Η νέα εποχή της αυτοκινητοβιομηχανίας νέας ενέργειας επωμίζεται τη διπλή αποστολή του βιομηχανικού μετασχηματισμού και της αναβάθμισης και προστασίας του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος, η οποία οδηγεί σε μεγάλο βαθμό τη βιομηχανική ανάπτυξη καλωδίων υψηλής τάσης και άλλων σχετικών αξεσουάρ για ηλεκτρικά οχήματα, και οι κατασκευαστές καλωδίων και οι φορείς πιστοποίησης έχουν επενδύσει πολλή ενέργεια στην έρευνα και ανάπτυξη καλωδίων υψηλής τάσης για ηλεκτρικά οχήματα. Τα καλώδια υψηλής τάσης για ηλεκτρικά οχήματα έχουν απαιτήσεις υψηλής απόδοσης από όλες τις απόψεις και θα πρέπει να πληρούν το πρότυπο RoHSb, τις απαιτήσεις του προτύπου UL94V-0 για επιβράδυνση φλόγας και την ήπια απόδοση. Η παρούσα εργασία εισάγει τα υλικά και την τεχνολογία προετοιμασίας καλωδίων υψηλής τάσης για ηλεκτρικά οχήματα.
1. Το υλικό του καλωδίου υψηλής τάσης
(1) Υλικό αγωγού του καλωδίου
Προς το παρόν, υπάρχουν δύο κύρια υλικά για το στρώμα αγωγών καλωδίων: ο χαλκός και το αλουμίνιο. Μερικές εταιρείες πιστεύουν ότι ο πυρήνας αλουμινίου μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος παραγωγής τους, προσθέτοντας χαλκό, σίδηρο, μαγνήσιο, πυρίτιο και άλλα στοιχεία με βάση τα καθαρά υλικά αλουμινίου, μέσω ειδικών διαδικασιών όπως η σύνθεση και η επεξεργασία ανόπτησης, βελτιώνοντας την ηλεκτρική αγωγιμότητα, την απόδοση κάμψης και την αντοχή στη διάβρωση του καλωδίου, προκειμένου να καλυφθούν οι απαιτήσεις της ίδιας χωρητικότητας φορτίου, για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα με τους αγωγούς πυρήνα χαλκού ή ακόμα καλύτερα. Έτσι, το κόστος παραγωγής εξοικονομείται σημαντικά. Ωστόσο, οι περισσότερες επιχειρήσεις εξακολουθούν να θεωρούν τον χαλκό ως το κύριο υλικό του στρώματος αγωγού, πρώτα απ 'όλα, η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι χαμηλή, και στη συνέχεια το μεγαλύτερο μέρος της απόδοσης του χαλκού είναι καλύτερο από αυτό του αλουμινίου στο ίδιο επίπεδο, όπως μεγάλη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, χαμηλή απώλεια τάσης, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ισχυρή αξιοπιστία. Προς το παρόν, η επιλογή των αγωγών χρησιμοποιεί γενικά το εθνικό πρότυπο 6 μαλακών αγωγών (η επιμήκυνση ενός μόνο χάλκινου σύρματος πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 25%, η διάμετρος του μονονήματος είναι μικρότερη από 0,30) για να εξασφαλιστεί η απαλότητα και η σκληρότητα του μονονήματος χαλκού. Ο Πίνακας 1 παραθέτει τα πρότυπα που πρέπει να πληρούνται για τα συνήθως χρησιμοποιούμενα υλικά αγωγών χαλκού.
(2) Υλικά μονωτικών στρωμάτων καλωδίων
Το εσωτερικό περιβάλλον των ηλεκτρικών οχημάτων είναι πολύπλοκο, στην επιλογή των μονωτικών υλικών, αφενός, για να διασφαλιστεί η ασφαλής χρήση του μονωτικού στρώματος, αφετέρου, για να επιλεγούν όσο το δυνατόν πιο εύκολα στην επεξεργασία και ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά. Προς το παρόν, τα συνήθως χρησιμοποιούμενα μονωτικά υλικά είναι το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC),διασταυρωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE), σιλικονούχο καουτσούκ, θερμοπλαστικό ελαστομερές (TPE) κ.λπ., και οι κύριες ιδιότητές τους παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.
Μεταξύ αυτών, το PVC περιέχει μόλυβδο, αλλά η Οδηγία RoHS απαγορεύει τη χρήση μολύβδου, υδραργύρου, καδμίου, εξασθενούς χρωμίου, πολυβρωμιωμένων διφαινυλαιθέρων (PBDE) και πολυβρωμιωμένων διφαινυλίων (PBB) και άλλων επιβλαβών ουσιών, έτσι τα τελευταία χρόνια το PVC έχει αντικατασταθεί από XLPE, καουτσούκ σιλικόνης, TPE και άλλα φιλικά προς το περιβάλλον υλικά.
(3) Υλικό στρώματος θωράκισης καλωδίων
Το στρώμα θωράκισης χωρίζεται σε δύο μέρη: ημιαγώγιμο στρώμα θωράκισης και πλεγμένο στρώμα θωράκισης. Η ογκομετρική αντίσταση του ημιαγώγιμου υλικού θωράκισης στους 20 °C και 90 °C και μετά τη γήρανση είναι ένας σημαντικός τεχνικός δείκτης για τη μέτρηση του υλικού θωράκισης, ο οποίος έμμεσα καθορίζει τη διάρκεια ζωής του καλωδίου υψηλής τάσης. Τα συνηθισμένα ημιαγώγιμα υλικά θωράκισης περιλαμβάνουν καουτσούκ αιθυλενίου-προπυλενίου (EPR), πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) καιπολυαιθυλένιο (PE)υλικά με βάση. Σε περίπτωση που η πρώτη ύλη δεν έχει κανένα πλεονέκτημα και το επίπεδο ποιότητας δεν μπορεί να βελτιωθεί βραχυπρόθεσμα, τα επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα και οι κατασκευαστές υλικών καλωδίων επικεντρώνονται στην έρευνα της τεχνολογίας επεξεργασίας και της αναλογίας τύπου του υλικού θωράκισης και αναζητούν καινοτομία στην αναλογία σύνθεσης του υλικού θωράκισης για να βελτιώσουν τη συνολική απόδοση του καλωδίου.
2. Διαδικασία προετοιμασίας καλωδίων υψηλής τάσης
(1) Τεχνολογία αγωγού
Η βασική διαδικασία κατασκευής καλωδίων έχει αναπτυχθεί εδώ και πολύ καιρό, επομένως υπάρχουν και οι δικές τους τυποποιημένες προδιαγραφές στη βιομηχανία και τις επιχειρήσεις. Κατά τη διαδικασία της έλξης σύρματος, σύμφωνα με τον τρόπο ξεστροβίλου του μονού σύρματος, ο εξοπλισμός έλξης μπορεί να χωριστεί σε μηχανή ξεστροβίλου, μηχανή ξεστροβίλου και μηχανή ξεστροβίλου/ξεστροβίλου. Λόγω της υψηλής θερμοκρασίας κρυστάλλωσης του χάλκινου αγωγού, η θερμοκρασία και ο χρόνος ανόπτησης είναι μεγαλύτεροι, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθεί ο εξοπλισμός της μηχανής ξεστροβίλου για να εκτελεστεί συνεχής έλξη και συνεχής έλξη μονού σύρματος για να βελτιωθεί η επιμήκυνση και ο ρυθμός θραύσης της έλξης σύρματος. Προς το παρόν, το καλώδιο διασταυρωμένου πολυαιθυλενίου (XLPE) έχει αντικαταστήσει πλήρως το καλώδιο λαδιού χαρτιού μεταξύ των επιπέδων τάσης 1 και 500kV. Υπάρχουν δύο κοινές διαδικασίες σχηματισμού αγωγών για αγωγούς XLPE: κυκλική συμπύκνωση και στρίψιμο σύρματος. Αφενός, ο πυρήνας του σύρματος μπορεί να αποφύγει την υψηλή θερμοκρασία και την υψηλή πίεση στον διασταυρωμένο αγωγό για να πιέσει το υλικό θωράκισης και το μονωτικό υλικό του στο διάκενο του κλώνου σύρματος και να προκαλέσει σπατάλη. Από την άλλη πλευρά, μπορεί επίσης να αποτρέψει τη διείσδυση νερού κατά μήκος της κατεύθυνσης του αγωγού για να διασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του καλωδίου. Ο ίδιος ο χάλκινος αγωγός είναι μια ομόκεντρη δομή προσάραξης, η οποία παράγεται κυρίως από συνηθισμένη μηχανή προσάραξης πλαισίου, μηχανή προσάραξης περονών κ.λπ. Σε σύγκριση με τη διαδικασία κυκλικής συμπύκνωσης, μπορεί να διασφαλίσει τον στρογγυλό σχηματισμό της προσάραξης του αγωγού.
(2) Διαδικασία παραγωγής μόνωσης καλωδίων XLPE
Για την παραγωγή καλωδίων XLPE υψηλής τάσης, η αλυσοειδής ξηρή διασύνδεση (CCV) και η κατακόρυφη ξηρή διασύνδεση (VCV) είναι δύο διαδικασίες διαμόρφωσης.
(3) Διαδικασία εξώθησης
Νωρίτερα, οι κατασκευαστές καλωδίων χρησιμοποιούσαν μια δευτερεύουσα διαδικασία εξώθησης για την παραγωγή πυρήνα μόνωσης καλωδίων, το πρώτο βήμα ήταν ταυτόχρονα η εξώθηση της θωράκισης αγωγού και του στρώματος μόνωσης, και στη συνέχεια η διασταύρωση και η περιέλιξη στο δίσκο καλωδίων, η τοποθέτηση για ένα χρονικό διάστημα και στη συνέχεια η εξώθηση της θωράκισης μόνωσης. Κατά τη δεκαετία του 1970, εμφανίστηκε μια διαδικασία εξώθησης τριών στρωμάτων 1+2 στον πυρήνα του μονωμένου σύρματος, επιτρέποντας την ολοκλήρωση της εσωτερικής και εξωτερικής θωράκισης και μόνωσης σε μία μόνο διαδικασία. Η διαδικασία πρώτα εξωθεί την θωράκιση αγωγού, μετά από μια μικρή απόσταση (2~5m), και στη συνέχεια εξωθεί τη μόνωση και την θωράκιση μόνωσης στην θωράκιση αγωγού ταυτόχρονα. Ωστόσο, οι δύο πρώτες μέθοδοι έχουν μεγάλα μειονεκτήματα, έτσι στα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι προμηθευτές εξοπλισμού παραγωγής καλωδίων εισήγαγαν μια διαδικασία παραγωγής τριών στρωμάτων συνεξώθησης, η οποία εξώθησε τη θωράκιση αγωγού, τη μόνωση και τη θωράκιση μόνωσης ταυτόχρονα. Πριν από λίγα χρόνια, οι ξένες χώρες λάνσαραν επίσης μια νέα κεφαλή βαρελιού εξωθητήρα και ένα καμπύλο σχέδιο πλάκας πλέγματος, εξισορροπώντας την πίεση ροής της κοιλότητας της κεφαλής του κοχλία για να μετριαστεί η συσσώρευση υλικού, παρατείνοντας τον συνεχή χρόνο παραγωγής, αντικαθιστώντας την αδιάκοπη αλλαγή των προδιαγραφών του σχεδιασμού της κεφαλής μπορεί επίσης να εξοικονομήσει σημαντικά το κόστος διακοπής λειτουργίας και να βελτιώσει την αποδοτικότητα.
3. Συμπέρασμα
Τα νέα ενεργειακά οχήματα έχουν καλές προοπτικές ανάπτυξης και μια τεράστια αγορά, χρειάζονται μια σειρά από προϊόντα καλωδίων υψηλής τάσης με υψηλή χωρητικότητα φορτίου, αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, ηλεκτρομαγνητική θωράκιση, αντοχή σε κάμψη, ευελιξία, μεγάλη διάρκεια ζωής και άλλες εξαιρετικές επιδόσεις στην παραγωγή και καταλαμβάνουν την αγορά. Το υλικό καλωδίων υψηλής τάσης ηλεκτρικών οχημάτων και η διαδικασία παρασκευής του έχουν ευρείες προοπτικές ανάπτυξης. Τα ηλεκτρικά οχήματα δεν μπορούν να βελτιώσουν την αποδοτικότητα της παραγωγής και να διασφαλίσουν την ασφάλεια στη χρήση χωρίς καλώδιο υψηλής τάσης.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Αυγούστου 2024