Kỷ nguyên mới của ngành công nghiệp ô tô năng lượng mới gánh vác sứ mệnh kép là chuyển đổi công nghiệp và nâng cấp và bảo vệ môi trường khí quyển, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển công nghiệp của cáp điện cao thế và các phụ kiện liên quan khác cho xe điện, các nhà sản xuất cáp và tổ chức chứng nhận đã đầu tư rất nhiều năng lượng vào nghiên cứu và phát triển cáp điện cao thế cho xe điện. Cáp điện cao thế cho xe điện có yêu cầu hiệu suất cao ở mọi khía cạnh và phải đáp ứng tiêu chuẩn RoHSb, yêu cầu tiêu chuẩn chống cháy UL94V-0 và hiệu suất mềm. Bài báo này giới thiệu vật liệu và công nghệ chế tạo cáp điện cao thế cho xe điện.
1. Vật liệu của cáp điện cao thế
(1) Vật liệu dẫn điện của cáp
Hiện nay, có hai vật liệu chính của lớp lõi cáp dẫn: đồng và nhôm. Một số công ty cho rằng lõi nhôm có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất của họ, bằng cách thêm đồng, sắt, magiê, silic và các nguyên tố khác trên cơ sở vật liệu nhôm nguyên chất, thông qua các quy trình đặc biệt như tổng hợp và xử lý ủ, cải thiện độ dẫn điện, hiệu suất uốn và khả năng chống ăn mòn của cáp, để đáp ứng các yêu cầu về cùng một khả năng chịu tải, để đạt được hiệu quả tương tự như lõi đồng dẫn hoặc thậm chí tốt hơn. Do đó, chi phí sản xuất được tiết kiệm rất nhiều. Tuy nhiên, hầu hết các doanh nghiệp vẫn coi đồng là vật liệu chính của lớp lõi dẫn, trước hết, điện trở suất của đồng thấp, và sau đó hầu hết hiệu suất của đồng đều tốt hơn nhôm ở cùng một mức độ, chẳng hạn như khả năng dẫn dòng lớn, tổn thất điện áp thấp, tiêu thụ năng lượng thấp và độ tin cậy cao. Hiện nay, việc lựa chọn dây dẫn thường sử dụng dây dẫn mềm tiêu chuẩn quốc gia 6 (độ giãn dài của dây đồng đơn phải lớn hơn 25%, đường kính của sợi đơn nhỏ hơn 0,30) để đảm bảo độ mềm và độ dai của sợi đơn đồng. Bảng 1 liệt kê các tiêu chuẩn phải đạt được đối với vật liệu dây dẫn đồng thông dụng.
(2) Vật liệu lớp cách điện của cáp
Môi trường bên trong của xe điện rất phức tạp, trong việc lựa chọn vật liệu cách điện, một mặt là đảm bảo sử dụng lớp cách điện an toàn, mặt khác là lựa chọn vật liệu dễ gia công và được sử dụng rộng rãi. Hiện nay, vật liệu cách điện thường được sử dụng là polyvinyl clorua (PVC),polyethylene liên kết ngang (XLPE), cao su silicon, chất đàn hồi nhiệt dẻo (TPE), v.v. và các tính chất chính của chúng được thể hiện trong Bảng 2.
Trong đó, PVC có chứa chì, nhưng Chỉ thị RoHS cấm sử dụng chì, thủy ngân, cadmium, crom hóa trị sáu, ete polybrominated diphenyl (PBDE) và biphenyl polybrominated (PBB) và các chất độc hại khác, vì vậy trong những năm gần đây PVC đã được thay thế bằng XLPE, cao su silicon, TPE và các vật liệu thân thiện với môi trường khác.
(3) Vật liệu lớp chắn cáp
Lớp chắn được chia thành hai phần: lớp chắn bán dẫn và lớp chắn bện. Điện trở suất thể tích của vật liệu chắn bán dẫn ở 20 ° C và 90 ° C và sau khi lão hóa là một chỉ số kỹ thuật quan trọng để đo vật liệu chắn, gián tiếp xác định tuổi thọ của cáp điện cao thế. Các vật liệu chắn bán dẫn phổ biến bao gồm cao su etylen-propylen (EPR), polyvinyl clorua (PVC) vàpolyetylen (PE)vật liệu cơ bản. Trong trường hợp nguyên liệu thô không có lợi thế và mức chất lượng không thể cải thiện trong thời gian ngắn, các viện nghiên cứu khoa học và nhà sản xuất vật liệu cáp tập trung vào nghiên cứu công nghệ chế biến và tỷ lệ công thức của vật liệu che chắn, đồng thời tìm kiếm sự đổi mới trong tỷ lệ thành phần của vật liệu che chắn để cải thiện hiệu suất tổng thể của cáp.
2. Quy trình chuẩn bị cáp điện cao thế
(1) Công nghệ sợi dẫn
Quy trình cơ bản của cáp đã được phát triển trong một thời gian dài, vì vậy cũng có các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn riêng trong ngành và doanh nghiệp. Trong quá trình kéo dây, theo chế độ tháo xoắn của dây đơn, thiết bị xoắn có thể được chia thành máy tháo xoắn, máy tháo xoắn và máy tháo xoắn/tách xoắn. Do nhiệt độ kết tinh cao của dây dẫn đồng, nhiệt độ và thời gian ủ dài hơn, nên sử dụng thiết bị máy tháo xoắn để thực hiện kéo liên tục và kéo liên tục monwire là phù hợp để cải thiện tốc độ kéo dài và gãy của quá trình kéo dây. Hiện nay, cáp polyethylene liên kết ngang (XLPE) đã thay thế hoàn toàn cáp giấy dầu giữa các mức điện áp 1 và 500kV. Có hai quy trình tạo dây dẫn phổ biến cho dây dẫn XLPE: nén tròn và xoắn dây. Một mặt, lõi dây có thể tránh nhiệt độ cao và áp suất cao trong đường ống liên kết ngang để ép vật liệu che chắn và vật liệu cách điện của nó vào khe hở của dây xoắn và gây lãng phí; Mặt khác, nó cũng có thể ngăn nước thấm theo hướng dây dẫn để đảm bảo hoạt động an toàn của cáp. Bản thân dây dẫn đồng là cấu trúc xoắn đồng tâm, chủ yếu được sản xuất bằng máy xoắn khung thông thường, máy xoắn nĩa, v.v. So với quy trình nén tròn, nó có thể đảm bảo hình thành xoắn tròn của dây dẫn.
(2) Quy trình sản xuất cách điện cáp XLPE
Để sản xuất cáp XLPE điện áp cao, liên kết ngang khô dạng dây xích (CCV) và liên kết ngang khô dạng thẳng đứng (VCV) là hai quy trình tạo hình.
(3) Quá trình đùn
Trước đây, các nhà sản xuất cáp đã sử dụng quy trình đùn thứ cấp để sản xuất lõi cách điện cáp, bước đầu tiên đồng thời đùn lớp chắn dây dẫn và lớp cách điện, sau đó liên kết chéo và quấn vào máng cáp, đặt trong một khoảng thời gian rồi đùn lớp chắn cách điện. Trong những năm 1970, quy trình đùn ba lớp 1 + 2 đã xuất hiện trong lõi dây cách điện, cho phép che chắn và cách điện bên trong và bên ngoài được hoàn thành trong một quy trình duy nhất. Quy trình đầu tiên đùn lớp chắn dây dẫn, sau một khoảng cách ngắn (2 ~ 5m), sau đó đùn lớp cách điện và lớp chắn cách điện trên lớp chắn dây dẫn cùng một lúc. Tuy nhiên, hai phương pháp đầu tiên có nhược điểm lớn, vì vậy vào cuối những năm 1990, các nhà cung cấp thiết bị sản xuất cáp đã giới thiệu quy trình sản xuất đồng đùn ba lớp, đùn lớp chắn dây dẫn, cách điện và lớp chắn cách điện cùng một lúc. Vài năm trước, các nước ngoài cũng đã tung ra thiết kế đầu thùng đùn và tấm lưới cong mới, bằng cách cân bằng áp suất dòng chảy của khoang đầu trục vít để giảm bớt sự tích tụ vật liệu, kéo dài thời gian sản xuất liên tục, thay thế việc thay đổi thông số kỹ thuật liên tục của thiết kế đầu cũng có thể tiết kiệm đáng kể chi phí thời gian chết và nâng cao hiệu quả.
3. Kết luận
Xe năng lượng mới có triển vọng phát triển tốt và thị trường rộng lớn, cần một loạt các sản phẩm cáp điện cao thế có khả năng chịu tải cao, chịu nhiệt độ cao, hiệu ứng che chắn điện từ, khả năng chống uốn, tính linh hoạt, tuổi thọ cao và các tính năng tuyệt vời khác vào sản xuất và chiếm lĩnh thị trường. Vật liệu cáp điện cao thế cho xe điện và quy trình chế tạo của nó có triển vọng phát triển rộng lớn. Xe điện không thể cải thiện hiệu quả sản xuất và đảm bảo an toàn khi sử dụng mà không có cáp điện cao thế.
Thời gian đăng: 23-08-2024