วัสดุสายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงของรถยนต์ไฟฟ้าและกระบวนการเตรียมการ

ยุคใหม่ของอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่แบกรับภารกิจสองประการในการเปลี่ยนแปลงทางอุตสาหกรรม การอัพเกรด และการปกป้องสภาพแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ ซึ่งขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมของสายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงและอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า และผู้ผลิตสายเคเบิลและหน่วยงานออกใบรับรองต่างมี ลงทุนพลังงานจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนาสายไฟฟ้าแรงสูงสำหรับยานพาหนะไฟฟ้า สายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงสำหรับยานพาหนะไฟฟ้ามีข้อกำหนดประสิทธิภาพสูงในทุกด้าน และควรเป็นไปตามมาตรฐาน RoHSb ข้อกำหนดมาตรฐานเกรดสารหน่วงไฟ UL94V-0 และประสิทธิภาพที่นุ่มนวล บทความนี้จะแนะนำวัสดุและเทคโนโลยีการเตรียมสายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

1.วัสดุของสายไฟฟ้าแรงสูง
(1) วัสดุตัวนำของสายเคเบิล
ปัจจุบันชั้นตัวนำสายเคเบิลมีวัสดุหลักสองประเภท: ทองแดงและอลูมิเนียม บริษัทบางแห่งคิดว่าแกนอลูมิเนียมสามารถลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก โดยการเพิ่มทองแดง เหล็ก แมกนีเซียม ซิลิคอน และองค์ประกอบอื่นๆ บนพื้นฐานของวัสดุอลูมิเนียมบริสุทธิ์ ผ่านกระบวนการพิเศษ เช่น การสังเคราะห์และการอบอ่อน เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า การดัด ประสิทธิภาพและความต้านทานการกัดกร่อนของสายเคเบิล เพื่อตอบสนองความต้องการของความสามารถในการรับน้ำหนักเดียวกัน เพื่อให้บรรลุผลเช่นเดียวกับตัวนำแกนทองแดงหรือดียิ่งขึ้น ดังนั้นต้นทุนการผลิตจึงประหยัดได้มาก อย่างไรก็ตาม องค์กรส่วนใหญ่ยังคงถือว่าทองแดงเป็นวัสดุหลักของชั้นตัวนำ ประการแรก ความต้านทานของทองแดงต่ำ แล้ว ประสิทธิภาพของทองแดงส่วนใหญ่ดีกว่าอะลูมิเนียมในระดับเดียวกัน เช่นกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ ความสามารถในการรองรับ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าต่ำ การใช้พลังงานต่ำ และความน่าเชื่อถือที่แข็งแกร่ง ปัจจุบันการเลือกตัวนำโดยทั่วไปจะใช้ตัวนำอ่อนมาตรฐานแห่งชาติ 6 เส้น (การยืดตัวของลวดทองแดงเดี่ยวต้องมากกว่า 25% เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยเดี่ยวน้อยกว่า 0.30) เพื่อให้มั่นใจถึงความนุ่มนวลและความเหนียวของเส้นใยทองแดงเดี่ยว ตารางที่ 1 แสดงรายการมาตรฐานที่ต้องปฏิบัติตามสำหรับวัสดุตัวนำทองแดงที่ใช้กันทั่วไป

(2) วัสดุชั้นฉนวนของสายเคเบิล
สภาพแวดล้อมภายในของยานพาหนะไฟฟ้ามีความซับซ้อน ในด้านหนึ่งในการเลือกใช้วัสดุฉนวน เพื่อให้แน่ใจว่าการใช้ชั้นฉนวนอย่างปลอดภัย ในทางกลับกัน ให้เลือกวัสดุที่ผ่านกระบวนการง่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ปัจจุบันวัสดุฉนวนที่ใช้กันทั่วไปคือโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC)โพลีเอทิลีนเชื่อมขวาง (XLPE), ยางซิลิโคน, เทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (TPE) ฯลฯ และคุณสมบัติหลักแสดงไว้ในตารางที่ 2
พีวีซีมีสารตะกั่ว แต่ข้อกำหนด RoHS ห้ามมิให้ใช้ตะกั่ว ปรอท แคดเมียม โครเมียมเฮกซะวาเลนต์ โพลีโบรมิเนเต็ด ไดฟีนิล อีเทอร์ (PBDE) และโพลีโบรมิเนเต็ด ไบฟีนิล (PBB) และสารอันตรายอื่นๆ ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พีวีซีจึงถูกแทนที่ด้วย XLPE, ยางซิลิโคน, TPE และวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ

(3) วัสดุชั้นป้องกันสายเคเบิล
ชั้นป้องกันแบ่งออกเป็นสองส่วน: ชั้นป้องกันกึ่งตัวนำและชั้นป้องกันแบบถัก ความต้านทานปริมาตรของวัสดุป้องกันกึ่งตัวนำที่ 20 ° C และ 90 ° C และหลังอายุเป็นดัชนีทางเทคนิคที่สำคัญในการวัดวัสดุป้องกันซึ่งจะกำหนดอายุการใช้งานของสายไฟฟ้าแรงสูงทางอ้อม วัสดุป้องกันกึ่งตัวนำทั่วไป ได้แก่ ยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPR), โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) และโพลีเอทิลีน (PE)วัสดุพื้นฐาน ในกรณีที่วัตถุดิบไม่มีข้อได้เปรียบและไม่สามารถปรับปรุงระดับคุณภาพได้ในระยะสั้น สถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตวัสดุเคเบิลมุ่งเน้นไปที่การวิจัยเทคโนโลยีการประมวลผลและอัตราส่วนสูตรของวัสดุป้องกันและแสวงหานวัตกรรมใน อัตราส่วนองค์ประกอบของวัสดุป้องกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของสายเคเบิล

2.กระบวนการเตรียมสายไฟฟ้าแรงสูง
(1) เทคโนโลยีสายตัวนำ
กระบวนการพื้นฐานของสายเคเบิลได้รับการพัฒนามาเป็นเวลานาน ดังนั้นจึงมีข้อกำหนดมาตรฐานของตนเองในอุตสาหกรรมและองค์กรต่างๆ ในกระบวนการวาดลวด ตามโหมดการคลายเกลียวของลวดเดี่ยว อุปกรณ์การตีเกลียวสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องตีเกลียวที่ไม่บิด เครื่องตีเกลียวที่ไม่บิด และเครื่องตีเกลียวที่ไม่บิด/ไม่บิด เนื่องจากอุณหภูมิการตกผลึกของตัวนำทองแดงสูง อุณหภูมิและเวลาในการหลอมจะนานขึ้น จึงเหมาะสมที่จะใช้อุปกรณ์เครื่องพันเกลียวที่ไม่บิดเบี้ยวเพื่อทำการดึงลวดแบบต่อเนื่องและการดึงลวดแบบต่อเนื่องอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงอัตราการยืดตัวและการแตกหักของการวาดลวด ปัจจุบัน สายเคเบิลโพลีเอทิลีนแบบเชื่อมขวาง (XLPE) ได้เข้ามาแทนที่สายเคเบิลกระดาษน้ำมันระหว่างระดับแรงดันไฟฟ้า 1 ถึง 500kV โดยสมบูรณ์ มีกระบวนการขึ้นรูปตัวนำทั่วไปสองกระบวนการสำหรับตัวนำ XLPE: การบดอัดแบบวงกลมและการบิดลวด ในอีกด้านหนึ่ง แกนลวดสามารถหลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงและความดันสูงในท่อเชื่อมโยงข้ามเพื่อกดวัสดุป้องกันและวัสดุฉนวนลงในช่องว่างลวดตีเกลียวและทำให้เกิดของเสีย ในทางกลับกัน ยังสามารถป้องกันการแทรกซึมของน้ำตามทิศทางของตัวนำเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยของสายเคเบิล ตัวนำทองแดงนั้นมีโครงสร้างการพันเกลียวแบบศูนย์กลาง ซึ่งส่วนใหญ่ผลิตโดยเครื่องพันเกลียวแบบธรรมดา เครื่องพันเกลียวแบบส้อม ฯลฯ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการบดอัดแบบวงกลม ก็สามารถมั่นใจได้ว่าตัวนำจะพันรอบเป็นวงกลม

(2) กระบวนการผลิตฉนวนสาย XLPE
สำหรับการผลิตสายเคเบิล XLPE ไฟฟ้าแรงสูง การเชื่อมโยงข้ามแบบแห้งแบบโซ่ (CCV) และการเชื่อมโยงข้ามแบบแห้งในแนวตั้ง (VCV) เป็นกระบวนการขึ้นรูปสองกระบวนการ

(3) กระบวนการอัดรีด
ก่อนหน้านี้ ผู้ผลิตสายเคเบิลใช้กระบวนการอัดขึ้นรูปขั้นที่สองเพื่อผลิตแกนฉนวนสายเคเบิล ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกพร้อมกับการอัดขึ้นรูปตัวนำตัวนำและชั้นฉนวน จากนั้นจึงเชื่อมโยงข้ามและพันเข้ากับถาดสายเคเบิล วางเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้วจึงอัดขึ้นรูป ฉนวนป้องกัน ในช่วงทศวรรษ 1970 กระบวนการอัดรีดสามชั้น 1+2 ปรากฏขึ้นในแกนลวดที่มีฉนวน ทำให้การป้องกันและฉนวนภายในและภายนอกเสร็จสมบูรณ์ในกระบวนการเดียว ขั้นตอนแรกจะพ่นฉนวนตัวนำออกในระยะทางสั้นๆ (2~5 เมตร) จากนั้นจึงพ่นฉนวนและฉนวนหุ้มฉนวนบนแผงตัวนำในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม สองวิธีแรกมีข้อเสียอย่างมาก ดังนั้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ซัพพลายเออร์อุปกรณ์การผลิตสายเคเบิลจึงแนะนำกระบวนการผลิตแบบอัดขึ้นรูปร่วมสามชั้น ซึ่งใช้การป้องกันตัวนำแบบอัดรีด ฉนวน และการป้องกันฉนวนในเวลาเดียวกัน ไม่กี่ปีที่ผ่านมาต่างประเทศยังได้เปิดตัวหัวถังอัดรีดใหม่และการออกแบบแผ่นตาข่ายโค้งโดยปรับสมดุลแรงดันการไหลของโพรงหัวสกรูเพื่อบรรเทาการสะสมของวัสดุขยายเวลาการผลิตอย่างต่อเนื่องแทนที่การเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดที่ไม่หยุดนิ่งของ การออกแบบหัวยังสามารถลดต้นทุนการหยุดทำงานและปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก

3. บทสรุป
ยานพาหนะพลังงานใหม่มีแนวโน้มการพัฒนาที่ดีและเป็นตลาดขนาดใหญ่ ต้องการชุดผลิตภัณฑ์สายไฟแรงสูงที่มีความสามารถในการรับน้ำหนักสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง เอฟเฟกต์ป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า ความต้านทานการดัดงอ ความยืดหยุ่น อายุการใช้งานยาวนาน และประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมอื่น ๆ ในการผลิตและครอบครอง ตลาด. วัสดุสายไฟแรงสูงของรถยนต์ไฟฟ้าและกระบวนการเตรียมการมีแนวโน้มการพัฒนาในวงกว้าง รถยนต์ไฟฟ้าไม่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้และรับประกันการใช้งานอย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องใช้สายไฟฟ้าแรงสูง