इलेक्ट्रिक वाहनों के उच्च-वोल्टेज केबल की सामग्री और इसकी तैयारी प्रक्रिया

नई ऊर्जा से चलने वाले वाहन उद्योग के नए युग में औद्योगिक परिवर्तन और उन्नयन तथा पर्यावरण संरक्षण की दोहरी जिम्मेदारी है, जिसने इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों और अन्य संबंधित सहायक उपकरणों के औद्योगिक विकास को काफी बढ़ावा दिया है। केबल निर्माताओं और प्रमाणन निकायों ने इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों के अनुसंधान और विकास में काफी ऊर्जा का निवेश किया है। इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों की सभी पहलुओं में उच्च प्रदर्शन आवश्यकताएं होती हैं और उन्हें RoHSb मानक, ज्वाला मंदक ग्रेड UL94V-0 मानक आवश्यकताओं और नरम प्रदर्शन को पूरा करना चाहिए। यह शोधपत्र इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए उच्च-वोल्टेज केबलों की सामग्री और निर्माण तकनीक का परिचय देता है।

1. उच्च वोल्टेज केबल की सामग्री
(1) केबल का चालक पदार्थ
वर्तमान में, केबल कंडक्टर परत के दो मुख्य पदार्थ हैं: तांबा और एल्युमीनियम। कुछ कंपनियां मानती हैं कि एल्युमीनियम कोर से उत्पादन लागत में काफी कमी आ सकती है। शुद्ध एल्युमीनियम सामग्री में तांबा, लोहा, मैग्नीशियम, सिलिकॉन और अन्य तत्व मिलाकर, संश्लेषण और एनीलिंग जैसी विशेष प्रक्रियाओं के माध्यम से, केबल की विद्युत चालकता, बेंडिंग परफॉर्मेंस और जंग प्रतिरोधकता में सुधार किया जाता है, ताकि समान भार क्षमता की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके और तांबे के कोर कंडक्टर के समान या उससे भी बेहतर प्रभाव प्राप्त किया जा सके। इस प्रकार, उत्पादन लागत में काफी बचत होती है। हालांकि, अधिकांश उद्यम अभी भी तांबे को कंडक्टर परत के मुख्य पदार्थ के रूप में मानते हैं, क्योंकि सबसे पहले, तांबे की प्रतिरोधकता कम होती है, और फिर तांबे के अधिकांश गुण समान स्तर पर एल्युमीनियम से बेहतर होते हैं, जैसे कि उच्च धारा वहन क्षमता, कम वोल्टेज हानि, कम ऊर्जा खपत और मजबूत विश्वसनीयता। वर्तमान में, चालकों के चयन में आमतौर पर राष्ट्रीय मानक 6 नरम चालकों (एकल तांबे के तार का विस्तार 25% से अधिक होना चाहिए, मोनोफिलामेंट का व्यास 0.30 से कम होना चाहिए) का उपयोग किया जाता है ताकि तांबे के मोनोफिलामेंट की नरमता और मजबूती सुनिश्चित हो सके। तालिका 1 में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तांबे के चालक पदार्थों के लिए आवश्यक मानकों की सूची दी गई है।

(2) केबलों की इन्सुलेटिंग परत सामग्री
इलेक्ट्रिक वाहनों का आंतरिक वातावरण जटिल होता है। इन्सुलेटिंग सामग्री के चयन में, एक ओर इन्सुलेशन परत के सुरक्षित उपयोग को सुनिश्चित करना होता है, वहीं दूसरी ओर, जहां तक ​​संभव हो, प्रसंस्करण में आसान और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री का चयन करना होता है। वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली इन्सुलेटिंग सामग्री पॉलीविनाइल क्लोराइड (PVC) है।क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन (XLPE)सिलिकॉन रबर, थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर (टीपीई), आदि और उनके मुख्य गुण तालिका 2 में दिखाए गए हैं।
इनमें से पीवीसी में सीसा होता है, लेकिन आरओएचएस निर्देश सीसा, पारा, कैडमियम, हेक्सवैलेंट क्रोमियम, पॉलीब्रोमिनेटेड डाइफेनिल ईथर (पीबीडीई) और पॉलीब्रोमिनेटेड बाइफेनिल (पीबीबी) और अन्य हानिकारक पदार्थों के उपयोग पर प्रतिबंध लगाता है, इसलिए हाल के वर्षों में पीवीसी को एक्सएलपीई, सिलिकॉन रबर, टीपीई और अन्य पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों से प्रतिस्थापित किया गया है।

(3) केबल परिरक्षण परत सामग्री
परिरक्षण परत को दो भागों में विभाजित किया गया है: अर्धचालक परिरक्षण परत और बुनी हुई परिरक्षण परत। 20°C और 90°C पर तथा आवर्धन के बाद अर्धचालक परिरक्षण सामग्री की आयतन प्रतिरोधकता, परिरक्षण सामग्री को मापने का एक महत्वपूर्ण तकनीकी सूचकांक है, जो अप्रत्यक्ष रूप से उच्च-वोल्टेज केबल के सेवा जीवन को निर्धारित करता है। सामान्य अर्धचालक परिरक्षण सामग्रियों में एथिलीन-प्रोपीलीन रबर (ईपीआर), पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) आदि शामिल हैं।पॉलीइथिलीन (पीई)कच्चे माल पर आधारित सामग्रियों के मामले में। यदि कच्चे माल में कोई लाभ नहीं है और अल्पावधि में गुणवत्ता स्तर में सुधार नहीं किया जा सकता है, तो वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान और केबल सामग्री निर्माता परिरक्षण सामग्री की प्रसंस्करण तकनीक और सूत्र अनुपात के अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करते हैं, और केबल के समग्र प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए परिरक्षण सामग्री के संघटन अनुपात में नवाचार की तलाश करते हैं।

2. उच्च वोल्टेज केबल तैयार करने की प्रक्रिया
(1) कंडक्टर स्ट्रैंड प्रौद्योगिकी
केबल निर्माण की मूल प्रक्रिया लंबे समय से विकसित है, इसलिए उद्योग और उद्यमों में इसके अपने मानक विनिर्देश भी मौजूद हैं। तार खींचने की प्रक्रिया में, एकल तार के अनट्विस्टिंग मोड के अनुसार, स्ट्रैंडिंग उपकरण को अनट्विस्टिंग स्ट्रैंडिंग मशीन, अनट्विस्टिंग स्ट्रैंडिंग मशीन और अनट्विस्टिंग/अनट्विस्टिंग स्ट्रैंडिंग मशीन में विभाजित किया जा सकता है। तांबे के कंडक्टर के उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान और लंबे समय तक एनीलिंग तापमान और समय के कारण, तार खींचने की प्रक्रिया में खिंचाव और टूटने की दर को बेहतर बनाने के लिए अनट्विस्टिंग स्ट्रैंडिंग मशीन का उपयोग करके निरंतर खिंचाव और निरंतर खिंचाव वाले मोनोवायर बनाना उचित है। वर्तमान में, 1 से 500kV वोल्टेज स्तरों के बीच क्रॉस-लिंक्ड पॉलीइथिलीन केबल (XLPE) ने ऑयल पेपर केबल को पूरी तरह से प्रतिस्थापित कर दिया है। XLPE कंडक्टरों के लिए दो सामान्य कंडक्टर निर्माण प्रक्रियाएं हैं: गोलाकार संघनन और तार घुमाना। एक ओर, तार का कोर क्रॉस-लिंक्ड पाइपलाइन में उच्च तापमान और उच्च दबाव के कारण अपने शील्डिंग मटेरियल और इंसुलेशन मटेरियल को फंसे हुए तार के गैप में दबने और बर्बादी से बचाता है; दूसरी ओर, यह कंडक्टर की दिशा में पानी के रिसाव को भी रोकता है, जिससे केबल का सुरक्षित संचालन सुनिश्चित होता है। तांबे का कंडक्टर स्वयं एक संकेंद्रित स्ट्रैंडिंग संरचना है, जिसे ज्यादातर साधारण फ्रेम स्ट्रैंडिंग मशीन, फोर्क स्ट्रैंडिंग मशीन आदि द्वारा बनाया जाता है। गोलाकार संघनन प्रक्रिया की तुलना में, यह कंडक्टर स्ट्रैंडिंग के गोलाकार गठन को सुनिश्चित करता है।

(2) एक्सएलपीई केबल इन्सुलेशन उत्पादन प्रक्रिया
उच्च वोल्टेज एक्सएलपीई केबल के उत्पादन के लिए, कैटेनरी ड्राई क्रॉस-लिंकिंग (सीसीवी) और वर्टिकल ड्राई क्रॉस-लिंकिंग (वीसीवी) दो निर्माण प्रक्रियाएं हैं।

(3) एक्सट्रूज़न प्रक्रिया
पहले, केबल निर्माता केबल इन्सुलेशन कोर बनाने के लिए द्वितीयक एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का उपयोग करते थे। इस प्रक्रिया में, पहले चरण में कंडक्टर शील्ड और इन्सुलेशन परत को एक साथ एक्सट्रूड किया जाता था, फिर उन्हें आपस में जोड़कर केबल ट्रे पर लपेटा जाता था, कुछ समय के लिए रखा जाता था और फिर इन्सुलेशन शील्ड को एक्सट्रूड किया जाता था। 1970 के दशक में, इन्सुलेटेड तार कोर में एक 1+2 त्रि-परत एक्सट्रूज़न प्रक्रिया का उदय हुआ, जिससे आंतरिक और बाहरी शील्डिंग और इन्सुलेशन एक ही प्रक्रिया में पूरा हो गया। इस प्रक्रिया में पहले कंडक्टर शील्ड को एक्सट्रूड किया जाता है, थोड़ी दूरी (2~5 मीटर) के बाद, कंडक्टर शील्ड पर इन्सुलेशन और इन्सुलेशन शील्ड को एक साथ एक्सट्रूड किया जाता है। हालांकि, पहले दो तरीकों में कई खामियां थीं, इसलिए 1990 के दशक के अंत में, केबल उत्पादन उपकरण आपूर्तिकर्ताओं ने त्रि-परत सह-एक्सट्रूज़न उत्पादन प्रक्रिया शुरू की, जिसमें कंडक्टर शील्डिंग, इन्सुलेशन और इन्सुलेशन शील्डिंग को एक साथ एक्सट्रूड किया जाता था। कुछ साल पहले, विदेशी देशों ने भी एक नया एक्सट्रूडर बैरल हेड और घुमावदार मेश प्लेट डिज़ाइन लॉन्च किया था, जो स्क्रू हेड कैविटी प्रवाह दबाव को संतुलित करके सामग्री के संचय को कम करता है, निरंतर उत्पादन समय को बढ़ाता है, और हेड डिज़ाइन के विनिर्देशों में लगातार बदलाव को प्रतिस्थापित करके डाउनटाइम लागत को काफी हद तक बचा सकता है और दक्षता में सुधार कर सकता है।

3. निष्कर्ष
नई ऊर्जा वाहनों के विकास की अपार संभावनाएं और विशाल बाजार है। इसके लिए उच्च भार क्षमता, उच्च तापमान प्रतिरोध, विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रभाव, झुकाव प्रतिरोध, लचीलापन, लंबी कार्य अवधि और अन्य उत्कृष्ट गुणों से युक्त उच्च वोल्टेज केबलों की एक श्रृंखला का उत्पादन और बाजार में उनकी मांग है। इलेक्ट्रिक वाहन उच्च वोल्टेज केबल सामग्री और इसकी निर्माण प्रक्रिया के विकास की व्यापक संभावनाएं हैं। उच्च वोल्टेज केबल के बिना इलेक्ट्रिक वाहन उत्पादन क्षमता में सुधार और सुरक्षा सुनिश्चित नहीं कर सकते।