องค์ประกอบของชั้นป้องกันสายเคเบิลแรงดันสูง

องค์ประกอบของชั้นป้องกันสายไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยชั้นป้องกันตัวนำ, ชั้นป้องกันฉนวนและชั้นป้องกันโลหะ. โครงสร้างเฉพาะมีดังนี้:
1. ชั้นป้องกันตัวนำ (ชั้นป้องกันภายใน)
‌คุณสมบัติของวัสดุ‌
ประกอบด้วยวัสดุกึ่งตัวนำ (เช่นโพลีเอทิลีนเชื่อมขวางกึ่งตัวนำหรือโพลีเมอร์กึ่งตัวนำ), ซึ่งสัมผัสโดยตรงกับตัวนำและรักษาศักยภาพไว้เท่าเดิม, และใช้เพื่อทำให้สนามไฟฟ้าบนพื้นผิวตัวนำสม่ำเสมอและลดการปล่อยประจุในพื้นที่.
‌ตำแหน่งและหน้าที่‌
ตั้งอยู่ระหว่างตัวนำและชั้นฉนวน, เติมช่องว่างหรือเสี้ยนที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวของตัวนำเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของฉนวนที่เกิดจากความเข้มข้นของสนามไฟฟ้า.

ประกอบด้วยชั้นของลวดที่ทอแน่น, มักทำจากทองแดงกระป๋อง, ที่ล้อมรอบฉนวน.
เทปชีลด์อลูมิเนียมฟอยล์:
โดยจะต้องเคลือบอลูมิเนียมฟอยล์เป็นชั้นบางๆ, มักเคลือบด้วยฟิล์มโพลีเอสเตอร์หรือโพรพิลีน, ที่ให้เกือบ 100% ความครอบคลุมของฉนวน.
ชั้นกึ่งตัวนำ:
ชั้นเหล่านี้, มักทำจากโพลีเมอร์เซมิคอนดักเตอร์, วางอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน, และระหว่างฉนวนกับแผ่นโลหะ. ช่วยกระจายความเครียดทางไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอและป้องกันการคายประจุบางส่วน.
วัตถุประสงค์ของชั้นป้องกัน:
การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า:
โล่โลหะทำหน้าที่เป็นกรงฟาราเดย์, สะท้อนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและป้องกันการรบกวนจากแหล่งภายนอกและจากตัวสายเคเบิลที่แผ่สัญญาณรบกวน.

ฉนวนยางซิลิโคน, โล่ทองแดงกระป๋อง, ปลอกยางซิลิโคนและโล่อลูมิเนียมฟอยล์

2. ชั้นป้องกันฉนวน (ชั้นป้องกันด้านนอก)
‌วัสดุและโครงสร้าง‌
นอกจากนี้ยังใช้วัสดุกึ่งตัวนำ, ครอบคลุมพื้นผิวด้านนอกของชั้นฉนวน, และมีศักยภาพเช่นเดียวกับปลอกโลหะหรือชั้นเกราะเพื่อป้องกันการคายประจุเฉพาะที่เกิดจากการสัมผัสที่ไม่ดีระหว่างชั้นฉนวนกับปลอกหุ้ม.
การทำงาน
ปรับการกระจายสนามไฟฟ้าบนพื้นผิวของชั้นฉนวนให้เหมาะสม และลดการแพร่กระจายของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (อีเอ็มไอ) ออกไปข้างนอก.

3. ชั้นป้องกันโลหะ
แบบฟอร์มองค์ประกอบ
‌เทปโลหะ/ฉนวนหุ้มสายไฟ‌: การพันด้วยเทปทองแดงทั่วไปหรือการถักลวดทองแดงกระป๋อง, ด้วยอัตราการครอบคลุม ≥85%;
‌โครงสร้างป้องกันคอมโพสิต‌: เช่นอลูมิเนียมฟอยล์ + การรวมกันของชั้นถักเปีย (อลูมิเนียมฟอยล์ป้องกันการรบกวนความถี่สูง, และชั้นถักเปียช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกล).
‌ฟังก์ชั่นเพิ่มเติม‌
มีทั้งฟังก์ชั่นคายประจุกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและป้องกันการต่อสายดิน, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสายเคเบิลหุ้มฉนวนที่ไม่มีปลอกโลหะ.

4. การออกแบบการป้องกันอื่น ๆ (สถานการณ์พิเศษ)
สายเคเบิลไฟฟ้าแรงสูงบางเส้นจะเพิ่ม `ชั้นบัฟเฟอร์กึ่งนำไฟฟ้า‌ นอกชั้นป้องกันโลหะ เพื่อบรรเทาความเสียหายจากความเค้นเชิงกลต่อชั้นป้องกัน.

ประโยชน์ของการใช้ชั้นป้องกันสำหรับชุดสายไฟแรงสูงและขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง.
ชั้นป้องกันของสายไฟฟ้าแรงสูงแบ่งออกเป็นชั้นถักเปียลวดป้องกันและชั้นอลูมิเนียมฟอยล์. โครงสร้างชั้นป้องกันแบบธรรมดาคือ:
① เฉพาะลวดถักแบบชีลด์เท่านั้น
② ลวดถักเปียป้องกัน (ใกล้กับชั้นฉนวนด้านใน) + ชั้นอลูมิเนียมฟอยล์ (ใกล้กับชั้นฉนวนด้านนอก)
3 รัฐ: ชั้นอลูมิเนียมฟอยล์ (ใกล้กับชั้นฉนวนด้านใน) + ป้องกันชั้นถักลวด (ใกล้กับชั้นฉนวนด้านนอก).

แน่นอน, ตัวนำไฟฟ้าแรงสูงบางตัวใช้ตาข่ายถัก, หลอดอลูมิเนียม, หรือทั้งสองอย่างรวมกันเพื่อหุ้มชั้นนอกของสายเคเบิลโดยตรงเพื่อให้การป้องกัน EMC สำหรับตัวนำ.

สายไฟแรงสูงเทียบกับ. สายไฟแรงดันต่ำทำความเข้าใจความแตกต่าง

(1) ลวดถักป้องกัน
สาระสำคัญของการถักเปียลวดป้องกันคือลวดที่มีเปลือกถักเปียโลหะ, ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันความถี่ต่ำ. ส่วนใหญ่จะทอจากลวดทองแดงกระป๋อง 0.2 มม. หรือ 0.15 มม, และความหนาแน่นของการทอต้องมากกว่า 90%.
เส้นผ่านศูนย์กลางลวดป้องกัน, มุมถักเปีย, จำนวนสายไฟต่อแกนหมุนและความตึงของเครื่องถักเป็นตัวแปรที่สำคัญหลายประการสำหรับการถักลวดป้องกัน.
ลวดป้องกันแบบธรรมดามีให้เลือกสองแบบ: 0.2มม. และ 0.15 มม. ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางลวดหนาขึ้น, ยิ่งผลการป้องกันดีขึ้นเท่านั้น.
โดยทั่วไปผู้ผลิต OEM และสายไฟแรงสูงจะกำหนดมุมทอผ้าของชั้นป้องกันภายในช่วง 50°~60°, และประสิทธิภาพการประมวลผลสูงสุดในช่วงนี้.
จำนวนสายป้องกันต่อแกนหมุนจะกำหนดโดยผู้ผลิตตัวนำแต่ละราย. ยิ่งจำนวนสายไฟป้องกันต่อแกนหมุนมากขึ้น, ยิ่งระยะการถักเปียมากขึ้นเท่านั้น, และแรงตึงสัมพัทธ์ก็จะลดลงตามไปด้วย.

(2) ชั้นอลูมิเนียมฟอยล์
อลูมิเนียมฟอยล์โดยทั่วไปจะใช้เทปคอมโพสิตอลูมิเนียมพลาสติก, ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยอลูมิเนียม, กาวโค้กอุณหภูมิสูงและวัสดุ PET ทนต่ออุณหภูมิ 80°C. หน้าที่ของมันคือการป้องกันความถี่สูง.
แรงเคลือบของอลูมิเนียมฟอยล์ที่พันรอบชั้นฉนวนด้านในของตัวนำไฟฟ้าแรงสูงถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าโดยเครื่องจักรการผลิต, และขนาดเฉพาะจะแตกต่างกันไปตามผู้จำหน่ายตัวนำ.
ชั้นอลูมิเนียมฟอยล์ของตัวนำไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ตั้งอยู่นอกชั้นถัก, และตัวนำไฟฟ้าแรงสูงจำนวนไม่มากจะมีชั้นอลูมิเนียมฟอยล์อยู่ภายในชั้นถัก. ไม่ว่าจะด้วยวิธีใด, ชั้นอลูมิเนียมฟอยล์ควรสัมผัสและเป็นสื่อกระแสไฟฟ้ากับชั้นที่ถัก.
ชั้นป้องกันจะต้องต่อสายดินเพื่อนำสัญญาณรบกวนจากภายนอกเข้ามาสู่พื้นโลก, จึงป้องกันสัญญาณรบกวนเข้าสู่แกนกลางชั้นใน.
ควรสังเกตว่าชั้นป้องกันไม่ได้รับอนุญาตให้ต่อสายดินหลายจุดเนื่องจากจะมีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นที่จุดต่อสายดินที่ต่างกัน. หากชั้นป้องกันมีการต่อสายดินหลายจุด, กระแสจะเกิดขึ้นในชั้นป้องกัน, จะเกิดกระแสบนเส้นลวด, และจะเกิดการรบกวนบนสายสัญญาณ. ไม่เพียงแต่จะล้มเหลวในการป้องกันเท่านั้น, มันทำให้เกิดการรบกวนจริงๆ.
เมื่อตัวนำไฟฟ้าแรงสูงออกจากโรงงาน, ทั้งอลูมิเนียมฟอยล์และชั้นชีลด์แบบถักอยู่ในสภาพไม่แตกหัก (นั่นคือ, พวกมันถูกห่อหุ้มไว้อย่างสมบูรณ์ในชั้นฉนวนภายในตัวนำ). งานสลายชั้นเกราะป้องกัน (รวมถึงการตัดอลูมิเนียมฟอยล์ออกและขยายลวดป้องกัน) โดยทั่วไปจะแล้วเสร็จโดยซัพพลายเออร์ประกอบชุดสายไฟแรงสูงก่อนที่จะเชื่อมต่อและติดตั้งสายไฟและขั้วต่อ.

(3) แหวนแม่เหล็ก
การเชื่อมต่อระหว่างชุดสายไฟแรงสูงและขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงจะได้รับการรบกวน EMC อย่างรุนแรง, ดังนั้นอินเทอร์เฟซของขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงแต่ละตัวจึงต้องได้รับการป้องกัน. ตัวอย่างเช่น, อินเทอร์เฟซของมอเตอร์ด้านหน้าและด้านหลังเป็นแหวนล็อกแบบมีชีลด์ซึ่งรัดเข้ากับรางนำกล่องไฟฟ้า, และตัวควบคุมและขั้วต่อกล่องแบตเตอรี่ใช้ชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีฟังก์ชันป้องกัน.
เป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปและมีประสิทธิภาพในการเพิ่มวงแหวนแม่เหล็กให้กับชุดสายไฟแรงสูงและอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง.
วงแหวนแม่เหล็กเป็นตัวนำแม่เหล็กรูปวงแหวน. วงแหวนแม่เหล็กเป็นส่วนประกอบป้องกันการรบกวนที่ใช้กันทั่วไปในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และมีผลยับยั้งสัญญาณรบกวนความถี่สูงได้ดี.

วัสดุวงแหวนแม่เหล็ก
ขึ้นอยู่กับความถี่ที่จะระงับการรบกวน, เลือกวัสดุเฟอร์ไรต์ที่มีการซึมผ่านของแม่เหล็กต่างกัน. ยิ่งการซึมผ่านของแม่เหล็กของวัสดุเฟอร์ไรต์ยิ่งสูง, ยิ่งมีอิมพีแดนซ์ที่ความถี่ต่ำมากเท่าไร, และความต้านทานของวัสดุอลูมิเนียมสูงก็จะน้อยลง.

การออกแบบการป้องกันลวดแรงสูงเพื่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพของยานพาหนะไฟฟ้า

ประสิทธิภาพของวงแหวนแม่เหล็ก
ผลของวงแหวนแม่เหล็กสัมพันธ์กับอิมพีแดนซ์ของวงจร. ยิ่งอิมพีแดนซ์ของวงจรต่ำลง, ผลการกรองของวงแหวนแม่เหล็กก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น. ยิ่งมีความต้านทานของวัสดุเฟอร์ไรต์มากเท่าไร, ยิ่งผลการกรองดีขึ้นเท่านั้น. เมื่อติดตั้งขั้วต่อตัวกรองแบบ capacitive ที่ปลายทั้งสองด้านของสายไฟ, ความต้านทานต่ำมากและผลกระทบของวงแหวนแม่เหล็กจะชัดเจนยิ่งขึ้น.
ตำแหน่งการติดตั้งวงแหวนแม่เหล็กโดยทั่วไปจะอยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนมากที่สุด. สำหรับชุดสายไฟแรงสูงของระบบไฟฟ้าแรงสูง, วงแหวนแม่เหล็กควรอยู่ใกล้กับทางเข้าและทางออกของสายไฟฟ้าแรงสูงของมอเตอร์และตัวควบคุมมากที่สุด.
ยิ่งความแตกต่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในและด้านนอกของวงแหวนแม่เหล็กกับทิศทางของแกนยิ่งยาวเท่าไร, ยิ่งมีความต้านทานมากเท่าไร. เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของวงแหวนแม่เหล็กต้องพันรอบเส้นลวดให้แน่น. ดังนั้น, เพื่อที่จะได้รับการลดทอนอย่างมาก, พยายามใช้วงแหวนแม่เหล็กที่ใหญ่กว่าโดยสมมุติว่าเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของวงแหวนแม่เหล็กนั้นพันรอบเส้นลวดไว้แน่น.
การเพิ่มจำนวนวงแหวนแม่เหล็กบนสายเคเบิลจะช่วยเพิ่มความต้านทานความถี่ต่ำได้, แต่เนื่องจากความจุของปรสิตเพิ่มขึ้น, ความต้านทานความถี่สูงจะลดลงตามไปด้วย.

ข้อมูลข้างต้นเกี่ยวกับการจำแนกประเภทและองค์ประกอบของตัวนำไฟฟ้าแรงสูง, ตลอดจนการจัดองค์กรและแบ่งปันองค์ประกอบของชั้นฉนวนและชั้นป้องกันของตัวนำไฟฟ้าแรงสูง. ในบทความถัดไป, เราจะยังคงแบ่งปันการออกแบบการแยกฉนวนของสายไฟแรงสูงและชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุด นั่นก็คือแกนลวด. เราหวังว่าจะได้รับความสนใจของคุณและยินดีต้อนรับการสื่อสารของคุณ.