A nova era da industria automobilística de novas enerxías asume a dobre misión de transformación industrial e mellora e protección do ambiente atmosférico, o que impulsa en gran medida o desenvolvemento industrial de cables de alta tensión e outros accesorios relacionados para vehículos eléctricos, e os fabricantes de cables e os organismos de certificación investiron moita enerxía na investigación e desenvolvemento de cables de alta tensión para vehículos eléctricos. Os cables de alta tensión para vehículos eléctricos teñen requisitos de alto rendemento en todos os aspectos e deben cumprir a norma RoHSb, os requisitos da norma UL94V-0 de grao ignífugo e o rendemento suave. Este artigo presenta os materiais e a tecnoloxía de preparación de cables de alta tensión para vehículos eléctricos.
1. O material do cable de alta tensión
(1) Material condutor do cable
Na actualidade, existen dous materiais principais para a capa condutora de cables: cobre e aluminio. Algunhas empresas pensan que o núcleo de aluminio pode reducir considerablemente os seus custos de produción. Engadindo cobre, ferro, magnesio, silicio e outros elementos a partir de materiais de aluminio puro, mediante procesos especiais como a síntese e o tratamento de recocido, melloran a condutividade eléctrica, o rendemento á flexión e a resistencia á corrosión do cable, para cumprir os requisitos da mesma capacidade de carga e conseguir o mesmo efecto que os condutores con núcleo de cobre ou incluso mellor. Deste xeito, o custo de produción aforrase considerablemente. Non obstante, a maioría das empresas aínda consideran o cobre como o material principal da capa condutora. En primeiro lugar, a resistividade do cobre é baixa e, ademais, a maior parte do rendemento do cobre é mellor que o do aluminio ao mesmo nivel, como unha gran capacidade de carga de corrente, baixa perda de tensión, baixo consumo de enerxía e forte fiabilidade. Na actualidade, a selección de condutores xeralmente utiliza o estándar nacional 6 condutores brandos (o alongamento dun só fío de cobre debe ser superior ao 25 %, o diámetro do monofilamento é inferior a 0,30) para garantir a suavidade e a tenacidade do monofilamento de cobre. A táboa 1 enumera as normas que deben cumprir os materiais condutores de cobre de uso común.
(2) Materiais de capa illante dos cables
O ambiente interno dos vehículos eléctricos é complexo. Na selección de materiais illantes, por unha banda, para garantir o uso seguro da capa de illamento e, por outra banda, na medida do posible, para escoller materiais de procesamento sinxelo e amplamente utilizados. Na actualidade, os materiais illantes máis empregados son o cloruro de polivinilo (PVC),polietileno reticulado (XLPE), goma de silicona, elastómero termoplástico (TPE), etc., e as súas principais propiedades móstranse na Táboa 2.
Entre eles, o PVC contén chumbo, pero a Directiva RoHS prohibe o uso de chumbo, mercurio, cadmio, cromo hexvalente, éteres difenílicos polibromados (PBDE) e bifenilos polibromados (PBB) e outras substancias nocivas, polo que nos últimos anos o PVC foi substituído por XLPE, goma de silicona, TPE e outros materiais respectuosos co medio ambiente.
(3) Material da capa de blindaxe do cable
A capa de blindaxe divídese en dúas partes: capa de blindaxe semicondutora e capa de blindaxe trenzada. A resistividade volumétrica do material de blindaxe semicondutor a 20 °C e 90 °C e despois do envellecemento é un índice técnico importante para medir o material de blindaxe, que determina indirectamente a vida útil do cable de alta tensión. Os materiais de blindaxe semicondutores comúns inclúen a goma de etileno-propileno (EPR), o cloruro de polivinilo (PVC) epolietileno (PE)materiais a base de. No caso de que a materia prima non teña vantaxes e o nivel de calidade non se poida mellorar a curto prazo, as institucións de investigación científica e os fabricantes de materiais para cables céntranse na investigación da tecnoloxía de procesamento e a proporción de fórmulas do material de blindaxe e buscan innovación na proporción de composición do material de blindaxe para mellorar o rendemento xeral do cable.
2. Proceso de preparación de cables de alta tensión
(1) Tecnoloxía de fíos condutores
O proceso básico do cableado leva moito tempo desenvolvido, polo que tamén existen as súas propias especificacións estándar na industria e nas empresas. No proceso de trefilado de arames, segundo o modo de desenroscado dun só arame, o equipo de cableado pódese dividir en máquina de desenroscado, máquina de desenroscado e máquina de desenroscado/desenroscado. Debido á alta temperatura de cristalización do condutor de cobre, a temperatura e o tempo de recocido son máis longos, polo que é axeitado usar o equipo da máquina de desenroscado para levar a cabo a tracción continua e a tracción continua de cables de un só arame para mellorar o alongamento e a taxa de fractura do trefilado de arames. Na actualidade, o cable de polietileno reticulado (XLPE) substituíu completamente o cable de papel aceite entre os niveis de tensión de 1 e 500 kV. Existen dous procesos comúns de formación de condutores para os condutores XLPE: compactación circular e torsión de arames. Por unha banda, o núcleo do arame pode evitar a alta temperatura e a alta presión na tubaxe reticulada para presionar o seu material de blindaxe e o material de illamento no espazo do arame trenzado e causar residuos; Por outra banda, tamén pode evitar a infiltración de auga ao longo da dirección do condutor para garantir o funcionamento seguro do cable. O propio condutor de cobre é unha estrutura de cordado concéntrica, que se produce principalmente mediante máquinas de cordado de marco ordinarias, máquinas de cordado de forquita, etc. En comparación co proceso de compactación circular, pode garantir a formación redonda do cordado do condutor.
(2) Proceso de produción de illamento de cables XLPE
Para a produción de cables XLPE de alta tensión, a reticulación seca en catenaria (CCV) e a reticulación seca vertical (VCV) son dous procesos de conformación.
(3) Proceso de extrusión
Anteriormente, os fabricantes de cables empregaban un proceso de extrusión secundaria para producir o núcleo illante do cable, o primeiro paso ao mesmo tempo extruía a blindaxe do condutor e a capa illante, e logo reticulábase e enrolábase na bandexa de cables, colócase durante un período de tempo e logo extruía a blindaxe illante. Durante a década de 1970, apareceu un proceso de extrusión de tres capas 1+2 no núcleo do fío illado, o que permitía completar a blindaxe e o illamento internos e externos nun só proceso. O proceso primeiro extruía a blindaxe do condutor, despois dunha curta distancia (2~5 m), e logo extruía o illamento e a blindaxe illante sobre a blindaxe do condutor ao mesmo tempo. Non obstante, os dous primeiros métodos teñen grandes inconvenientes, polo que a finais da década de 1990, os provedores de equipos de produción de cables introduciron un proceso de produción de coextrusión de tres capas, que extruía a blindaxe do condutor, o illamento e a blindaxe illante ao mesmo tempo. Hai uns anos, os países estranxeiros tamén lanzaron un novo deseño de cabezal de barril de extrusora e placa de malla curva, ao equilibrar a presión de fluxo da cavidade da cabeza do parafuso para aliviar a acumulación de material, prolongar o tempo de produción continua, substituíndo o cambio sen parar das especificacións do deseño do cabezal tamén pode aforrar moito custos de tempo de inactividade e mellorar a eficiencia.
3. Conclusión
Os vehículos de novas enerxías teñen boas perspectivas de desenvolvemento e un mercado enorme, polo que necesitan unha serie de produtos de cables de alta tensión con alta capacidade de carga, alta resistencia á temperatura, efecto de blindaxe electromagnética, resistencia á flexión, flexibilidade, longa vida útil e outros excelentes rendementos para a súa produción e ocupación no mercado. O material do cable de alta tensión para vehículos eléctricos e o seu proceso de preparación teñen amplas perspectivas de desenvolvemento. Os vehículos eléctricos non poden mellorar a eficiencia da produción nin garantir a seguridade no uso sen cables de alta tensión.
Data de publicación: 23 de agosto de 2024