Компоненты высоковольтных жгутов проводов — Провода

1.Классификация высоковольтных проводов

В зависимости от технологических характеристик проволока может быть разделена на одножильную и многожильную. Разница в том, что многожильные провода состоят из нескольких одножильных. По сути, параметры электрических характеристик и структурных размеров каждого одножильного провода и одножильного провода ничем не отличаются.

Высоковольтные провода также можно разделить на неэкранированные и экранированные в зависимости от того, имеют ли они экранирующий слой или нет.

Помимо одножильного экранированного провода, одножильного неэкранированного высоковольтного провода, многожильного экранированного высоковольтного провода, многожильного неэкранированного высоковольтного провода, эти четыре варианта комбинации проводов. Мы также можем классифицировать высоковольтные провода по следующим признакам.

Characteristics	Classification
Core cross-sectional area	0.13mm²-120mm²
Core material	High-voltage conductors with copper cores
	High-voltage conductors with aluminum cores
Insulation thickness	Thin-walled high-voltage conductors
	Standard wall thickness
	Thick-walled high-voltage conductors
Temperature resistance grade	Standard high voltage conductor 85℃-125℃
	Super high temperature resistant grade high voltage conductor 250℃

2.Состав высоковольтного провода

Разрежьте высоковольтную линию снаружи и изнутри, и вы увидите следующую структурную схему.

Высоковольтный проводник состоит из вторичной оболочки (также называемой внешним изоляционным слоем), алюминиевой фольги, экранирующей оплетки, внутреннего изоляционного слоя и жилы (проводника).

Промышленные стандарты могут ссылаться на «QC-T1037 Automotive Industry Standard for High Voltage Cables for Road Vehicles» и «TCAS 356-2019 for High Voltage Cables for New Energy Vehicles».

Некоторые высоковольтные провода имеют слой оберточной ленты между экранирующим слоем и вторичной оболочкой. Роль обмоточной ленты заключается в облегчении производства обжимных клемм для снятия изоляционного слоя, аналогичного нетканому материалу, обернутому вокруг провода, чтобы сыграть определенную роль в изоляции.

Основная структура параметров размеров высоковольтных проводов также находится вокруг этих слоев элементов, включая внешний диаметр вторичной оболочки, диаметр внутреннего изоляционного слоя, диаметр проводника, диаметр одиночной медной проволоки, количество корней медной проволоки и т.д.

3.Роль изоляционного слоя высоковольтных проводов

(1) Изоляция: Предотвращает контакт между жилой провода и другими внешними проводниками, приводящий к короткому замыканию в цепи.

(2) Защита жилы: во избежание истирания внутренней жилы жидкостями и внешними устройствами.

(3) IP-защита: в том числе пыле- и водонепроницаемость, защита от прикосновений (защита человеческого тела).

(4) Расположение деталей: Обеспечьте определенную гибкость высоковольтного жгута проводов, чтобы облегчить его размещение на кузове автомобиля.

(5) Антицарапины, огнезащита и другие специальные роли в устойчивости к погодным условиям и надежности.

4.Характеристики материала изоляции высоковольтных проводов

В отличие от низковольтных проводников, которые имеют только внешний изоляционный слой, высоковольтные проводники имеют как внутренний, так и внешний изоляционные слои, а внешний изоляционный слой часто называют вторичной оболочкой. Внутренний и внешний изоляционные слои обычно изготавливаются из XLPO (сшитый полиолефин), SIR (силиконовый каучук) и TPE (термопластичный эластомер).

Project	SIR	XLPO	TPE	Difference Description
Temperature class	180℃~200℃	125℃-150℃	125℃	One of the main characteristics of silicone is its good heat resistance. The pressure deformation in high temperature environment (~150℃) is about 10%, which is suitable for application in front compartment or high temperature requirement. Temperature resistance level: SIR＞XLPO＞TPE (where TPE is a thermoplastic material, there is a risk of cracking in long-term use.)
Hardness	60~70 ShA	75~95 ShA	80~95 ShA	The second characteristic of silicone rubber is its softness and smaller bending radius. For shielded wires, the advantages of using silicone rubber are more obvious. Compared to TPE and XLPO (cross-linked polyolefin), which have the risk of cracking when the bending radius is small, silicone rubber is more stable in long-term operation. Minimum bending radius: SIR SIR.
Elongation at break	400~600	200	400	The elongation at break of silicone is better than that of XLPO, and the elongation retention value after short-term aging is better than 100% than that of XLPO material. Elongation level: SIR > TPE > XLPO.
Tear strength	10~25	15	15	The hardness of silicone rubber is more difficult to change through changes in the constituent materials, so silicone rubber produced between different manufacturers is basically equivalent in hardness. The tear strength of ordinary silicone is about 10, and the tearing of high tear-resistant silicone pants can reach 25N/mm, related to the level of temperature resistance, flame retardant level, etc.
Gasoline resistance change rate		SIR.
Flame retardant level	VO	VO	VO	XLPO material has better flame resistance than silicone, but both can pass the finished flame resistance test. Flame retardant level: XLPO＞SIR＞TPE.
Specific gravity	1.15~1.2	1.45	1.15	The specific gravity of silicone is relatively small, which is beneficial to the lightweight design of the whole vehicle. Specific gravity value: TPE＜SIR＜XLPO.
Short-term aging	205℃*10d 225℃*10d	150℃*10d 175℃*10d	150℃*10d	Excellent aging performance of silicone with high temperature resistance grade. Aging performance: SIR＞XLPO＞TPE.
Long-term aging	180℃*3000h 200℃*3000h	125℃ *3000d 150℃	125℃ *3000h	Excellent aging performance of silicone with high temperature resistance grade. Aging performance: SIR＞XLPO＞TPE.

В сочетании с приведенной выше сравнительной таблицей характеристик трех материалов, мы можем определить разницу между ними на уровне применения:

XLPO имеет более широкий спектр применения, а часть, находящаяся в контакте с двигателем, имеет слабый срок службы, материал TPE в основном применяется для крупногабаритных проводов и коммуникационных проводников.

SIR силиконовой резины в дополнение к вышеуказанным характеристикам, но и имеет лучшую герметичность, при высокой температуре и высоком давлении, небольшая деформация, подходит для необходимости высокой термостойкости, небольшое пространство для установки, небольшой радиус изгиба, как электрический автомобиль высоковольтных проводов изоляции слоя материала, является более чем подходящим.

5.Роль экранирующего слоя высоковольтных проводов

Высоковольтные кабели для электромобилей подвергаются воздействию более высокого напряжения (номинальное напряжение до 600 В), более высокого тока (номинальный ток до 600 А) и более сильного электромагнитного излучения. Although the high-voltage conductor itself does not generate a lot of electromagnetic interference, but the coupling voltage and coupling current of the conductor basically come from the terminal connected to the conductor, that is, the high-voltage appliances.

На обоих концах провода, то есть на клеммном обжиме, концентрируются электромагнитные помехи. Поэтому в настоящее время подавляющее большинство высоковольтных проводов проектируется с экранирующими конструкциями для защиты от электромагнитных помех.

Применяется коаксиальная структура, использующая совместное действие внутреннего и внешнего проводников (экрана). Магнитное поле внутри проводника распределено по концентрическим окружностям, а электрическое поле направлено от внутреннего проводника и останавливается у внешнего, так что внешнее электромагнитное поле вокруг кабеля равно нулю. Он не только экранирует электромагнитное излучение, но и устраняет напряжение связи и ток связи в этой области.

Высоковольтные части жгута проводов должны соответствовать требованиям ISO 14572 при испытании электромагнитной совместимости (ЭМС) всего автомобиля. Сопротивление передачи ≤ 31mΩ/m, затухание экранирования ≥ 70dB, чтобы соответствовать требованиям ЭМС всего автомобиля.

6.Состав экранов для высоковольтных проводов

Экранирующий слой высоковольтных проводников подразделяется на слой экранирующей проволочной оплетки и слой алюминиевой фольги, и обычная структура экранирующего слоя выглядит следующим образом.

① Только слой оплетки экранирующего провода.

② Оплетка экранирующего провода (около внутреннего изоляционного слоя) + слой алюминиевой фольги (около внешнего изоляционного слоя).

③ Слой алюминиевой фольги (около внутреннего слоя изоляции) + слой оплетки экранирующего провода (около внешнего слоя изоляции) три состояния.

Конечно, существуют и высоковольтные проводники, которые защищены от ЭМС в виде оплетки, алюминиевых трубок или их комбинации.

(1) Слой оплетки экранирующего провода

Суть экранирующей проволочной оплетки — это провод с металлической оболочкой, который выступает в качестве низкочастотного экрана. В основном он изготавливается из медной луженой проволоки сечением 0,2 мм² или 0,15 мм², плотность подготовки должна достигать 90% или более.

Диаметр экранирующего провода, угол оплетки, количество проводов на шпинделе и натяжение оплеточного станка — вот несколько важных параметров оплетки экранирующего провода.

Обычный экранирующий провод диаметром 0,2 мм² и 0,15 мм² двух спецификаций. Чем толще диаметр проволоки, тем лучше эффект экранирования

Производители хостов и высоковольтных проводов обычно определяют угол подготовки экрана в диапазоне от 50° до 60°, при котором эффективность обработки наиболее высока.

Количество экранирующих проволок на шпинделе определяется каждым производителем проводов. Чем больше экранирующих проводов на шпинделе, тем больше шаг оплетки и тем меньше относительное натяжение.

(2) Слой алюминиевой фольги

Алюминиевая фольга обычно используется алюминиево-пластиковая композитная лента, в основном состоящая из алюминия, высокотемпературного коксового клея и материала PET с классом термостойкости 80℃. Его роль заключается в экранировании высокочастотных сигналов.

Сила плакирования алюминиевой фольги, обернутой вокруг изоляционного слоя внутри высоковольтного проводника, задается производственной машиной. Точный размер зависит от поставщика проводника.

В подавляющем большинстве высоковольтных проводников слой алюминиевой фольги расположен снаружи оплетки, а в небольшом количестве высоковольтных проводников слой алюминиевой фольги расположен внутри оплетки. В любом случае слой фольги должен быть в контакте с оплеткой и быть проводящим.

Экран необходимо заземлить, чтобы направить внешние сигналы помех на землю и тем самым избежать попадания сигналов помех во внутреннюю жилу провода.

Важно отметить, что экранирующий слой не позволяет использовать несколько точек заземления. Поскольку между различными точками заземления существует разность потенциалов. Если экран многоточечного заземления, будет формировать ток в слое экрана, индукция к проводу, чтобы сформировать ток, индукция к сигнальной линии, чтобы сформировать помехи, не только не может играть экранирующую роль, но и вызывать помехи.

На заводе высоковольтных проводов, будь то алюминиевая фольга или тканый экран, находятся в неразрывном состоянии (т.е. полностью завернуты в слой изоляции провода). Работы по разрушению экрана (включая резку алюминиевой фольги и расширение экранирующего провода) обычно выполняются поставщиком высоковольтных жгутов перед установкой проводов и соединителей.

7.Магнитное кольцо

Соединение между высоковольтным жгутом и высоковольтным разъемом будет получать более серьезные помехи ЭМС, поэтому на интерфейсе каждого высоковольтного разъема необходимо использовать экранирующую обработку. Например, передний и задний интерфейсы двигателя экранированы с помощью обжимной шины электрического блока, а разъемы контроллера и батарейного блока экранированы с помощью конструктивных элементов.

Добавление магнитных колец к высоковольтным жгутам и высоковольтному оборудованию — распространенная и эффективная практика.

Магнитное кольцо представляет собой кольцеобразный магнитный проводник, магнитное кольцо является распространенным антипомеховым оригиналом в электронных схемах, для высокочастотных шумов имеет очень хороший эффект подавления.

(1) Материал магнитного кольца

В зависимости от частоты помех, которые необходимо подавить, выбирайте ферритовые материалы с различной проницаемостью. Чем выше проницаемость ферритовых материалов, тем больше импеданс низкой частоты, тем меньше импеданс высокой алюминия.

(2) Производительность магнитного кольца

Эффект магнитного кольца связан с импедансом цепи, чем ниже импеданс цепи, тем лучше эффект фильтрации магнитного кольца. Чем выше импеданс ферритового материала, тем лучше эффект фильтрации. Когда разъемы с емкостным фильтром установлены на обоих концах проводника, импеданс очень низкий, а эффект магнитного кольца более очевиден.

Место установки магнитного кольца обычно находится как можно ближе к источнику помех. Для высоковольтной системы высоковольтного жгута, магнитное кольцо должно быть как можно ближе к двигателю, контроллеру высоковольтного провода импорта и экспорта.

Чем больше разница между внутренним и внешним диаметром магнитного кольца, тем длиннее осевое направление, тем больше импеданс. Внутренний диаметр должен быть плотно обернут вокруг проволоки. Поэтому для получения большого затухания, исходя из того, что внутренний диаметр магнитного кольца плотно обхватывает провод, старайтесь использовать больший объем магнитного кольца.

Увеличение количества магнитных колец на кабеле может привести к увеличению низкочастотного импеданса. Однако из-за увеличения паразитной емкости высокочастотный импеданс будет соответственно уменьшаться.

8.Заключение

В этой статье рассказывается о классификации и составе высоковольтных проводов, а также о составе изоляции и экранирующего слоя высоковольтных проводов. Если вы заинтересованы в продукте, или у вас есть какие-либо вопросы и предложения, добро пожаловать к нам, наша профессиональная команда будет рада обслужить вас.