske industrije nosi dvostruku misiju industrijske transformacije i nadogradnje i zaštite atmosferskog okoliša, što uvelike pokreće industrijski razvoj visokonaponskih kabela i drugih pratećih dodataka za električna vozila, a proizvođači kabela i certifikacijska tijela imaju uložio puno energije u istraživanje i razvoj visokonaponskih kabela za električna vozila. Visokonaponski kabeli za električna vozila imaju visoke zahtjeve za performansama u svim aspektima i trebali bi zadovoljiti standard RoHSb, zahtjeve standarda za otpornost na plamen UL94V-0 i meke performanse. Ovaj rad predstavlja materijale i tehnologiju pripreme visokonaponskih kabela za električna vozila.
1. Materijal visokonaponskog kabela
(1) Materijal vodiča kabela
Trenutačno postoje dva glavna materijala sloja vodiča kabela: bakar i aluminij. Nekoliko tvrtki smatra da aluminijska jezgra može uvelike smanjiti njihove proizvodne troškove, dodavanjem bakra, željeza, magnezija, silicija i drugih elemenata na bazi čistih aluminijskih materijala, kroz posebne procese kao što su sinteza i tretman žarenja, poboljšava električnu vodljivost, savijanje performanse i otpornost na koroziju kabela, kako bi se zadovoljili zahtjevi iste nosivosti, kako bi se postigao isti učinak kao vodiči s bakrenom jezgrom ili čak i bolji. Dakle, troškovi proizvodnje su uvelike ušteđeni. Međutim, većina poduzeća još uvijek smatra bakar glavnim materijalom sloja vodiča, prije svega, otpornost bakra je niska, a zatim je većina performansi bakra bolja od one od aluminija na istoj razini, kao što je velika struja nosivost, mali gubitak napona, niska potrošnja energije i velika pouzdanost. Trenutačno se pri odabiru vodiča općenito koristi nacionalni standard od 6 mekih vodiča (jednostruko izduženje bakrene žice mora biti veće od 25%, promjer monofilamenta je manji od 0,30) kako bi se osigurala mekoća i žilavost bakrenog monofilamenta. Tablica 1 navodi standarde koji moraju biti zadovoljeni za uobičajene materijale za bakrene vodiče.
(2) Materijali izolacijskog sloja kabela
Unutarnje okruženje električnih vozila je složeno, u odabiru izolacijskih materijala, s jedne strane, kako bi se osigurala sigurna uporaba izolacijskog sloja, s druge strane, što je više moguće odabrati laku obradu i široko korištene materijale. Trenutno su najčešće korišteni izolacijski materijali polivinil klorid (PVC),umreženi polietilen (XLPE), silikonska guma, termoplastični elastomer (TPE) itd., a njihova glavna svojstva prikazana su u tablici 2.
Među njima PVC sadrži olovo, ali RoHS Direktiva zabranjuje upotrebu olova, žive, kadmija, heksavalentnog kroma, polibromiranih difenil etera (PBDE) i polibromiranih bifenila (PBB) i drugih štetnih tvari, pa je posljednjih godina PVC zamijenjen XLPE, silikonska guma, TPE i drugi ekološki prihvatljivi materijali.
(3) Materijal zaštitnog sloja kabela
Zaštitni sloj podijeljen je na dva dijela: poluprovodljivi zaštitni sloj i pleteni zaštitni sloj. Volumni otpor poluprovodljivog zaštitnog materijala na 20 °C i 90 °C i nakon starenja važan je tehnički indeks za mjerenje zaštitnog materijala, koji neizravno određuje životni vijek visokonaponskog kabela. Uobičajeni poluprovodljivi materijali za zaštitu uključuju etilen-propilensku gumu (EPR), polivinil klorid (PVC) ipolietilen (PE)temeljeni materijali. U slučaju da sirovina nema prednosti i da se razina kvalitete ne može poboljšati u kratkom roku, znanstveno-istraživačke institucije i proizvođači kabelskog materijala usredotočuju se na istraživanje tehnologije obrade i formula omjera zaštitnog materijala i traže inovacije u omjer sastava zaštitnog materijala za poboljšanje ukupne učinkovitosti kabela.
2. Proces pripreme visokonaponskog kabela
(1) Tehnologija žice vodiča
Osnovni proces kabela razvijen je dugo vremena, tako da postoje i vlastite standardne specifikacije u industriji i poduzećima. U procesu izvlačenja žice, prema načinu odmotavanja pojedinačne žice, oprema za umotavanje može se podijeliti na stroj za odmotavanje usuka, stroj za odmotavanje i stroj za odmotavanje/odmotavanje. Zbog visoke temperature kristalizacije bakrenog vodiča, temperatura i vrijeme žarenja su duži, prikladno je koristiti opremu stroja za odmotavanje za kontinuirano povlačenje i kontinuirano povlačenje monžice kako bi se poboljšalo istezanje i stopa loma prilikom izvlačenja žice. Trenutno je kabel od umreženog polietilena (XLPE) u potpunosti zamijenio kabel od uljanog papira između naponskih razina od 1 do 500 kV. Postoje dva uobičajena procesa oblikovanja vodiča za XLPE vodiče: kružno sabijanje i uvijanje žice. S jedne strane, jezgra žice može izbjeći visoku temperaturu i visoki tlak u umreženom cjevovodu kako bi utisnula svoj zaštitni materijal i izolacijski materijal u razmak upletene žice i uzrokovala otpad; S druge strane, također može spriječiti infiltraciju vode duž smjera vodiča kako bi se osigurao siguran rad kabela. Sam bakreni vodič je koncentrična upredena struktura, koja se uglavnom proizvodi pomoću običnog stroja za umotavanje okvira, stroja za umotavanje vilica, itd. U usporedbi s postupkom kružnog sabijanja, može osigurati okruglo formiranje umotanog vodiča.
(2) Proizvodni proces izolacije kabela od XLPE
Za proizvodnju visokonaponskog XLPE kabela, lančano suho umrežavanje (CCV) i okomito suho umrežavanje (VCV) dva su procesa oblikovanja.
(3) Proces ekstruzije
Ranije su proizvođači kabela koristili sekundarni postupak ekstruzije za proizvodnju izolacijske jezgre kabela, prvi korak u isto vrijeme ekstruzije štita vodiča i izolacijskog sloja, a zatim umreženi i namotani na nosač kabela, postavljen na određeno vrijeme, a zatim ekstruzija izolacijski štit. Tijekom 1970-ih, 1+2 troslojni proces ekstruzije pojavio se u izoliranoj jezgri žice, omogućujući da se unutarnji i vanjski oklop i izolacija dovrše u jednom procesu. Proces prvo istiskuje oklop vodiča, nakon kratke udaljenosti (2~5 m), a zatim istiskuje izolaciju i izolacijski oklop na oklopu vodiča u isto vrijeme. Međutim, prve dvije metode imaju velike nedostatke, pa su kasnih 1990-ih dobavljači opreme za proizvodnju kabela uveli troslojni proizvodni proces koekstruzije, koji je ekstrudirao oklop vodiča, izolaciju i izolacijski oklop u isto vrijeme. Prije nekoliko godina, strane su zemlje također lansirale novi dizajn glave cilindra ekstrudera i zakrivljene mrežaste ploče, balansiranjem pritiska protoka u šupljini glave vijka kako bi se ublažilo nakupljanje materijala, produljilo kontinuirano vrijeme proizvodnje, zamjenjujući neprekidnu promjenu specifikacija dizajn glave također može uvelike uštedjeti troškove zastoja i poboljšati učinkovitost.
3. Zaključak
Nova energetska vozila imaju dobre izglede za razvoj i veliko tržište, trebaju niz visokonaponskih kabelskih proizvoda s velikom nosivošću, otpornošću na visoke temperature, elektromagnetskim zaštitnim učinkom, otpornošću na savijanje, fleksibilnošću, dugim radnim vijekom i drugim izvrsnim performansama u proizvodnju i zauzimaju tržište. Materijal za visokonaponski kabel za električna vozila i postupak njegove pripreme imaju široke izglede za razvoj. Električno vozilo ne može poboljšati učinkovitost proizvodnje i osigurati korištenje sigurnosti bez visokonaponskog kabela.
Vrijeme objave: 23. kolovoza 2024