Composizione di strato di schermatura del cavo ad alta tensione

La composizione dello strato schermante del cavo ad alta tensione comprende principalmente lo strato schermante del conduttore, lo strato schermante isolante e lo strato schermante metallico. La struttura specifica è la seguente:
1. Strato di schermatura del conduttore (strato schermante interno)
‌Proprietà del materiale‌
È composto da materiali semiconduttivi (come polietilene reticolato semiconduttivo o polimeri semiconduttivi), che sono a diretto contatto con il conduttore e mantengono lo stesso potenziale, e servono per uniformare il campo elettrico sulla superficie del conduttore e ridurre le scariche locali.
‌Posizione e funzione‌
Si trova tra il conduttore e lo strato isolante, riempire gli spazi vuoti o le bave che possono esistere sulla superficie del conduttore per evitare danni all'isolamento causati dalla concentrazione del campo elettrico.

Questo è costituito da uno strato di fili strettamente intrecciati, tipicamente realizzati in rame stagnato, che circonda l'isolamento.
Schermo con nastro in foglio di alluminio:
Ciò comporta un sottile strato di foglio di alluminio, spesso laminato su una pellicola di poliestere o polipropilene, che fornisce quasi 100% copertura dell'isolante.
Strati semiconduttori:
Questi strati, spesso realizzati con polimeri semiconduttori, sono posti tra il conduttore e l'isolante, e tra l'isolamento e lo schermo metallico. Aiutano a distribuire uniformemente lo stress elettrico e a prevenire le scariche parziali.
Scopo degli strati schermanti:
Schermatura elettromagnetica:
Lo scudo metallico funge da gabbia di Faraday, riflettere le radiazioni elettromagnetiche ed evitare interferenze provenienti da fonti esterne e dal cavo stesso che irradia rumore.

Isolamento in gomma siliconica, schermo in rame stagnato, guaina in gomma siliconica e schermo in foglio di alluminio

2. Strato schermante isolante (strato schermante esterno)
‌Materiale e struttura‌
Utilizza anche materiali semiconduttivi, copre la superficie esterna dello strato isolante, e ha lo stesso potenziale della guaina metallica o dello strato di armatura per prevenire scariche locali causate da uno scarso contatto tra lo strato isolante e la guaina.
funzione
Ottimizza la distribuzione del campo elettrico sulla superficie dello strato isolante e sopprime la diffusione delle interferenze elettromagnetiche (Emi) verso l'esterno.

3. Strato schermante metallico
‌Modulo di composizione‌
‌Schermatura a nastro/filo metallico‌: Comunemente avvolgimento con nastro di rame o treccia di filo di rame stagnato, con un tasso di copertura ≥85%;
‌Struttura di schermatura composita‌: come un foglio di alluminio + combinazione di strati di intrecciatura (il foglio di alluminio previene le interferenze ad alta frequenza, e lo strato intrecciato migliora la resistenza meccanica).
‌Funzione aggiuntiva‌
Ha sia funzioni di scarica della corrente di cortocircuito che di protezione di messa a terra, soprattutto nei cavi isolati estrusi senza guaine metalliche.

4. Altri modelli di schermatura (scenari speciali)
Alcuni cavi ad alta tensione aggiungeranno uno ‌strato tampone semiconduttivo‌ all'esterno dello strato schermante metallico per alleviare il danno dello stress meccanico allo strato schermante.

I vantaggi dell'utilizzo di strati di schermatura per cablaggi e connettori ad alta tensione.
Lo strato di schermatura dei cavi ad alta tensione è suddiviso in uno strato di schermatura intrecciata di fili e uno strato di foglio di alluminio. Le strutture convenzionali dello strato schermante lo sono:
① Solo treccia metallica schermata
② Treccia metallica schermante (vicino allo strato isolante interno) + strato di foglio di alluminio (vicino allo strato isolante esterno)
③ Tre stati: strato di foglio di alluminio (vicino allo strato isolante interno) + strato di treccia metallica schermante (vicino allo strato isolante esterno).

Ovviamente, alcuni conduttori ad alta tensione utilizzano una rete intrecciata, tubi di alluminio, oppure una combinazione dei due per coprire direttamente lo strato esterno del cavo per fornire protezione EMC ai conduttori.

Cavi ad alta tensione vs. Cavi a bassa tensione Comprendere le differenze

(1) Treccia metallica schermante
L'essenza della treccia metallica schermante è un filo con un guscio di treccia metallica, che funziona come uno scudo a bassa frequenza. È principalmente tessuto con filo di rame stagnato da 0,2 mm o 0,15 mm, e la sua densità di tessitura deve raggiungere più di 90%.
Diametro del filo schermato, angolo di intrecciatura, il numero di fili per fuso e la tensione della macchina trecciatrice sono parametri importanti per la trecciatura del filo schermante.
Il filo di schermatura convenzionale è disponibile in due specifiche: 0.2mm e 0,15 mm. Maggiore è il diametro del filo, migliore è l'effetto schermante.
Gli OEM e i produttori di cavi ad alta tensione definiscono generalmente l'angolo di tessitura dello strato schermante nell'intervallo 50°~60°, e l'efficienza di elaborazione è massima in questo intervallo.
Il numero di fili di schermatura per mandrino è determinato da ciascun produttore di conduttori. Maggiore è il numero di fili di schermatura per mandrino, maggiore è il passo dell'intrecciatura, e la tensione relativa sarà corrispondentemente minore.

(2) Strato di foglio di alluminio
Il foglio di alluminio utilizza generalmente un nastro composito in alluminio-plastica, che è composto principalmente da alluminio, colla da coke ad alta temperatura e materiale PET con resistenza alla temperatura di 80°C. La sua funzione è la schermatura ad alta frequenza.
La forza di rivestimento del foglio di alluminio avvolto attorno allo strato isolante interno del conduttore ad alta tensione è preimpostata dalla macchina di produzione, e la sua dimensione specifica varia a seconda del fornitore del conduttore.
Lo strato di foglio di alluminio della maggior parte dei conduttori ad alta tensione si trova all'esterno dello strato intrecciato, e un piccolo numero di conduttori ad alta tensione hanno lo strato di foglio di alluminio situato all'interno dello strato intrecciato. In ogni caso, lo strato di foglio di alluminio deve essere in contatto e conduttivo con lo strato intrecciato.
Lo strato schermante deve essere messo a terra per guidare i segnali di interferenza esterna nella terra, impedendo così ai segnali di interferenza di entrare nel nucleo interno.
Va notato che lo strato schermante non può essere messo a terra in più punti perché ci saranno differenze potenziali in diversi punti di messa a terra. Se lo strato schermante è messo a terra in più punti, si formerà una corrente nello strato schermante, sul filo verrà indotta una corrente, e l'interferenza verrà indotta sulla linea del segnale. Non solo non riesce a proteggere, in realtà provoca interferenze.
Quando i conduttori ad alta tensione lasciano la fabbrica, sia il foglio di alluminio che lo strato schermante intrecciato sono in uno stato ininterrotto (questo è, sono completamente avvolti nello strato isolante all'interno del conduttore). Il lavoro di rottura dello strato schermante (compreso il taglio del foglio di alluminio e l'espansione del filo schermante) viene generalmente completato dal fornitore dell'assemblaggio di cablaggi ad alta tensione prima che i cavi e i connettori vengano collegati e installati.

(3) Anello magnetico
Il collegamento tra il cablaggio ad alta tensione e il connettore ad alta tensione riceverà gravi interferenze EMC, quindi l'interfaccia di ciascun connettore ad alta tensione deve essere schermata. Per esempio, le interfacce del motore anteriore e posteriore sono anelli elastici schermati fissati alle guide della scatola elettrica, inoltre, i connettori del controller e del vano batteria utilizzano parti strutturali con funzioni di schermatura.
È una pratica comune ed efficiente aggiungere generalmente anelli magnetici ai cablaggi e alle apparecchiature ad alta tensione.
L'anello magnetico è un conduttore magnetico a forma di anello. L'anello magnetico è un componente anti-interferenza comunemente usato nei circuiti elettronici e ha un buon effetto inibitorio sul rumore ad alta frequenza.

Materiale dell'anello magnetico
A seconda della frequenza con cui si desidera sopprimere l'interferenza, vengono selezionati materiali di ferrite con diverse permeabilità magnetiche. Maggiore è la permeabilità magnetica del materiale ferrite, maggiore è l'impedenza alle basse frequenze, e minore è l'impedenza dei materiali ad alto contenuto di alluminio.

Design di schermatura del filo ad alta tensione per la sicurezza e le prestazioni dei veicoli elettrici

Prestazioni dell'anello magnetico
L'effetto dell'anello magnetico è legato all'impedenza del circuito. Minore è l'impedenza del circuito, migliore è l'effetto filtrante dell'anello magnetico. Maggiore è l'impedenza del materiale di ferrite, migliore è l'effetto filtrante. When capacitive filter connectors are installed at both ends of the wire, the impedance is very low and the effect of the magnetic ring is more obvious.
The installation position of the magnetic ring is generally as close as possible to the source of interference. For the high-voltage wire harness of the high-voltage system, the magnetic ring should be as close as possible to the inlet and outlet of the high-voltage wires of the motor and controller.
The greater the difference between the inner and outer diameters of the magnetic ring and the longer the axial direction, the greater the impedance. The inner diameter of the magnetic ring must be tightly wrapped around the wire. Perciò, in order to obtain a large attenuation, try to use a larger magnetic ring on the premise that the inner diameter of the magnetic ring is tightly wrapped around the wire.
Increasing the number of magnetic rings on the cable can increase the low-frequency impedance, but due to the increase in parasitic capacitance, the high-frequency impedance will decrease accordingly.

The above is about the classification and composition of high-voltage conductors, as well as the organization and sharing of the composition of the insulation layer and shielding layer of high-voltage conductors. In the next article, we will continue to share the deshielding design of high-voltage wires and the most important parts-the wire core. We look forward to your attention and welcome your communication.