Uue energiaga autotööstuse uus ajastu kannab endas tööstusliku ümberkujundamise ning atmosfäärikeskkonna ajakohastamise ja kaitsmise kahetist missiooni, mis soodustab oluliselt elektrisõidukite kõrgepingekaablite ja muude nendega seotud tarvikute tööstuslikku arengut ning kaablitootjad ja sertifitseerimisasutused on investeerinud palju energiat elektrisõidukite kõrgepingekaablite uurimis- ja arendustegevusse. Elektrisõidukite kõrgepingekaablitel on kõigis aspektides kõrged jõudlusnõuded ning need peaksid vastama RoHSb standardile, UL94V-0 leegiaeglustava standardi nõuetele ja pehmele jõudlusele. See artikkel tutvustab elektrisõidukite kõrgepingekaablite materjale ja ettevalmistustehnoloogiat.
1. Kõrgepingekaabli materjal
(1) Kaabli juhtmaterjal
Praegu on kaablijuhtme kihi jaoks kaks peamist materjali: vask ja alumiinium. Mõned ettevõtted arvavad, et alumiiniumsüdamikuga saab tootmiskulusid oluliselt vähendada. Puhast alumiiniummaterjalist vase, raua, magneesiumi, räni ja muude elementide lisamine spetsiaalsete protsesside, näiteks sünteesi ja lõõmutustöötluse abil parandab kaabli elektrijuhtivust, paindeomadusi ja korrosioonikindlust, et täita sama kandevõime nõudeid ja saavutada sama või isegi parem efekt kui vasksüdamikuga juhtidel. Seega säästetakse tootmiskulusid märkimisväärselt. Enamik ettevõtteid peab aga juhtme kihi peamiseks materjaliks endiselt vaske. Esiteks on vase takistus madal ja enamiku omaduste poolest on vasel parem kui alumiiniumil, näiteks suur voolutugevus, väike pingekadu, väike energiatarve ja tugev töökindlus. Praegu kasutatakse juhtide valikul üldiselt riiklikku standardit 6 pehmet juhet (ühe vasktraadi pikenemine peab olema suurem kui 25%, monofilamendi läbimõõt alla 0,30), et tagada vaskmonofilamendi pehmus ja tugevus. Tabelis 1 on loetletud standardid, millele tavaliselt kasutatavad vaskjuhtmaterjalid peavad vastama.
(2) Kaablite isolatsioonikihi materjalid
Elektriautode sisekeskkond on keeruline. Isolatsioonimaterjalide valikul tuleb ühelt poolt tagada isolatsioonikihi ohutu kasutamine ja teiselt poolt valida võimalikult palju hõlpsasti töödeldavaid ja laialdaselt kasutatavaid materjale. Praegu on levinumad isolatsioonimaterjalid polüvinüülkloriid (PVC),ristseotud polüetüleen (XLPE), silikoonkummi, termoplastse elastomeeri (TPE) jne ning nende peamised omadused on toodud tabelis 2.
Nende hulgas sisaldab PVC pliid, kuid RoHS-direktiiv keelab plii, elavhõbeda, kaadmiumi, kuuevalentse kroomi, polübromitud difenüüleetrite (PBDE) ja polübromitud bifenüülide (PBB) ning muude kahjulike ainete kasutamise, mistõttu on viimastel aastatel PVC asendatud XLPE, silikoonkummi, TPE ja muude keskkonnasõbralike materjalidega.
(3) Kaabli varjestuskihi materjal
Varjestuskiht jaguneb kaheks osaks: pooljuhtiv varjestuskiht ja punutud varjestuskiht. Pooljuhtiva varjestusmaterjali mahutakistus temperatuuridel 20 °C ja 90 °C ning pärast vananemist on oluline tehniline näitaja varjestusmaterjali mõõtmiseks, mis kaudselt määrab kõrgepingekaabli kasutusea. Levinud pooljuhtivate varjestusmaterjalide hulka kuuluvad etüleen-propüleenkummi (EPR), polüvinüülkloriid (PVC) japolüetüleen (PE)materjalipõhised. Juhul kui toorainel pole eeliseid ja kvaliteeti ei ole võimalik lühiajaliselt parandada, keskenduvad teadusasutused ja kaablimaterjalide tootjad varjestusmaterjali töötlemistehnoloogia ja valemi suhte uurimisele ning otsivad uuendusi varjestusmaterjali koostise suhte osas, et parandada kaabli üldist jõudlust.
2. Kõrgepingekaabli ettevalmistusprotsess
(1) Juhtmekiu tehnoloogia
Kaabli põhiprotsessi on pikka aega arendatud, seega on tööstuses ja ettevõtetes olemas ka oma standardspetsifikatsioonid. Traadi tõmbamise protsessis saab vastavalt üksikjuhtme lahtikeerdumise meetodile jagada kerimisseadmed lahtikeerduvateks kerimismasinateks, lahtikeerduvateks kerimismasinateks ja lahtikeerduvateks/lahtikeerduvateks kerimismasinateks. Vaskjuhi kõrge kristallisatsioonitemperatuuri, pikema lõõmutustemperatuuri ja -aja tõttu on otstarbekas kasutada lahtikeerduvate kerimismasinate seadmeid pideva tõmbamise ja ühejuhtmelise pideva tõmbamise teostamiseks, et parandada traadi tõmbamise pikenemist ja purunemiskiirust. Praegu on ristseotud polüetüleenkaabel (XLPE) täielikult asendanud õlipaberkaabli pingevahemikus 1–500 kV. XLPE-juhtide puhul on kaks levinud juhi moodustamise protsessi: ringikujuline tihendamine ja traadi keerutamine. Ühelt poolt saab traadi südamik vältida ristseotud torujuhtme kõrget temperatuuri ja kõrget rõhku, surudes oma varjestusmaterjali ja isolatsioonimaterjali keerdtraadi vahesse ja põhjustades raiskamist; Teisest küljest aitab see vältida vee imbumist juhi suunas, et tagada kaabli ohutu töö. Vaskjuht ise on kontsentriline keermestruktuur, mida enamasti toodetakse tavalise raamkeermestamise masina, kahvlikeermestamise masina jms abil. Võrreldes ümmarguse tihendamise protsessiga tagab see juhi keerme ümara moodustumise.
(2) XLPE-kaabliisolatsiooni tootmisprotsess
Kõrgepinge XLPE-kaabli tootmiseks on kontaktvõrgu kuivristsidumine (CCV) ja vertikaalne kuivristsidumine (VCV) kaks vormimisprotsessi.
(3) Ekstrusiooniprotsess
Varem kasutasid kaablitootjad kaabliisolatsiooni südamiku tootmiseks sekundaarset ekstrusiooniprotsessi, mille käigus ekstrudeeriti samaaegselt juhi varjestus ja isolatsioonikiht ning seejärel ristseoti ja keriti kaablirennile, asetati teatud ajaks ja seejärel ekstrudeeriti isolatsioonikilp. 1970. aastatel ilmus isoleeritud juhtme südamiku jaoks 1+2 kolmekihiline ekstrusiooniprotsess, mis võimaldas sisemise ja välise varjestuse ning isolatsiooni teostada ühe protsessiga. Protsessi käigus ekstrudeeritakse esmalt juhi varjestus lühikese vahemaa (2–5 m) järel ja seejärel ekstrudeeritakse isolatsioon ja isolatsioonikilp samaaegselt juhi varjestusele. Kahel esimesel meetodil on aga suured puudused, mistõttu 1990. aastate lõpus võtsid kaablitootmisseadmete tarnijad kasutusele kolmekihilise koekstrusiooni tootmisprotsessi, mis ekstrudeerib juhi varjestuse, isolatsiooni ja isolatsioonivarjestuse samaaegselt. Mõni aasta tagasi käivitasid välisriigid ka uue ekstruuderi silindripea ja kumera võrgusilma disaini, tasakaalustades kruvipea õõnsuse voolurõhku, et leevendada materjali kogunemist, pikendada pidevat tootmisaega, asendades pea disaini spetsifikatsioonide pideva muutumise, mis võib samuti oluliselt kokku hoida seisakukulusid ja parandada tõhusust.
3. Kokkuvõte
Uutel energiasõidukitel on head arenguväljavaated ja tohutu turg, mis vajavad tootmisse ja turu hõivamiseks rida kõrgepingekaablitooteid, millel on suur kandevõime, kõrge temperatuuritaluvus, elektromagnetiline varjestus, paindekindlus, paindlikkus, pikk tööiga ja muud suurepärased omadused. Elektrisõidukite kõrgepingekaabli materjalil ja selle ettevalmistusprotsessil on laialdased arenguväljavaated. Elektrisõidukid ei saa ilma kõrgepingekaablita parandada tootmise efektiivsust ega tagada ohutust.
Postituse aeg: 23. august 2024