در انتقال جریان الکترونیکی نیروگاه به شهرها از سیم و کابل فشار قوی استفاده می شود؛ اما این تنها جایی نیست که از این نوع کابل استفاده می شود.
ماشین های الکتریکی و وسایل نقلیه نیز به شدت به این محصول نیاز دارند. کابل فشار قوی، کابلی است که برای انتقال برق ولتاژ بالا استفاده می شود.
این کابل از هادی و عایق تشکیل شده و برای عملیات زیر آب مناسب است. همچنین برخلاف خطوط هوایی است که عایق نیستند.
کاربرد کابل فشار قوی
کابل فشار قوی، اجزای مختلف سیستم ولتاژ بالا را به هم متصل می کند و به عنوان واسطه ای برای انتقال برق با ولتاژ بالا عمل می کند.
برخلاف نوع کابل های ولتاژ پایین، این نوع کابل مجهز به برق با ولتاژ بالا هستند که به شدت بر پایداری سیستم فشار قوی خودرو تأثیر می گذارد. طراحی و بهره برداری از وسایل نقلیه الکتریکی باید در نظر گرفته شود و ایمنی کابل های برق فشار قوی نیز مهم است.
انواع مختلف کابل فشار قوی در ابزارها، سیستم های جرقه زنی و جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) کاربردهای متفاوتی دارند. در همه کاربردها، عایق کابل در اثر ولتاژ بالا، ازن یا نشت ناشی از تخلیه هوا آسیب نمی بیند.
سیستم های کابلی باید از تماس هادی های ولتاژ بالا با اشیا یا افراد دیگر جلوگیری کرده و جریان های نشتی را در خود جای داده و کنترل کنند. همچنین اتصالات و پایانه های کابل باید طوری طراحی شوند که فشار را در ولتاژ بالا کنترل کنند تا از خرابی عایق جلوگیری شود.
معمولاً کابل فشار قوی دارای یک محافظ فلزی روی عایق است که به زمین متصل شده و برای متعادل کردن تنش دی الکتریک در عایق طراحی شده است.
برای آگاهی بیشتر مطالعه مقاله کابل زرهی برق چیست؟ پیشنهاد می شود.
انواع کابل فشار قوی
کابل‌های فشار قوی می‌توانند از هر طولی باشند، کابل‌های نسبتاً کوتاه در وسایل برقی، کابل‌های بلندتر به عنوان کابل‌های مدفون در ساختمان‌ها یا تأسیسات صنعتی یا در توزیع برق و طولانی‌ترین کابل‌ها معمولاً به عنوان کابل‌های زیردریایی برای انتقال نیرو استفاده می‌شوند.
سطح مقطع کابل 400 کیلوولت، نشانگر هادی تخت بخش میانی، نیمه هادی و عایق، هادی محافظ مسی، غلاف آلومینیمی و غلاف پلاستیکی بیرونی است.
مانند سایر کابل ها، کابل فشار قوی دارای یک یا چند عنصر ساختاری از هادی ها، عایق ها و غلاف های محافظ هستند.
کابل های فشار قوی با کابل های فشار ضعیف از این جهت متفاوت هستند که دارای یک لایه داخلی اضافی در غلاف عایق برای کنترل میدان الکتریکی در اطراف هادی ها هستند.
برای مدارهایی با ولتاژ بالای 2000 ولت بین هادی ها، ممکن است از یک صفحه رسانا در اطراف هر هادی عایق شده استفاده شود. این فرایند برابر با بار الکتریکی در عایق کابل است.
محافظ هر هادی کابل در انتهای شیلد و در شکاف به زمین متصل می شود. یک مخروط کششی به انتهای سپر اعمال می شود.
ساختار کابل فشار قوی
کابل های فشار قوی می توانند عایق روغن و کاغذ باشند و در لوله های فولادی سفت، آلومینیم نیمه سخت یا ژاکت سربی اجرا شوند.
در ولتاژهای بالاتر، روغن را می توان تحت فشار نگه داشت تا از ایجاد حفره هایی که می‌توانند عایق کابل را تخلیه کنند، جلوگیری کرد.
سباستین زیانی دی فرانتی، اولین کسی بود که در سال 1887 نشان داد که کاغذ با دقت آماده و خشک شده می تواند عایق کابل رضایت بخشی را در 11000 ولت ایجاد کند.
قبلا از سیم و کابل عایق کاغذ فقط برای مدارهای تلگراف و تلفن ولتاژ پایین استفاده می‌شد. برای اطمینان از خشک شدن کامل کاغذ، یک ژاکت سربی اکسترود شده روی کابل کاغذ مورد نیاز است.
لاستیک ولکانیزه شده توسط چارلز گودیر در سال 1844 ثبت اختراع شد؛ اما تا سال 1880 برای عایق کاری کابل استفاده نشد و در مدارهای روشنایی مورد استفاده قرار گرفت.
1- کابل لاستیکی عایق شده در مدار 11000 ولتی نصب شده در سال 1897 برای پروژه تولید برق آبشار نیاگارا استفاده شد. تا سال 1895 کابل های ولتاژ متوسط عایق بندی شده از کاغذ به صورت تجاری در دسترس بودند. در طول جنگ جهانی دوم، انواع مختلفی از لاستیک مصنوعی و عایق پلی اتیلن روی کابل ها اعمال شد.
2- کابل های ولتاژ بالا مدرن از عایق پلیمری یا پلی اتیلن، از جمله پلی اتیلن متقاطع (XLPE) استفاده می کنند.
برای آگاهی بیشتر مطالعه مقاله کابل سفارشی چیست؟ پیشنهاد می شود.
کاربرد کابل فشار قوی برای وسایل نقلیه الکتریکی
استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی (E&HV) با افزایش آگاهی زیست محیطی در حال افزایش است. بازیافت، تعمیر و نگهداری سیستم سیم و کابل فشار قوی این وسایل نقلیه خارج از شبکه تولیدکننده و نمایندگی در حال افزایش است.
1- واحد توزیع برق
جعبه توزیع دستگاهی است که برق ولتاژ بالا را به کل خودرو توزیع می کند (مشابه جعبه فیوز برق در سیستم مدار فشار ضعیف). این روند شامل بسیاری از رله‌ها و فیوزهای ولتاژ بالا است و به تراشه‌های مرتبط برای برقراری ارتباط سیگنال و اطمینان از ایمنی مصرف برق با ولتاژ بالا مجهز است.
این انرژی تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا مانند کنترل کننده های موتور، موتورهای محرک، کمپرسورهای تهویه مطبوع الکتریکی، بخاری های PTC و مبدل ولتاژ بالا به ولتاژ پایین را توزیع می کند.
2- شارژ داخلی (OBC)
OBC وسیله ای است که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند. از آنجایی که بسته باتری یک منبع تغذیه DC با ولتاژ بالا است، بسته باتری نمی تواند به طور مستقیم برق متناوب را هنگام استفاده از برق متناوب برای شارژ ذخیره کند. بنابراین یک واحد OBC برای تبدیل ولتاژ AC به DC برای شارژ باتری مورد نیاز است.
3- مبدل ولتاژ بالا به ولتاژ پایین
وسیله ای است که جریان مستقیم ولتاژ بالا را به جریان مستقیم ولتاژ پایین تبدیل می کند. خودروهای برقی موتور ندارند و منبع انرژی خودرو از ژنراتور و باتری نیست، بلکه یک فقط از باتری است.
از آنجایی که تجهیزات الکتریکی وسایل نقلیه الکتریکی معمولاً با ولتاژ پایین 12 یا 24 ولت تغذیه می شوند، یک دستگاه مبدل برای تبدیل ولتاژ بالا به ولتاژ پایین برای حفظ تعادل مصرف برق کل وسیله نقلیه مورد نیاز است.
برخی از مبدل تبدیل ولتاژ بالا به ولتاژ بالا برای تسهیل شارژ سریع، اتصال به ایستگاه های شارژ استاندارد و قابلیت اطمینان را انجام می دهند.
4- کمپرسور برقی
کمپرسور اسکرول الکتریکی برای تهویه مطبوع خودروی الکتریکی عمدتاً از یک اسکرول متحرک، اسکرول ثابت، براکت، مکانیسم ضد چرخش، مکانیسم انعطاف پذیر شعاعی، موتور و بخش کنترل الکترونیکی تبدیل فرکانس تشکیل شده است.
5- بخاری
منبع گرما برای سیستم تهویه مطبوع خودروهای سنتی از گرمای وارد شده به موتور پس از خنک کردن مایع خنک‌کننده می‌آید که در خودروهای انرژی جدید یافت نمی‌شود. این دستگاه بخاری PTC نام دارد.
هنگامی که دمای محیط به اندازه کافی پایین است، باتری برای عملکرد صحیح به مقدار مشخصی گرما نیاز دارد.
برای آگاهی بیشتر مطالعه مقاله کابل بدون هالوژن پیشنهاد می شود.
