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I Cavi di alta tensione usati nelle automobili elettriche

da | 18 Mar, 21 | Power, Technology & Science, Tests and Measurements |

La tecnologia delle auto elettriche non riguarda solo le componentistiche del motore, delle batterie e dei convertitori di potenza. Altri elementi, estremamente importanti, operano “dietro le quinte” e contribuiscono in maniera determinante al funzionamento ottimale dell’intero sistema. Andiamo a esaminare in dettaglio il ruolo essenziale svolto dai cavi di alta tensione usati per la mobilità elettrica.

Cavi di qualità

Oggi un cavo di qualità deve possedere caratteristiche ben precise che solo con l’attuale tecnologia si possono raggiungere e ottenere. Per i cavi di qualità, quindi, si parla di isolamenti ad alta tensione in silicone, schermature EMC, leggerezza e basso ingombro, flessibilità, resistenza ad eventi elettrici e atmosferici, robustezza e, soprattutto, criteri e normative di sicurezza. Le aziende assicurano che tutti i prodotti e le soluzioni personalizzate non sono solo progettati in base alle rigorose specifiche dei clienti, ma sono realizzati per funzionare nelle più difficili condizioni operative.

I cavi elettrici: una tecnologia sempre più avanzata

Come detto prima, la tecnologia e le innovazioni riguardano tutti i settori della mobilità elettrica e i cavi elettrici non sono esclusi da essa (vedi figura 1). Anche se i componenti elettronici diventano sempre più “freddi”, le giunzioni posseggono una minore resistenza in fase di conduzione e le prestazioni dei sistemi aumentano a dismisura, i motori lavorano sempre a temperature relativamente alte. I cavi elettrici devono affidarsi a delle strutture composite realizzate con diversi strati. Essi devono risultare resistenti ai fluidi e alle aggressioni di oli, benzine, liquidi vari e acqua. Nulla, infatti, può essere escluso e qualsiasi tipologia di evento deve essere considerata come altamente probabile, ai fini dei test. I cavi devono essere progettati per funzionare nel vano motore a temperature elevate dove si possono raggiungere anche i 150° C. Pur risultando meccanicamente ed elettricamente robusti e resistenti, i cavi dovrebbero essere più leggeri, flessibili e dalle dimensioni ridotte. Questa è una continua sfida poiché tali caratteristiche sono, a volte, discordi tra loro. Devono, inoltre, poter essere lavorati al meglio con altri materiali, con i quali devono possedere una elevata compatibilità di lavorazione e di utilizzo. La sicurezza è relativa a diversi parametri statici e dinamici dei cavi, nelle varie situazioni di funzionamento e di post-funzionamento. Devono anche risultare ignifughi e autoestinguenti. La flessibilità e l’isolamento sono requisiti importanti e permettono l’idoneità per l’impiego in bassa e alta tensione su impianti elettrici e sistemi per autotrazione, dove l’esposizione a fonti di calore sulla superficie del cavo sono sempre variabili. Il numero sempre più crescente di normative e di standard obbliga le aziende a seguire nuove strategie di produzione, ma tutto ciò va a vantaggio della clientela e, ovviamente, agli utenti finali. Le strategie di sostenibilità sono poste, oggi, in primo piano. Le aziende sono costantemente alla ricerca di modi per ridurre le emissioni di CO2. L’elettromobilità è nata principalmente per tale scopo. Nuove normative, inoltre, promuovono il recupero e il riciclaggio dei rifiuti e delle scorte industriali.

Figura 1: i cavi di alta tensione devono essere studiati e progettati con estrema attenzione e precisione

Dimensioni, tipologie e utilizzi dei cavi di potenza

Indipendentemente dal fatto che si tratti di un veicolo ibrido o di un’auto puramente elettrica, le due tipologie di veicoli necessitano di cavi di ottima qualità per elevati valori di corrente o di tensione, a volte anche estremi (vedi figura 2). Le molteplici applicazioni determinano diverse categorizzazioni dei prodotti. I cavi di ricarica ad alta tensione per veicoli elettrici sono realizzati con cavi di rame stagnato ignifughi e privi di alogeni, secondo la seguente scheda:

  • cores 6 millimetri quadrati;
  • materiale conduttore: E-Cu ETP1 according DIN EN 13602 and EN 60228 (VDE0295 KI.5);
  • progettazione del conduttore: Rame stagnato intrecciato nom. 77 x max. 0.31 mm;
  • isolamento del nucleo: EPR crosslinked, type EVI-2;
  • diametro del nucleo: 5.0 mm (+/- 0.2);
  • spessore della parete isolante: nom. 1.0 mm;
  • codice colore: verde-giallo, blu, marrone.

Alcune tipologie di cavi posseggono una calza a treccia composta da un multi filamento di poliestere e filo di rame stagnato, destinati principalmente ad applicazioni elettromagnetiche, protezioni meccaniche e isolamenti termici. La speciale forma di trecciatura permette di aumentare considerevolmente il diametro interno della guaina permettendo anche una contrazione in lunghezza.

Conclusioni

Le automobili elettriche sono, a tutti gli effetti, delle mini centrali elettriche. L’impianto elettrico di un automobile è sottoposto a tensioni e corrente molto elevate. Il voltaggio può anche arrivare a 650 V. Chi effettua manutenzione deve prestare la massima attenzione e per evitare gravi infortuni si è adottato uno standard del codice dei colori per i cavi “più pericolosi”. Si possono, pertanto, osservare cavi arancioni, gialli e altri. Esistono regole di sicurezza che occorre seguire obbligatoriamente. In primo luogo occorre disinserire la tensione del sistema in modo appropriato e per questo scopo non è sufficiente staccare il morsetto di alimentazione delle batterie. Vi possono essere, infatti, tensioni persistenti e archi voltaici molto pericolosi. Inoltre occorre impedire il reinserimento accidentale della tensione e infine si deve verificare l’assenza di tensione con strumenti di misura professionali. Tutte queste azioni devono essere eseguite da un personale altamente qualificato e competente.

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