高压导线的线芯的绞合方式

2022年3月27日高压线束评论766字数 1495阅读模式

芯线是高压导线的主体部分,承担着高压电流、电压传输的重要职责。从高压导线芯线的角度,有两个内容需要特别关注,分别是芯线的绞合方式和芯线的材料。

对高压导线而言,则需要重点关注的是线径选型和线色要求。

线芯的绞合方式

高压导线线径常常是低压导线的几倍,为了增加高压导线的柔软性和可曲度,较大界面的导线线芯由多根较小直径的单线绞合而成。由多根单线绞合的线芯柔软性好,可曲度大,线芯弯曲时,线芯中心线内外两部分可以互相移动补偿,弯曲时不会引起导体的塑性变形,因此线芯的柔软性和稳定性大大提高。因此,车用线束,尤其是高压导线通产使用多股绞合导线。

线芯的绞合形式可以分为两种,规则绞合,不规则绞合。

(1) 规则绞合

导线有规则、同心且相继各层依照不同方向的绞合成为规则绞合。

更进一步的,还可分为正常规则绞合和非正常规则绞合。后者是指层与层之间的导线直径不尽相同的规则绞合,前者指的是导线的直径均相同。

规则绞合还可细分为简单规则绞合和复合规则绞合,后者指的是组成规则绞合的导线不是单根的,是有更细的导线按规则绞合成股,再绞合成线芯,这种绞合多用于移动橡皮绝缘电缆的线芯,以提高其柔软性。

(2) 不规则绞合

指的是所有组成导线都依照同一方向的绞合。

线芯的绞合还设计到其他相关工艺参数,包括绞合节距、绞合系数、绞合方向、绞合规律等。

考虑到生产工艺和工序要求,电动汽车高压导线的绞合方式通常是正常规则绞合,有利于机械化、自动化生产。

高压导线的线芯的绞合方式

图-导体的不同绞合形式

线芯的材料选择

作为导电材料的金属,需要具有优异的导电性、足够的机械强度、不易氧化、抗腐蚀、容易加工、容易焊接、资源丰富等先天优势。单就导体性能而言,最好的是银,其次是铜和铝。

高压导线的芯线一般采用单一金属。按材质分类,可分为铜导线(包括镀锡铜线、退火软铜导线和硬铜导线)和铝导线。

(1) 金属铜的性能和主要特点

  • 导电和导热性能良好。铜的导电性仅次于银,居于第二位,铜的导热性仅次于金。
  • 金属铜的化学稳定性高,抗腐蚀性好。
  • 金属铜无磁性。
  • 金属铜的力学性能较好,铜的抗拉强度为200-240MN/M²,伸长率可达50%。
  • 金属铜的塑性好易于加工,具有很高的塑性变形能力,可采用压延、挤压和拉伸等压力加工方法制成各种形状和尺寸的制品。
  • 易于焊接。
  • 来源可靠,资源丰富。

(2) 铜导线的分类

  • 硬铜导线:经伸线冷加工而成,具有较高的抗张强度,适用于架空输电线、配电线及建筑线之导体;
  • 软铜线:硬铜线加热去除冷加工所产生之残余应力而成,富柔软性及弯曲性,并具有较高之导电率,用以制造通信及电力线缆之导体、电气机械及各种家用电器之导线;
  • 镀锡铜线:铜线表面镀锡以增加焊接性及保护铜导体于 PVC 或橡胶绝缘押出时不受侵蚀,并防止橡胶绝缘之老化,一般耐温等级150℃及以上的高压电缆选用镀锡铜线。

(3) 金属铝的性能和主要特点

  • 金属铝的导电率仅次于金银铜,导电率为铜的62%。
  • 导热性好。
  • 耐腐蚀性良好,易生成氧化膜,防止铝氧化。
  • 纯铝的力学强度一般。
  • 金属铝塑性良好,可用压力加工方法制成各种产品。
  • 金属铝密度小,价格便宜,来源可靠。
  • 金属铝作为导电材料的抗拉强度低、焊接性差。

(4) 金属铜和金属铝电性能对比

考量导线材质的性能主要有如下几个参数:材料成分、密度、导电率、拉伸强度、弯曲性能,如下列出的是不同材质的导线性能参数:

高压导线的线芯的绞合方式

图-不同材质的导线性能参数比较

由此可见,基于金属铝导线的抗拉强度弱、密度小、重量轻、成本低等因素,市面上已经有不少较大平方的高压导线选择使用铝线替代铜导线,即能够间接为整车轻量化做贡献,又达成了降低整车成本的目的。

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