Высоковольтные провода зажигания

03.08.2012
#Провод
# Провод высоковольтный
# Зажигание

Высоковольтные провода зажигания

Высоковольтные провода — одни из важных элементов автомобиля, чувствительных к качеству изготовления и правильности эксплуатации. Предназначены они для передачи высоковольтных импульсов, генерируемых катушкой зажигания двигателя, через прерыватель-распределитель к свечам зажигания.

Так как через высоковольтные провода проходит электрический ток очень высокого напряжения (порядка 25–35 киловольт), то крайне необходимо, чтобы была качественная изоляция проводника. Это обусловлено тем, что ток высокого напряжения имеет высокую «пробивную» способность. В случае некачественной или неисправной оболочки кабеля может произойти пробой и тогда, хоть провод и не выходит из строя, резко снижается эффективность передачи высоковольтного импульса к свечам зажигания. Происходит неполное сгорание топливной смеси в цилиндре из-за недостаточной искры или же вовсе поршень двигается вхолостую, если не произошло поджига смеси. В любом случае нарушается нормальная работа двигателя, что приводит к более быстрому выходу его из строя.

Кроме изоляции на работу высоковольтных проводов влияет также и из чего сделан сердечник кабеля. Раньше все провода делались из медных жил в качестве проводника, изоляция же изготавливалась из поливинилхлорида (ПВХ). Такая комбинация использовалась достаточно долго, т.к. медь — отличный проводник электрического тока. Однако когда в автомобилях стали повсеместно использоваться электронные приборы, стало очевидно, что кабели с медными сердечниками создают сильные электромагнитные помехи, что очень мешает работе чувствительной электрике.

Для решения этой проблемы производители пошли по разным путям:

1. Первым способом решить проблему с наводками было использование помехоподавляющего резистора. Чаще всего его монтируют в свечной колпачок. При этом токопроводящий сердечник все также используется медный.




2. Сердечник во втором типе кабеля состоит из полимера, поверх которого навивается тонкий токопроводящий слой из проволоки. Эта комбинация снижает распространение помех, однако все равно остается необходимость включать в цепь дополнительный резистор.




3. Третий тип кабеля — полностью неметаллический. В качестве проводника тока чаще всего используется хлопчатобумажная пряжа, пропитанная смесью из сажи. Также используется стекловолокно, покрытое углеродным порошком (графит), поверх которого располагается токопроводящая оболочка из полимера. Использование полимеров позволяет избавиться от создаваемых электромагнитных наводок, однако сильно снижает проводимость кабеля, из-за чего возникает необходимость использовать качественные катушки зажигания и следить за чистотой в моторном отсеке, т. к. грязь на высоковольтных кабелях снижает их эффективность.

Рис. Типы токопроводящих жил высоковольтных проводов

1. Изоляция




2. Медная многожильная




3. Ферропластовая оболочка




4. Сердечник




5. Обвивка из металлической проволоки




6. Неметаллический токопроводящий сердечник




7. Упрочняющая неметаллическая оплетка

Как было выше сказано, крайне необходимо, чтобы была качественная изоляция кабеля. Раньше использовалась оболочка из ПВХ, но такая изоляция «деревенела» со временем и переставала обеспечивать надежную защиту. Затем в качестве материала для внешней изоляции стал использоваться силикон, который дольше сохранял свою эластичность при критических температурах — от -60°C до +200°С. Также силикон известен своей гидрофобностью, т.е. способностью отталкивать воды, благодаря чему грязь не липнет к оболочке высоковольтного кабеля. Кроме всего прочего силикон инертен к агрессивным жидкостях, вроде бензина, масел и прочей химии.

Существует множество разновидностей свечных колпачков, разных для различных двигателей. Производители делают все, чтобы обеспечить максимальную защиту контактов от попадания влаги и грязи. Хоть высоковольтные кабели имеют достаточную защиту от повреждения, необходимо следить за чистотой поверхности оболочки, а также надежностью контакта свечных колпачков. Следует регулярно удалять загрязнения, чтобы система зажигания работала стабильно, без сбоев.

Резюмируя все выше сказанное, скажем лишь, что немаловажным является и то, где Вы планируете купить высоковольтные кабели. Для того, чтобы обезопасить себя от покупки некачественного товара, следует покупать продукцию только проверенных производителей. Наша компания ООО «Авто-Альянс» напрямую сотрудничает со многими заводами-производителями. Мы работаем только с проверенными поставщиками, гарантирующими высокое качество предлагаемой продукции. В нашем ассортименте всегда большой выбор высоковольтных кабелей для самых разнообразных двигателей. Покупая у нас, Вы можете быть уверены в качестве приобретаемых товаров.

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Функция высоковольтных проводов зажигания в автомобиле

Главная » Устройство автомобиля

Устройство автомобиля

Автор Андрей На чтение 3 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано 14.03.2011

Главная задача высоковольтных проводов зажигания – безупречная доставка тока к свечам. Они выдерживают напряжение до 40000 В при толщине всего 7 мм.

Силиконовые, поливинилхлоридные и резино-полимерные – это три типа высоковольтных проводов, которые можно купить. Максимальная электронагрузка в автомобиле 30000 В.

В бортовой сети автомобиля всего 12 В, а на выходе катушки зажигания получаем все 30000 В и все это благодаря русскому электротехнику Павлу Яблочкову, который 130 лет назад придумал трансформатор.

Современные трансформаторы устроены точно также, только сердечник другой. На первичную обмотку, у которой меньше витков, подается 12 В. В сердечнике возникает поле, которое создает напряжение во вторичной обмотке. И чем больше в ней витков, тем выше напряжение на выходе.

Силиконовые высоковольтные провода зажигания самые слабые. Тесты показывают, что изоляцию пробьет заряд чуть больше 30000 В. У резино-полимерных и поливинилхлоридных проводов максимальная нагрузка до пробоя около 45000 В. Но это в условиях лаборатории. На практике от трещин, задиров и даже грязи на изоляции проводов заряд от катушки зажигания не полностью дойдет до свечей.

Самый менее морозоустойчивый поливинилхлоридный провод: при -30 он перестает гнуться, а при -50 ломается. В мороз на вибрирующем двигателе пропадет контакт, машина заглохнет и уже не заведется. Провода с резино-полимерной и силиконовой изоляцией не потеряли эластичность даже при -65. Зима им не страшна.

Утечки тока хорошо видны ночью, разряды, как молнии, скачут по проводам. Искра будет слабая. В результате: потеря мощности двигателя, повышенный расход топлива и плохой запуск автомобиля зимой. Но главное, всего одной искорки достаточно для пожара под капотом.

Все высоковольтные провода зажигания дают радиопомехи. Самые сильные у поливинилхлоридных с металлической жилой, у нее почти нулевое сопротивление. Из-за этого идет наводка на бортовой компьютер, он может выдавать неточные показания, а магнитола трещать. Для таких проводов обязательно нужны свечи с помехопонижающими резисторами.

У силиконовых проводов, как и у резино-полимерных, распределенное сопротивление. Лучше выбирать провода сопротивлением от 15 до 40 кОм, у них меньше радиопомехи. Но к таким проводам нужны безрезисторные свечи, в маркировке которых нет буквы «Р», иначе искра будет слабая и машина не заведется.

И еще: провода должны быть чистыми. Грязь на изоляции – хороший проводник. А электричество штука ленивая, всегда ищет, куда ускользнуть. Если увидите, что под капотом скачут молнии, то заглушите двигатель и протрите провода влаговытесняющей жидкостью. Не помогло? Тогда в магазин за новыми проводами.

А наблюдали ли вы утечки тока в своем автомобиле? И какие провода подключены у вас? Оставляйте свои комментарии.

Доп. информация

Еще об устройстве автомобиля:

• Устройство автомобильной печки
• Как завести машину зимой
• Газомасляные и гидравличекие амортизаторы
• Колдун — регулятор тормоза
• Автомобильные клаксоны
• Запуск двигателя в мороз
• Если крыса сгрызла провода в машине

• Автор: Андрей
• Распечатать

Оцените статью:

(3 голоса, среднее: 2. 7 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Кабели — E-Mobility Engineering

Производство кабелей для электромобилей сопряжено со сложностью, которую некоторые могут удивить. Рори Джексон знает подробности.

Особое внимание следует уделить моделированию внутренних характеристик электрических и гибридных транспортных средств, чтобы определить оптимальные конфигурации и маршруты, по которым должны проходить кабели
(любезно предоставлено Champlain Cable) Важность кабелей для передачи энергии и данных через электрические и гибридные автомобили в течение тысяч часов невозможно переоценить. Однако прежде чем выбирать и указывать требования к кабелю, необходимо сначала учесть механические нагрузки, с которыми они могут столкнуться, а также температурные требования, химические допуски, уровни электромагнитных помех и другие факторы.

В зависимости от транспортного средства, его рабочего профиля и характеристик рассматриваемого кабеля могут выполняться различные модели моделирования и методы испытаний. Они часто требуются для сертификации ключевых характеристик кабелей в соответствии со стандартами UL и NEC для зарядки, а также стандартами SAE и ISO для внутренних кабелей.

И хотя существует определенная универсальность с точки зрения качества медного материала или процессов намотки, существует множество различных материалов и подходов, которые можно использовать для изоляции и экранирования каждого проводника в зависимости от его применения.

Высоковольтная изоляция

Кабели, проложенные внутри транспортных средств, обычно можно разделить на две категории напряжения: низкое напряжение, от 0 до 60 В, и высокое напряжение, что обычно означает все, что выше 60 В (и обычно работает до 600, 800 или до 1500 В в секторе электромобилей).

Основной причиной этого различия является безопасность. Контакт человека с чем-либо с напряжением выше 60 В обычно считается смертельным (хотя смертоносность любого провода или кабеля может быть увеличена такими факторами, как здоровье человека, величина тока, проходящего через проводник, или если это соединение постоянного тока). вместо источника переменного тока).

Поэтому стандарты требуют, чтобы внешние оболочки высоковольтных кабелей были окрашены в узнаваемый оранжевый цвет, чтобы владелец транспортного средства, техники и спасатели могли легко идентифицировать эту опасность на месте аварии.

Чтобы защитить людей и окружающие компоненты от электроснабжения все более высокого напряжения, разработчик транспортного средства может выбрать более толстую изоляцию. Это может надежно обеспечить более высокие электрические характеристики, хотя это может увеличить материальные затраты и сделать кабель тяжелее и жестче, и, следовательно, его труднее прокладывать через транспортное средство.

Различные материалы обеспечивают разный уровень изоляции. Один из основных стандартов, по которому их можно различать, — это требуемый температурный режим.

Например, фторполимеры широко используются в промышленности для высоковольтных и высокотемпературных применений. К ним относятся ETFE (этилентетрафторэтилен) и FEP (фторированный этиленпропилен), оба из которых рассчитаны на температуру 155°C. PFA (перфторалкоксиалкан), другой фторполимер, рассчитан на температуру 180°C, хотя также было обнаружено, что он показывает нормальные характеристики при 250 С.

Куртки из силиконового каучука также популярны, и для электромобилей они обычно рассчитаны на температуру до 180 C, хотя их состав может быть разработан для работы при более высоких температурах. Каучуки EPDM (этилен-пропилен-диеновый мономер), используемые в кабелях для электромобилей и гибридных электромобилей, могут быть рассчитаны на работу при температурах от 100 до 150 °C и, возможно, выше в зависимости от области применения.

У разных поставщиков разные рецепты и подходы к изменению рабочих характеристик, таких как термостойкость их изоляционных полимеров. В основном это означает, что нужно начинать с основного полимера и добавлять такие ингредиенты, как антиоксиданты, для увеличения способности к тепловому старению.

Производитель кабелей может также добавить антиозонанты, например, для защиты материала от озона, что является общей проблемой в средах с высоким напряжением.

Однако необходимо учитывать ряд других спецификаций и эксплуатационных характеристик изоляции, многие из которых неразрывно связаны с используемым полимером и не могут быть существенно изменены независимо от изменения состава.

Возможно, наиболее важно то, что электрическое сопротивление данного материала обычно можно увеличить только за счет увеличения толщины (и эти факторы имеют тенденцию увеличиваться прямо пропорционально друг другу). Но если изоляция кабеля слишком толстая, он становится негибким и, следовательно, его трудно проложить через кузов автомобиля.

Разработчики электромобилей также должны учитывать, как данный материал работает в различных химических средах. Например, силиконы без проблем широко используются для высоковольтных кабелей в электрических и гибридных автомобилях. Они чрезвычайно гибкие, идеально работают при высоких температурах и устойчивы к воздействию широкого спектра химических веществ.

Однако они могут выйти из строя при контакте с сильными аккумуляторными кислотами. Если герметизация аккумуляторной батареи нарушена, это может привести к значительному повреждению близлежащих кабелей с силиконовой изоляцией.

Силиконы также могут быть механически менее прочными, чем некоторые другие изоляционные материалы. Это может вызвать проблемы, если они проложены между несколькими компонентами трансмиссии с острыми краями, которые в конечном итоге могут разорвать резину и повредить проводник внутри.

Производители все чаще опасаются использования силиконов (и аналогичных резиновых смесей) из-за опасений по поводу газовыделения. Вещества, выделяемые из резины во время дегазации, могут повредить другую электронику в автомобиле, конденсируясь на корпусах и просачиваясь в них, если они вызваны воздействием тепла на изолятор на основе силикона, например, при использовании термоусадочных трубок или ультразвуковой сварки.

Вероятность выделения газа и других химических или механических неисправностей можно уменьшить, если изолирующий материал (такой как силикон или другие) экструдируют и термически закрепляют в емкости для отверждения. Это гарантирует, что, в отличие от термопласта, вновь изготовленная термореактивная изоляция никогда больше не расплавится, что позволяет ей выдерживать различные условия и оставаться неповрежденной.

В качестве альтернативы, некоторые кабели в электромобилях имеют изоляцию из полимеров, в которых используется радиационное сшивание. В этом процессе ускоритель электронов создает поток электронов с достаточной энергией, чтобы удалить атомы водорода из молекулярных цепей термопласта.

Затронутые точки молекулярных цепей могут затем образовывать углеродные поперечные связи друг с другом, фиксируя многие молекулярные связи на месте и превращая термопласт в термореактивный.

Это делает облученные сшитые полимеры более диэлектрически и физически стабильными, наряду с другими преимуществами, такими как температурный диапазон от 150 до 225 C и более высокая стойкость к истиранию, чем у многих резиновых материалов.

Более высокая диэлектрическая стабильность облученных полимеров с поперечными связями и EPDM (по сравнению с термопластичными эластомерами) позволяет изготавливать кабели с более тонкими изоляционными стенками без риска прокола или повреждения материала высоким напряжением. Производители транспортных средств все чаще отдают предпочтение более тонким стенкам из-за их преимуществ, например, с точки зрения снижения веса, маршрутизации и обработки.

Изоляционные материалы также должны проверяться на их номинальный срок службы. Чем дольше это значение при данной температуре, тем больше интервал между обслуживанием транспортного средства и возможной заменой кабелей.

Стандарт ISO 6722-1, например, определяет 3000 часов испытаний на тепловое старение при заданной температуре. Поскольку эта температура всегда будет экстремальной для окружающей среды автомобиля, квалифицированный материал должен прослужить десятки тысяч часов, прежде чем его придется заменить.

Хотя для транспортных средств, таких как автобусы и грузовые автомобили, может потребоваться больше часов, но производители кабелей могут предусмотреть и это.

Силиконовые каучуки широко используются в качестве изоляционного материала благодаря таким качествам, как их механическая гибкость и высокая термостойкость
(любезно предоставлено Elkem) побочные эффекты на окружающие системы. Электрические и гибридные транспортные средства, использующие мощные электродвигатели с системами широтно-импульсной модуляции (ШИМ), например, могут подвергаться особому риску из-за электромагнитного «шума», создаваемого высоковольтными кабелями, поскольку проводка может действовать как антенна и излучать этот шум по всей машине.

Эти электромагнитные помехи могут нарушить сигналы, управляющие бортовыми двигателями тяги и другими механическими системами. И по мере того, как автомобили становятся «умнее» — все больше и больше датчиков, компьютерных процессоров, радиочастотных систем и подключений устанавливается в их архитектуре — потребность в экранировании становится критически важной для безопасности.

В результате кабели для электрических и гибридных транспортных средств могут варьироваться от относительно простых конструкций с одним изолятором до кабелей с более чем одним уровнем изоляции, со встроенной оплеткой или экраном для снижения электромагнитных излучений и оболочкой, покрывающей их.

Это значительно увеличивает сложность и толщину кабеля, но снижает его механическую гибкость, что вызывает дополнительные вопросы, связанные с расходами, прокладкой, упаковкой и удобством использования в автомобиле.

Однако при работе с высоким напряжением в чувствительных зонах автомобиля не может быть случайных электромагнитных помех или образования электрических дуг, так как это может нарушить работу жизненно важных систем.

Защита от электромагнитных помех требуется не во всех частях автомобиля. Например, кабели, обеспечивающие стабильное питание постоянным током от аккумуляторов на ранней стадии силового агрегата, могут не нуждаться в экранировании.

Однако, как указано, электродвигатели, использующие ШИМ, генерируют много электромагнитных помех, поэтому для них требуются экранированные кабели. Это касается любого устройства с индуктивной обратной связью и переменной частотой.

Кроме того, если высоковольтные кабели расположены рядом с важными цепями безопасности для таких элементов, как датчики приближения, они должны быть экранированы, чтобы предотвратить искажение информации о безопасности. А автономное транспортное средство, использующее сигналы GNSS для обновления местоположения, также должно защищать свои спутниковые приемники и соответствующие кабели.

Тип защиты может варьироваться, например, с помощью оплетки. Это сделано из переплетения металлических нитей вокруг изоляционного слоя.

Как правило, оловянная медь используется в качестве материала для оплетки из-за ее коррозионной стойкости, хотя алюминий становится популярным благодаря его легкому весу по сравнению с другими металлами. Однако работать с алюминием может быть сложно и дорого, учитывая его склонность к свободному окислению на воздухе, что затрудняет формирование соединений с ним.

Вместо оплетки можно использовать слой металлической фольги (обычно алюминиевой), который обеспечивает 100% физическое покрытие для экранирования от электромагнитных помех по всей площади кабеля. Покрытие оплетки обычно составляет от 70% до 95% кабеля, чего может быть достаточно для кабелей, проходящих мимо второстепенной электроники, но некоторые стандарты все чаще требуют минимального покрытия 80% или даже 95% для сертификации целостности систем автомобиля.

Это означает, что оплетка с покрытием 95 % имеет меньшие зазоры и больше металлического материала, чем оплетки с покрытием 80 % и 70 %, что увеличивает размер и стоимость кабеля (и снижает гибкость) без обязательного повышения эффективности работы экранирования. . Поэтому интегратор транспортных средств должен тщательно проанализировать требования к защите (и сертификации) своих автомобильных систем, прежде чем определять оптимальную конфигурацию для своих нужд.

Другое ключевое различие между оплеткой и фольгой заключается в том, что они работают в разных диапазонах частот. Однако в зонах транспортного средства с широкополосными частотами или несколькими электронными системами, работающими в разных диапазонах частот, кабели могут быть изготовлены как с фольгой, так и со встроенной оплеткой, зажатой между слоями изоляции.

Это может быть особенно важно для частей транспортного средства, которые будут подвергаться регулярным повышенным скачкам тока, когда конструкторам транспортных средств необходимо обеспечить целостность подсистем с точки зрения способности транспортного средства работать без воздействия электромагнитных помех.

Экранирование автомобильных кабелей будет приобретать все большее значение, поскольку достижения в области датчиков и автономии подчеркивают необходимость защиты данных и связи от электромагнитных помех
(любезно предоставлено Acome)

Низковольтные кабели

Автомобильная электроника для таких систем, как радио , кондиционеры, датчики и т. д. все чаще разрабатываются как системы на 48 В, заменяющие традиционные архитектуры на 12 и 24 В. Хотя этот уровень мощности намного ниже, чем напряжение, связанное с батареями и тяговыми двигателями, он по-прежнему вызывает много беспокойства, поскольку требования к конструкции транспортного средства становятся все более строгими.

Например, система на 48 В требует гораздо большего внимания к коррозионной стойкости, устойчивости к дуге и безопасности, чем система на 12 В. Хотя 48 В можно считать «низким напряжением» по сравнению, например, с кабелями аккумуляторной батареи, подключение 48 В постоянного тока по-прежнему достаточно мощное, чтобы вызвать смертельные травмы.

В относительном выражении кабель 12–48 В может быть изготовлен с использованием менее дорогих материалов и конструкций, чем кабель высокого напряжения, без риска для безопасности, электромагнитных помех и т. д. Например, использование кабеля со смещением от центра нежелательно в высоковольтных установках, поскольку шум и тепловые излучения могут распределяться неравномерно, а на одну сторону изоляции оказывается большее электрическое давление, чем на другую. Однако в низковольтном кабеле это менее проблематично, и все же можно использовать кабель со смещением от центра.

В качестве альтернативы дефекты изоляции, такие как неравномерное распределение какого-либо ингредиента или частицы или механический дефект, вероятно, не перерастут в проблему в низковольтном кабеле. Однако в высоковольтном кабеле такие недостатки крайне нежелательны, учитывая большие риски.

Более низкие уровни электрического, теплового и электромагнитного излучения от кабелей 12–48 В также означают, что они могут использовать менее дорогостоящие изоляционные материалы, такие как ПВХ или другие термопласты, поскольку вероятность плавления и риски, связанные с воздействием на проводник, ниже. . Использование реактопластов значительно превысило бы требования к изоляции таких проводов и сделало бы эти в остальном тонкие провода бессмысленно толстыми и трудными для прокладки.

Для высокочастотных соединений, например, для передовых датчиков в приложениях безопасности, автономии или контроля производительности, используются все более тонкие кабели. Поскольку рабочие частоты превышают 1 МГц, автомобили разрабатываются для использования проводов тоньше 48–50 AWG (0,03160–0,02504 мм).

Такие диаметры крайне сложно надежно изготовить, поскольку они требуют высокоточного оборудования и контроля натяжения. Они также могут выдержать только граммы напряжения, прежде чем сломаться.

Отдельный провод, работающий на очень высоких рабочих частотах, также может быть подвержен потерям. Поверхностный эффект, при котором плотность переменного тока имеет тенденцию быть выше у поверхности проводника, вызывает увеличение сопротивления проводника с частотой, уменьшая эффективное сечение провода и вызывая эти потери.

Близость к другим проводникам, передающим питание переменного тока в том же направлении, также может «загромождать» ток, увеличивая сопротивление с частотой и вызывая дополнительные потери, которые могут нарушить работу системы в электромобиле.

Поэтому разработчики электромобилей и гибридных электромобилей могут выбрать для своих высокочастотных применений специально сплетенный литцендрат, который состоит из нескольких прядей эмалированных магнитных проводов, соединенных в пучки или скрученных вместе. По сравнению с обычным проводом для обмотки, литцендратный провод снижает рабочие температуры и потери за счет распределения тока между несколькими независимыми изолированными жилами. Он также обладает большей механической гибкостью, чем одиночная сплошная проволока того же диаметра.

Использование литцендрата в кабелях позволяет распределять ток по множеству независимо изолированных жил
(любезно предоставлено Rubadue Wire)

Зарядные кабели

Многожильный провод также полезен для зарядных устройств, учитывая, что он снижает потери на высоких частотах для переменного тока, а также при использовании постоянного тока. Спецификации для типов зарядных кабелей изложены в стандартах UL и NEC и допускают некоторые различия в выборе проводника и изоляции.

Например, зарядные кабели типа EV рассчитаны на напряжение 600 В и содержат два или более проводника 18 AWG (1,024 мм) или 240 мм2 с термореактивной изоляцией; они также могут включать один или несколько изолированных заземляющих проводников. 9Кабели типа 0006 EV также могут использоваться для гибридных кабелей передачи данных, связи или оптоволоконных кабелей любого размера AWG.

Кабели типа EVE и EVT аналогичны кабелям типа EV, за исключением того, что в первом вместо термореактивной изоляции используется термопластичный эластомер, а во втором используется ПВХ.

Для зарядных кабелей на 300 В стандарты NEC и UL предписывают использование кабелей типа EVJ, которые содержат от двух до шести 18-12 AWG (1,024-2,053 мм) проводников с термореактивной изоляцией, а также один или несколько изолированных заземляющих проводников. .

Типы EVJE и EVJT аналогичны EVJ, но используют изоляцию и кожух из термопластичного эластомера, а тип EVJT имеет изоляцию из ПВХ.

В стандартах также указывается номинальная толщина изоляции. Для типов ЭВ, ЭВЭ и ЭВТ толщина материала может составлять от 0,76 до 2,41 мм, при этом степень изоляции увеличивается с увеличением диаметра и объема проводников. Все типы на 300 В номинально имеют толщину стенок 0,76 мм.

Стандарты также предписывают, чтобы все эти зарядные кабели имели маслостойкую внешнюю оболочку, могли использоваться во влажной среде и, при необходимости, имели нейлоновую изоляцию, а также экранирование.

Помимо соблюдения стандартов, разработчики зарядных станций для автомобилей должны учитывать простоту использования при выборе кабеля. Если кабель зарядного устройства недостаточно гибкий, некоторым людям может быть сложно подключить его к своему автомобилю, что может привести к незначительному повреждению автомобиля или травме пользователя, а гибкость не предусмотрена стандартом.

Прежде чем кабели могут быть сертифицированы, они отправляются в UL для тестирования. При этом будут рассмотрены такие области, как устойчивость к раздавливанию (например, если транспортное средство наезжает на зарядный кабель) и другие формы механических характеристик, а также аспекты электрических характеристик и химической стойкости.

Контроль качества

Такие стандарты, как ISO 6722-1, определяют широкий спектр испытаний, которые автомобильные провода и кабели должны пройти для сертификации.

Испытание на искрообразование важно для обеспечения безотказной изоляции. Это осуществляется путем пропускания кабеля через завесу из металлических шариков, которые находятся под напряжением до определенного напряжения, как указано в стандартах (и они могут работать до 10 000 В или выше). Искрение произойдет, если где-то вдоль изоляции есть неисправность, которую затем можно найти и устранить перед отправкой.

Испытания по измерению диаметра выполняются с использованием двухосевых лазерных датчиков, чтобы убедиться, что кабель остается в пределах заданных физических размеров. В зависимости от провода или кабеля допустимые пределы их размеров могут достигать 0,05 мм.

Кроме того, изоляция должна пройти два основных испытания на истирание. Один из них исследует стойкость материала к контакту с песком и грязью и включает в себя использование куска наждачной бумаги в механизме с катушкой на катушке (или аналогичном) для трения о внешнюю стенку кабеля. Затем команда, проводящая испытание, записывает, сколько миллиметров или сантиметров требуется для протирания изоляции.

Другой тест проверяет изоляцию на царапание, что важно для прокладки кабелей через транспортные средства и оценки того, насколько хорошо материал может выдерживать принудительный и повторяющийся контакт с острыми или выступающими металлическими поверхностями.

В этом испытании на проводник подается небольшое напряжение из-за того, что кусок металла трется взад и вперед по изоляции, и когда провод замыкается, испытание прекращается, и регистрируются циклы или миллиметры, необходимые для пробоя стенки кабеля.

Аналогичные тесты могут быть проведены на защемление и раздавливание изоляции, чтобы учесть, как движение транспортного средства или авария могут повлиять на кабели.

Кабели должны быть надежно обжаты к разъемам; здесь важна легкость, с которой изоляционный материал может быть разрезан и зачищен. На самом базовом уровне компания должна проводить испытания на наличие воды и аккумуляторной кислоты как двух наиболее распространенных жидкостей, с которыми может соприкасаться кабель. Однако, как уже упоминалось, некоторые стандарты и ситуации требуют, чтобы кабели также были маслостойкими, несмотря на то, что для аккумуляторных электромобилей не обязательно требуется очень много масла.

Компании также могут захотеть проверить свои кабели на то, как они справляются с контактом со смазкой, бензином, трансмиссионной жидкостью и другими химическими веществами, чтобы понять риски того, что может произойти, когда электромобили и гибриды будут работать вместе с автомобилями со старыми, более традиционными трансмиссиями.

Разработчики электромобилей и гибридных электромобилей иногда также запрашивают дополнительные испытания на термостойкость, испытания изоляции на растяжение и испытания на прилипание (чтобы увидеть, насколько хорошо изоляция прилегает к проводнику) сверх того, что обычно требуют стандарты.

Испытания на термостойкость могут просто включать нагрев образца проволоки до температуры выше номинальной рабочей температуры в течение определенного периода времени (например, дня или недели). Затем проволоке дают остыть, и снова проводят тесты на электрические и физические свойства, чтобы увидеть, как тепловое старение повлияло на ее характеристики.

Испытания на прочность на растяжение могут включать снятие части изоляции с проводника и ее растяжение до разрыва. В зависимости от типа материала существуют определенные минимальные требования к прочности на разрыв и относительному удлинению.

Испытание на прилипание проверяет, какое усилие требуется для снятия изоляции с конца проводника.

Это может оказать существенное влияние на работу автоматизированного оборудования для резки и зачистки, а также на возможность качественного обжима соединителя.

Производители кабелей и проводов также могут получить выгоду от инвестиций в лучшее доступное оборудование для автоматизации.

Это позволит им поддерживать стабильный уровень качества в своих партиях кабелей, уменьшая количество проблем, которые могут быть обнаружены (и вызванные сбоями) во время тестирования, и позволит поставлять большое количество кабелей, изготовленных по индивидуальному заказу, для новых электромобилей и электромобилей. Проекты HEV в кратчайшие сроки.

Кроме того, сочетание автоматизированного производственного оборудования с ручными процессами сборки может иметь решающее значение для оптимизации качества и производительности кабеля.

Например, ручная укладка проводов позволяет создавать жгуты проводов в противоположном направлении, которые намного тоньше, легче и гибче, чем стандартные кабельные сборки машинной скрутки. Затем вокруг ткацких станков может быть экструдирована изоляция, а соединители обжаты на их концах с помощью машин, чтобы обеспечить постоянство от одной партии к другой.

В дополнение к испытаниям самих кабелей, производители транспортных средств получат пользу от анализа конструкций своих транспортных средств и моделирования теплового, электромагнитного и вибрационного воздействия, ожидаемого во время эксплуатации. Это может дать представление о том, где должны быть проложены кабели или какая изоляция или экранирование им требуются, чтобы избежать чрезмерных концентраций тепла или электромагнитных излучений в чувствительных частях автомобиля.

Это также может помочь избежать размещения кабеля в местах, которые могут превысить пределы его допусков на царапание или прокалывание металлических компонентов. И это может помочь показать, где лучше всего расположить зажимы и зажимы для удержания кабелей на месте или отдельно друг от друга.

Компании могут также смоделировать, где вода и другие жидкости будут течь в случае проникновения воды, протечки батареи или других подобных проблем, чтобы определить, где больше всего необходимы различные типы допусков жидкости для изоляционных материалов. Гибридным автомобилям, в частности, может потребоваться, чтобы некоторые кабели находились в постоянном контакте с маслом или топливом, в то время как другие в кузове автомобиля оставались сухими.

Автоматизированное оборудование для обработки кабеля достигло такого уровня, что для выполнения многих производственных операций можно использовать только одну машину
(любезно предоставлено Komax) 

Заключение

По мере развития технологий электрических и гибридных транспортных средств стандарты и запросы, вероятно, будут развиваться, чтобы отражать новые требования безопасности и инновации, которые должны учитывать кабельные технологии. К счастью, существует широкий спектр материалов и подходов к проектированию и производству кабелей, и поставщики могут быстро адаптироваться к запросам конечных пользователей.

Задача, как и в случае с большинством проблем проектирования электромобилей и гибридных автомобилей, будет заключаться не в расширении пределов рабочих характеристик кабелей, а в обеспечении того, чтобы они сохраняли баланс электрических, тепловых, электромагнитных и других свойств в каждом транспортном средстве.

Благодарности

Автор хотел бы поблагодарить Фреда Келли из General Cable, Дэйва Декстера из Champlain Cable, Кайла Дженсена из Rubadue Wire, Винсента Чартрона из Elkem, Натали Ласко из Acome, Юрга Вебера из Komax и Дакса Уорда из St Cross Electronics за помощь в подготовке этой статьи.

Кабели для электромобилей и обычные автомобильные кабели: обзор

Массовый переход от обычных автомобилей к гибридным и электрическим автомобилям означает переход на новые типы электрических кабелей. Кабели, используемые в электрических и гибридных транспортных средствах, отличаются от кабелей, используемых в обычных автомобилях с ДВС. Прочтите этот блог, чтобы устранить путаницу между традиционными типами кабелей и кабелями для электромобилей.

Автомобильный провод: основной провод и кабель аккумулятора

Два подтипа автомобильного провода, используемые в обычных автомобилях с ДВС, — это основной автомобильный провод и кабели аккумулятора.

Автомобильный первичный провод — это автомобильный провод общего назначения, подходящий для целого ряда различных применений в обычных транспортных средствах. Автомобильный первичный провод используется в жгутах проводов, двигателях и автомобильном освещении всех типов.

Типы автомобильных первичных проводов

• Провод с изоляцией из сшитого полиэтилена премиум-класса: GXL, SXL, TXL. Эти типы проводов имеют диапазон температур от -40°C до 125°C. Разница между ними в толщине стенки.
• Доступный провод с ПВХ изоляцией: GPT, TWP, HDT. У них более низкие температурные показатели: GPT и TWP при 85°C, а HDT при 105°C.

Типы кабелей аккумуляторной батареи для автомобилей с ДВС

Кабели аккумуляторной батареи представляют собой подтип автомобильных проводов, используемых исключительно для питания электрической системы обычного автомобиля и подключения аккумуляторной батареи к электрической системе. Эти кабели имеют больший вес, чем основной автомобильный провод.

Кабель SGT и кабель SGX

Для обычных автомобилей используются кабели аккумуляторной батареи двух типов: SGT и SGX. Разница между ними заключается в том, что SGT имеет номинальную температуру от -40°C до +105°C и изоляцию из ПВХ, а SGX имеет номинальную температуру от -40°C до +125°C и изоляцию из сшитого полиэтилена.

Кабели для электромобилей: кабели высокого напряжения и кабели для зарядки

Два типа кабелей, связанных с электромобилями, — это кабели высокого напряжения, находящиеся внутри электромобиля в жгутах проводов, и кабель для зарядки, который используется для зарядки автомобиля.