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1.Klassifizierung von Hochspannungsdraht
Die Drähte können je nach Prozessmerkmalen in einadrige und mehradrige D rähte unterteilt werden. Der Unterschied besteht darin, dass mehradrige Drähte aus mehreren einadrigen Drähten bestehen. Im Wesentlichen unterscheiden sich die elektrischen Leistungsparameter und die strukturellen Größenparameter von einadrigem Draht und einadrigem Draht nicht.
Hochspannungsdrähte können auch als ungeschirmte Drähte und geschirmte Drähte unterschieden werden, je nachdem, ob sie eine Abschirmungsschicht haben oder nicht.
Neben dem einadrigen geschirmten Draht, dem einadrigen ungeschirmten Hochspannungsdraht, dem mehradrigen geschirmten Hochspannungsdraht und dem mehradrigen ungeschirmten Hochspannungsdraht gibt es diese vier Arten der Kombination von Drähten. Wir können Hochspannungsdrähte auch nach den folgenden Merkmalen klassifizieren.
| 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. die Zusammensetzung des Hochspannungskabels
Schneiden Sie die Hochspannungsleitung von außen nach innen durch, und Sie sehen das folgende Strukturdiagramm.
Der Hochspannungsleiter besteht aus einem Sekundärmantel (auch äußere Isolierschicht genannt), einer Aluminiumfolie, einem Abschirmgeflecht, einer inneren Isolierschicht und einem Kerndraht (Leiter).
Die Industrienormen können sich auf„QC-T1037 Automotive Industry Standard for High Voltage Cables for Road Vehicles“ und „TCAS 356-2019 for High Voltage Cables for New Energy Vehicles“ beziehen.
Einige der Hochspannungsdrähte haben zwischen der Abschirmungsschicht und der sekundären Ummantelung eine Schicht Wickelband. Die Rolle des Wickelbandes besteht darin, die Herstellung von Crimpkontakten zu erleichtern, damit die Isolierschicht abgezogen werden kann, ähnlich wie bei einem Vlies, das um den Draht gewickelt wird, um eine gewisse Rolle bei der Isolierung zu spielen.
Die Hauptstruktur der Hochspannungsdraht-Größenparameter liegt ebenfalls um diese Schichten von Elementen herum, einschließlich des Außendurchmessers der sekundären Ummantelung, des Durchmessers der inneren Isolierschicht, des Leiterdurchmessers, des Durchmessers des einzelnen Kupferdrahtes, der Anzahl der Kupferdrahtwurzeln, usw.
3. die Rolle der Isolierschicht von Hochspannungsdrähten
(1) Isolierung: Verhindert den Kontakt zwischen dem Kerndraht und anderen externen Leitern, was zu einem Kurzschluss im Stromkreis führen würde.
(2) Schutz des Kerndrahtes: um Abrieb des inneren Kerndrahtes durch Flüssigkeiten und externe Geräte zu vermeiden.
(3) IP-Schutz: staubdicht, wasserdicht und berührungsgeschützt (Schutz des menschlichen Körpers).
(4) Anordnung der Teile: Bieten Sie eine gewisse Flexibilität für den Hochspannungskabelbaum, um die Anordnung des Hochspannungskabelbaums an der Karosserie des Fahrzeugs zu erleichtern.
(5) Kratzfest, abriebfest, flammhemmend und andere spezielle Funktionen für Wetterbeständigkeit und Zuverlässigkeit.
4. die Leistung der Hochspannungsdraht-Isolierung
Im Gegensatz zu Niederspannungsleitern, die nur eine äußere Isolierschicht haben, haben Hochspannungsleiter sowohl eine innere als auch eine äußere Isolierschicht, wobei die äußere Isolierschicht oft als Sekundärmantel bezeichnet wird. Die inneren und äußeren Isolierschichten bestehen in der Regel aus XLPO (vernetztem Polyolefin), SIR (Silikonkautschuk) und TPE (thermoplastisches Elastomer).
| 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 |
| Tensile strength | 8~10 | 10.3 | 10.3 | The strength of XLPO material is better than silicone. Strength level: XLPO > TPE > 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. |
In Kombination mit der obigen Vergleichstabelle der Eigenschaften der drei Materialien können wir den Unterschied zwischen den drei Materialien auf der Anwendungsebene herausarbeiten:
XLPO hat ein breiteres Anwendungsspektrum, und der Teil, der mit dem Motor in Berührung kommt, hat eine geringe Lebensdauer. TPE-Material ist vor allem für großformatige Kabel und Kommunikationsleiter geeignet.
SIR-Silikonkautschuk hat neben den oben genannten Eigenschaften auch eine bessere Abdichtung, hohe Temperaturen und hohen Druck, geringe Verformung, eignet sich für den Bedarf an hoher Temperaturbeständigkeit, kleinem Bauraum, kleinem Biegeradius und ist als Isolierschichtmaterial für Hochspannungsleitungen von Elektrofahrzeugen mehr als geeignet.
5. die Rolle der Abschirmschicht für Hochspannungsleitungen
Hochspannungskabel für Elektrofahrzeuge sind einer höheren Spannung (Nennspannung bis zu 600V), einem höheren Strom (Nennstrom bis zu 600A) und einer stärkeren elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt. Der Hochspannungsleiter selbst erzeugt zwar keine großen elektromagnetischen Störungen, aber die Kopplungsspannung und der Kopplungsstrom des Leiters stammen im Wesentlichen von dem an den Leiter angeschlossenen Terminal, d.h. den Hochspannungsgeräten.
Beide Enden des Drahtes, d.h. die Anschlussklemme, konzentrieren elektromagnetische Störungen. Daher ist die überwiegende Mehrheit der Hochspannungsleitungen derzeit mit Abschirmungsstrukturen ausgestattet, um elektromagnetischen Störungen zu widerstehen.
Es wird eine koaxiale Struktur verwendet, bei der der innere und der äußere Leiter (Abschirmung) gemeinsam wirken. Das magnetische Feld im Inneren des Leiters ist in konzentrischen Kreisen verteilt, während das elektrische Feld vom Innenleiter ausgeht und am Außenleiter endet, so dass das externe elektromagnetische Feld um das Kabel herum gleich Null ist. Es schirmt nicht nur elektromagnetische Strahlung ab, sondern eliminiert auch Kopplungsspannung und Kopplungsstrom in diesem Bereich.
Hochspannungs-Kabelbaumteile müssen bei der Prüfung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) des gesamten Fahrzeugs die Anforderungen der ISO 14572 erfüllen. Übertragungsimpedanz ≤ 31mΩ/m, Schirmungsdämpfung ≥ 70dB, um die EMV-Anforderungen des gesamten Fahrzeugs zu erfüllen.
6. die Zusammensetzung der Abschirmung für Hochspannungsdrähte
Die Abschirmschicht von Hochspannungsleitern ist in eine Abschirmdrahtgeflechtschicht und eine Aluminiumfolienschicht unterteilt, und die herkömmliche Struktur der Abschirmschicht ist wie folgt.
①NurAbschirmgeflecht Schicht.
②Schirmdrahtgeflecht(nahe der inneren Isolationsschicht) + Aluminiumfolienschicht (nahe der äußeren Isolationsschicht).
③ Aluminiumfolie (nahe der inneren Isolierschicht) + Abschirmdrahtgeflecht (nahe der äußeren Isolierschicht) drei Zustände.
Natürlich gibt es auch einige Hochspannungsleiter, die durch EMV in Form von Geflecht, Aluminiumrohren oder einer Kombination aus beidem geschützt sind.
(1) Abschirmung Drahtgeflecht Schicht
Das Abschirmgeflecht ist im Wesentlichen ein Draht mit einem Metallgeflechtmantel, der als Niederfrequenzabschirmung dient. Es besteht hauptsächlich aus 0,2mm² oder 0,15mm² verzinntem Kupferdrahtgeflecht, wobei die Präparationsdichte 90% oder mehr betragen muss.
Der Durchmesser des Abschirmdrahtes, der Flechtwinkel, die Anzahl der Drähte pro Spindel und die Spannung der Flechtmaschine sind einige wichtige Parameter des geflochtenen Abschirmdrahtes.
Herkömmliche Abschirmungsdrähte mit einem Durchmesser von 0,2mm² und 0,15mm² sind zwei Spezifikationen. Je dicker der Drahtdurchmesser, desto besser die Abschirmwirkung
Die Hersteller von Hosts und Hochspannungsdrähten legen den Winkel der Schirmvorbereitung im Allgemeinen im Bereich von 50° bis 60° fest, in dem die Verarbeitungseffizienz am höchsten ist.
Die Anzahl der Abschirmungsdrähte pro Spindel wird von jedem Drahthersteller festgelegt. Je mehr Abschirmungsdrähte pro Spindel, desto größer ist die Flechtenteilung und desto geringer ist die relative Spannung.
(2) Aluminium-Folienschicht
Aluminiumfolie wird im Allgemeinen als Aluminium-Kunststoff-Verbundband verwendet, das hauptsächlich aus Aluminium, Hochtemperatur-Koksleim und PET-Material mit einer Temperaturbeständigkeitsklasse von 80℃ besteht. Seine Aufgabe ist die Hochfrequenzabschirmung.
Die Mantelstärke der Aluminiumfolie, die um die Isolierschicht im Inneren des Hochspannungsleiters gewickelt ist, wird von der Fertigungsmaschine vorgegeben. Die genaue Größe variiert je nach Lieferant des Leiters.
Bei der überwiegenden Mehrheit der Hochspannungsleiter befindet sich die Aluminiumfolienschicht auf der Außenseite des Geflechts, bei einigen wenigen Hochspannungsleitern auf der Innenseite des Geflechts. In jedem Fall sollte die Folienschicht in Kontakt mit dem Geflecht stehen und leitfähig sein.
Die Abschirmung muss geerdet werden, um die externen Störsignale zur Erde zu leiten und so Störsignale in den inneren Drahtkern zu vermeiden.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Abschirmschicht nicht mehrere Erdungspunkte zulässt. Denn es gibt Potentialunterschiede zwischen den verschiedenen Erdungspunkten. Wenn die Abschirmung an mehreren Punkten geerdet wird, bildet sich in der Abschirmschicht ein Strom, der durch Induktion in die Leitung fließt und zu Interferenzen führt, die nicht nur keine abschirmende Wirkung haben, sondern auch Störungen verursachen.
In der Fabrik für Hochspannungskabel sind die Abschirmungen, egal ob es sich um Aluminiumfolie oder Gewebe handelt, in einem ungebrochenen Zustand (d.h. vollständig von der Isolationsschicht des Kabels umhüllt). Das Aufbrechen der Abschirmung (einschließlich des Zuschneidens der Aluminiumfolie und der Ausdehnung des Abschirmdrahts) wird in der Regel vom Lieferanten des Hochspannungskabelbaums durchgeführt, bevor die Kabel und die Steckverbindungen installiert werden.
7. magnetischer Ring
Die Verbindung zwischen dem Hochspannungskabelbaum und dem Hochspannungsstecker ist stärker von EMV-Störungen betroffen, daher muss die Schnittstelle jedes Hochspannungssteckers abgeschirmt werden. Zum Beispiel sind die Schnittstellen des vorderen und hinteren Motors mit der Crimp-Schiene des Schaltkastens abgeschirmt, und die Anschlüsse des Steuergeräts und des Batteriekastens sind mit Strukturteilen abgeschirmt.
Es ist eine gängige und effiziente Praxis, Hochspannungskabel und Hochspannungsgeräte mit Magnetringen zu versehen.
Der magnetische Ring ist ein ringförmiger magnetischer Leiter. Der magnetische Ring ist ein gängiges Anti-Interferenz-Original in elektronischen Schaltungen und hat eine sehr gute Unterdrückungswirkung für hochfrequentes Rauschen.
(1)Magnetischer Ring Material
Je nach Frequenz der zu unterdrückenden Störung wählen Sie unterschiedliche Permeabilitäten der Ferritmaterialien. Je höher die Permeabilität der Ferritmaterialien ist, desto größer ist die Impedanz bei niedrigen Frequenzen und desto kleiner ist die Impedanz bei hohen Frequenzen.
(2) Magnetischer Ring Leistung
Die Wirkung des Magnetrings hängt von der Impedanz des Stromkreises ab. Je niedriger die Impedanz des Stromkreises ist, desto besser ist die Filterwirkung des Magnetrings. Je größer die Impedanz des Ferritmaterials ist, desto besser ist die Filterwirkung. Wenn kapazitive Filterstecker an beiden Enden des Leiters angebracht sind, ist die Impedanz sehr niedrig und die Wirkung des Magnetrings ist deutlicher.
Die Installationsposition des Magnetrings ist im Allgemeinen so nah wie möglich an der Störquelle. Für das Hochspannungssystem des Hochspannungskabelbaums sollte der Magnetring so nah wie möglich am Motor, an der Steuerung und am Hochspannungskabel-Import und -Export sein.
Je größer der Unterschied zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser des Magnetrings ist, desto länger ist die axiale Richtung, desto größer ist die Impedanz. Der innere Durchmesser muss eng um den Draht gewickelt sein. Um eine große Dämpfung zu erzielen, sollten Sie daher unter der Voraussetzung, dass der Innendurchmesser des Magnetrings den Draht fest umschließt, versuchen, ein größeres Volumen des Magnetrings zu verwenden.
Wenn Sie die Anzahl der magnetischen Ringe auf dem Kabel erhöhen, kann die niederfrequente Impedanz steigen. Durch die Erhöhung der parasitären Kapazität sinkt jedoch die Hochfrequenzimpedanz entsprechend.
8.Fazit
Dieser Artikel befasst sich mit der Klassifizierung und Zusammensetzung von Hochspannungsdrähten sowie mit der Zusammensetzung der Isolierung und der Abschirmschicht von Hochspannungsdrähten. Wenn Sie an dem Produkt interessiert sind oder Fragen und Anregungen haben, können Sie sich gerne an uns wenden. Unser professionelles Team steht Ihnen gerne zur Verfügung.