يصلح
يصلح

تحليل مزايا وعيوب المواد العازلة للأسلاك الشمسية الكهروضوئية

  • أخبار2023-10-12
  • أخبار

يؤثر أداء المواد العازلة بشكل مباشر على الجودة وكفاءة المعالجة ونطاق تطبيق الكابلات الضوئية الشمسية.ستحلل هذه المقالة بإيجاز مزايا وعيوب المواد العازلة للكابلات الشمسية الكهروضوئية شائعة الاستخدام، بهدف المناقشة مع الصناعة وتقليص الفجوة تدريجيًا مع الكابلات الدولية.

بسبب الاختلافات بين المواد العازلة المختلفة، فإن إنتاج الأسلاك والكابلات ومعالجة الأسلاك لها خصائصها الخاصة.سيكون الفهم الكامل لهذه الخصائص مفيدًا لاختيار مواد الكابلات الضوئية والتحكم في جودة المنتج.

 

1. المواد العازلة لكابلات البولي فينيل كلوريد

المواد العازلة من كلوريد البوليفينيل PVC (المشار إليها فيما يلي باسم PVC) عبارة عن خليط من المثبتات والملدنات ومثبطات اللهب ومواد التشحيم والمواد المضافة الأخرى المضافة إلى مسحوق PVC.وفقًا للتطبيقات المختلفة والخصائص المختلفة للسلك والكابل، يتم تعديل الصيغة وفقًا لذلك.بعد عقود من الإنتاج والاستخدام، أصبحت تكنولوجيا تصنيع ومعالجة PVC الحالية ناضجة للغاية.المواد العازلة PVC لديها مجموعة واسعة جدًا من التطبيقات في مجال الكابلات الشمسية الكهروضوئية، ولها خصائص واضحة خاصة بها:

1) تكنولوجيا التصنيع ناضجة وسهلة التشكيل والمعالجة.بالمقارنة مع الأنواع الأخرى من المواد العازلة للكابلات، فهي ليست منخفضة التكلفة فحسب، بل يمكن أيضًا التحكم فيها بشكل فعال من حيث اختلاف لون السطح، ودرجة كتم الضوء، والطباعة، وكفاءة المعالجة، والصلابة الناعمة، والتصاق الموصل، والخصائص الميكانيكية والفيزيائية والكهربائية. من السلك نفسه.

2) لديها خصائص مثبطة للهب جيدة جدًا، لذلك يمكن للكابلات المعزولة PVC أن تصل بسهولة إلى درجات مثبطات اللهب المطلوبة وفقًا للمعايير المختلفة.

3) فيما يتعلق بمقاومة درجات الحرارة، من خلال تحسين صيغة المواد وتحسينها، تشتمل أنواع العزل PVC الشائعة الاستخدام حاليًا بشكل أساسي على الفئات الثلاث التالية:

 

فئة المواد درجة الحرارة المقدرة (الحد الأقصى) طلب استخدام الخصائص
النوع العادي 105 درجة مئوية العزل وسترة يمكن استخدام صلابة مختلفة وفقًا للمتطلبات، بشكل عام ناعمة وسهلة التشكيل والمعالجة.
شبه جامدة (SR-PVC) 105 درجة مئوية العزل الأساسي الصلابة أعلى من النوع العادي، والصلابة أعلى من Shore 90A.بالمقارنة مع النوع العادي، تم تحسين القوة الميكانيكية للعزل، والاستقرار الحراري أفضل.العيب هو أن النعومة ليست جيدة، ويتأثر نطاق الاستخدام.
PVC المتقاطع (XLPVC) 105 درجة مئوية العزل الأساسي بشكل عام، يتم ربطه عبر التشعيع لتحويل PVC الحراري العادي إلى بلاستيك متصلد بالحرارة غير قابل للذوبان.الهيكل الجزيئي أكثر استقرارًا، وتم تحسين القوة الميكانيكية للعزل، ويمكن أن تصل درجة حرارة الدائرة القصيرة إلى 250 درجة مئوية.

 

4) من حيث الجهد المقنن، يتم استخدامه بشكل عام للجهد المقنن 1000V AC أو أقل، والذي يمكن استخدامه على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية، والأجهزة، والإضاءة، واتصالات الشبكة وغيرها من الصناعات.

 

يحتوي PVC أيضًا على بعض العيوب التي تحد من استخدامه:

1) بسبب احتوائه على كمية كبيرة من الكلور، فإن كمية كبيرة من الدخان الكثيف سوف تختنق عند الاحتراق، مما يؤثر على الرؤية، وينتج بعض المواد المسرطنة وغاز حمض الهيدروكلوريك (HCl)، مما يسبب أضرارا جسيمة للبيئة.مع تطور تكنولوجيا تصنيع المواد العازلة الخالية من الهالوجين منخفضة الدخان، أصبح استبدال العزل PVC تدريجيًا اتجاهًا حتميًا في تطوير الكابلات.في الوقت الحاضر، وضعت بعض الشركات المؤثرة والمسؤولة اجتماعيًا بوضوح جدولًا زمنيًا لاستبدال المواد البلاستيكية في المعايير الفنية للشركة.

2) العزل PVC العادي لديه مقاومة ضعيفة للأحماض والقلويات والزيوت المقاومة للحرارة والمذيبات العضوية.وفقًا لمبادئ التوافق الكيميائية المماثلة، فإن أسلاك PVC تتضرر بسهولة وتتشقق في البيئة المحددة.ومع ذلك، مع أداء المعالجة الممتاز والتكلفة المنخفضة.لا تزال الكابلات البلاستيكية تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية والإضاءة والمعدات الميكانيكية والأجهزة واتصالات الشبكة وأسلاك البناء وغيرها من المجالات.

 

2. مادة عزل كابل XLPE

البولي إيثيلين المتقاطع (Cross-linke PE، والمشار إليه فيما بعد بـ XLPE) هو بولي إيثيلين يتعرض لأشعة عالية الطاقة أو عوامل ربط متقاطع، ويمكن أن يتحول من بنية جزيئية خطية إلى بنية ثلاثية الأبعاد في ظل ظروف معينة .وفي الوقت نفسه، يتم تحويله من لدن بالحرارة إلى بلاستيك متصلد بالحرارة غير قابل للذوبان.بعد تعرضها للإشعاع،كابل الطاقة الشمسية XLPEيتميز الغلاف العازل بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة الزيت، ومقاومة البرد، وما إلى ذلك، مع عمر خدمة يزيد عن 25 عامًا، وهو أمر لا يضاهى مع الكابلات العادية.

في الوقت الحاضر، هناك ثلاث طرق رئيسية للربط المتقاطع في تطبيق عزل الأسلاك والكابلات:

1) تشابك البيروكسيد.أولاً، يتم خلط راتينج البولي إيثيلين مع عامل الربط المتقاطع المناسب ومضاد الأكسدة، ويتم إضافة مكونات أخرى حسب الحاجة لتصنيع جزيئات خليط البولي إيثيلين القابلة للربط المتبادل.أثناء عملية البثق، يحدث الارتباط المتقاطع من خلال أنبوب الربط المتقاطع بالبخار الساخن.

2) تشابك السيلان (تشابك الماء الدافئ).وهي أيضًا طريقة للربط الكيميائي.وتتمثل الآلية الرئيسية في ربط السيلوكسان العضوي والبولي إيثيلين في ظل ظروف محددة.يمكن أن تصل درجة الارتباط المتقاطع بشكل عام إلى حوالي 60%.

3) الارتباط المتشابك للإشعاع هو استخدام الأشعة عالية الطاقة مثل الأشعة r وأشعة ألفا وأشعة الإلكترون والطاقات الأخرى لتنشيط ذرات الكربون في جزيئات البولي إيثيلين الكبيرة للربط المتقاطع.الأشعة عالية الطاقة المستخدمة عادة في الأسلاك والكابلات هي أشعة إلكترونية تنتجها مسرعات الإلكترون.، لأن الارتباط التصالبي يعتمد على الطاقة الفيزيائية، فهو ارتباط فيزيائي.تتميز طرق الارتباط الثلاثة المختلفة المذكورة أعلاه بخصائص وتطبيقات مختلفة:

 

فئة الربط المتقاطع سمات طلب
تشابك بيروكسيد أثناء عملية الربط المتقاطع، يجب التحكم في درجة الحرارة بشكل صارم، ويتم إنشاء الارتباط المتقاطع من خلال خط أنابيب الربط المتقاطع للبخار الساخن. إنها مناسبة لإنتاج الكابلات ذات الجهد العالي والطول الكبير والقسم الكبير، كما أن إنتاج المواصفات الصغيرة يكون أكثر إهدارًا.
تشابك سيلان يمكن للربط المتقاطع للسيلان استخدام المعدات العامة.لا يقتصر البثق على درجة الحرارة.يبدأ الارتباط المتقاطع عند تعرضه للرطوبة.كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت سرعة الربط المتقاطع. إنها مناسبة للكابلات ذات الحجم الصغير والمواصفات الصغيرة والجهد المنخفض.لا يمكن إكمال تفاعل الارتباط المتقاطع إلا في وجود الماء أو الرطوبة، وهو مناسب لإنتاج كابلات الجهد المنخفض.
تشابك الإشعاع نظرًا لطاقة مصدر الإشعاع، يتم استخدامه للعزل غير السميك جدًا.عندما يكون العزل سميكًا جدًا، فمن المحتمل أن يحدث تشعيع غير متساوٍ. إنها مناسبة لسمك العزل وليس سميكًا جدًا، وكابل مثبطات اللهب المقاوم لدرجات الحرارة العالية.

 

بالمقارنة مع البولي إيثيلين الحراري، يتميز عزل XLPE بالمزايا التالية:

1) تحسين مقاومة التشوه الحراري، وتحسين الخواص الميكانيكية في درجات الحرارة العالية، وتحسين المقاومة للتكسير الناتج عن الإجهاد البيئي والشيخوخة الحرارية.

2) تعزيز الاستقرار الكيميائي ومقاومة المذيبات، وانخفاض التدفق البارد، والحفاظ بشكل أساسي على الأداء الكهربائي الأصلي، ويمكن أن تصل درجة حرارة العمل على المدى الطويل إلى 125 درجة مئوية و150 درجة مئوية، كما تم تحسين الأسلاك والكابلات المعزولة بالبولي إيثيلين المتقاطع، وقدرة تحمل الدائرة القصيرة ، يمكن أن تصل درجة حرارته على المدى القصير إلى 250 درجة مئوية، وهو نفس سمك الأسلاك والكابلات، والقدرة الاستيعابية الحالية لـ XLPE أكبر بكثير.

3) تتميز الأسلاك والكابلات المعزولة بـ XLPE بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للماء والإشعاع، لذلك لديها نطاق واسع من التطبيقات.مثل: أسلاك التوصيل الكهربائية الداخلية، أسلاك المحرك، أسلاك الإضاءة، أسلاك التحكم في إشارات الجهد المنخفض للسيارات، أسلاك القاطرات، أسلاك وكابلات مترو الأنفاق، كابلات حماية البيئة التعدينية، الكابلات البحرية، كابلات تمديد الطاقة النووية، كابلات التلفزيون عالية الجهد، X - RAY إطلاق كابلات الجهد العالي وصناعات أسلاك نقل الطاقة والكابلات.

 

كابل الطاقة الشمسية XLPE

كابل الطاقة الشمسية XLPE القابل للتحديد

 

تتمتع الأسلاك والكابلات المعزولة بـ XLPE بمزايا كبيرة، ولكن لديها أيضًا بعض أوجه القصور الخاصة بها، والتي تحد من استخدامها:

1) ضعف أداء الحجب المقاوم للحرارة.إن معالجة واستخدام الأسلاك عند درجة حرارة تتجاوز درجة الحرارة المقدرة للأسلاك يمكن أن يسبب بسهولة التصاق بين الأسلاك، مما قد يؤدي بشكل خطير إلى كسر العزل وتشكيل دائرة كهربائية قصيرة.

2) ضعف أداء القطع المقاوم للحرارة.عند درجات حرارة تتجاوز 200 درجة مئوية، يصبح عزل السلك ناعمًا للغاية، ويمكن أن يؤدي ضغطه وتأثره بالقوى الخارجية بسهولة إلى قطع السلك وقصر الدائرة الكهربائية.

3) يصعب التحكم في اختلاف اللون بين الدفعات.أثناء المعالجة، من السهل خدشها وتبييضها وطباعتها.

4) عزل XLPE عند مستوى مقاومة درجة الحرارة 150 درجة مئوية، وخالي تمامًا من الهالوجين وقادر على اجتياز اختبار الاحتراق VW-1 لمواصفات UL1581، والحفاظ على الأداء الميكانيكي والكهربائي الممتاز، لا تزال هناك بعض الاختناقات في تكنولوجيا التصنيع، والتكلفة عالية.

5) لا يوجد معيار وطني ذو صلة للسلك المعزول من هذا النوع من المواد في توصيل الأجهزة الإلكترونية والكهربائية.

 

3. مادة عزل الكابلات بمطاط السيليكون

مطاط السيليكون هو أيضًا جزيء بوليمر عبارة عن هيكل سلسلة يتكون من روابط SI-O (السيليكون والأكسجين).تبلغ طاقة الرابطة SI-O 443.5KJ/MOL، وهي أعلى بكثير من طاقة الرابطة CC (355KJ/MOL).تستخدم معظم الأسلاك والكابلات المصنوعة من مطاط السيليكون عمليات البثق البارد والفلكنة ذات درجة الحرارة العالية.من بين العديد من الأسلاك والكابلات المطاطية الاصطناعية، نظرًا لبنيتها الجزيئية الفريدة، يتمتع مطاط السيليكون بأداء أفضل من المطاط العادي الآخر:

1) ناعم جدًا، مرونة جيدة، عديم الرائحة وغير سام، لا يخاف من درجات الحرارة المرتفعة ومقاوم للبرد الشديد.نطاق درجة حرارة التشغيل هو -90 ~ 300 درجة مئوية.يتمتع مطاط السيليكون بمقاومة للحرارة أفضل بكثير من المطاط العادي، ويمكن استخدامه بشكل مستمر عند 200 درجة مئوية أو لفترة من الوقت عند 350 درجة مئوية.كابلات مطاط السيليكونتتمتع بوظائف فيزيائية وميكانيكية جيدة واستقرار كيميائي.

2) مقاومة الطقس ممتازة.في ظل الأشعة فوق البنفسجية والظروف المناخية الأخرى لفترة طويلة، فإن خصائصه الفيزيائية لها تغييرات طفيفة فقط.

3) يتمتع مطاط السيليكون بمقاومة عالية، وتبقى مقاومته مستقرة في نطاق واسع من درجات الحرارة والتردد.

 

كابل مرن مطاطي مقاوم للطقس

كابل مرن مطاطي مقاوم للطقس

 

وفي الوقت نفسه، يتمتع مطاط السيليكون بمقاومة جيدة لتفريغ الهالة ذات الجهد العالي وتفريغ القوس.تتمتع الكابلات المعزولة بمطاط السيليكون بسلسلة المزايا المذكورة أعلاه، خاصة في كابلات أجهزة التلفزيون ذات الجهد العالي، والكابلات المقاومة لدرجة الحرارة العالية لفرن الميكروويف، وكابلات الطباخ التعريفي، وكابلات أوعية القهوة، وأسلاك المصابيح، ومعدات الأشعة فوق البنفسجية، ومصابيح الهالوجين، والفرن والمروحة. كابلات التوصيل الداخلية، وما إلى ذلك. إنه مجال الأجهزة المنزلية الصغيرة الذي يحتوي على مجموعة واسعة من التطبيقات، ولكن بعض عيوبه تحد أيضًا من التطبيق الأوسع.مثل:

1) ضعف المقاومة للدموع.مقذوف بواسطة قوة خارجية أثناء المعالجة أو الاستخدام، فمن السهل أن يتلف عن طريق الكشط والتسبب في حدوث ماس كهربائى.يتمثل الإجراء الوقائي الحالي في إضافة طبقة منسوجة من الألياف الزجاجية أو ألياف البوليستر عالية الحرارة إلى عزل السيليكون، ولكن لا يزال من الضروري تجنب الأضرار الناجمة عن قذف القوة الخارجية قدر الإمكان أثناء المعالجة.

2) يستخدم عامل الفلكنة المضاف لقولبة الفلكنة حاليًا بشكل أساسي مزدوج 24. يحتوي عامل الفلكنة على الكلور، كما أن عوامل الفلكنة الخالية تمامًا من الهالوجين (مثل الفلكنة البلاتينية) لها متطلبات صارمة على درجة حرارة بيئة الإنتاج وهي باهظة الثمن.ولذلك، ينبغي إيلاء الاهتمام لمعالجة تسخير الأسلاك: لا ينبغي أن يكون ضغط أسطوانة الضغط مرتفعا جدا، ومن الأفضل استخدام المواد المطاطية لمنع ضعف مقاومة الضغط الناجم عن الكسر أثناء عملية الإنتاج.وفي الوقت نفسه، يرجى ملاحظة: يجب اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة أثناء إنتاج خيوط الألياف الزجاجية لمنع استنشاقها إلى الرئتين والتأثير على صحة الموظفين.

 

4. مادة عزل الكابلات بمطاط الإيثيلين والبروبيلين المتقاطع (XLEPDM).

مطاط الإيثيلين بروبيلين المتقاطع هو عبارة عن بوليمر ثلاثي من الإيثيلين والبروبيلين والديين غير المترافق، والذي يرتبط بشكل متقاطع بمادة كيميائية أو تشعيع.مزايا الأسلاك المعزولة بالمطاط EPDM المتصالبة، والأسلاك المعزولة بالبولي أوليفين المتكاملة والأسلاك المعزولة بالمطاط العادي:

1) لينة، مرنة، مرنة، غير لاصقة في درجات حرارة عالية، مقاومة الشيخوخة على المدى الطويل، مقاومة الطقس القاسي (-60 ~ 125 ℃).

2) مقاومة الأوزون، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة العزل الكهربائي، والمقاومة الكيميائية.

3) مقاومة الزيت ومقاومة المذيبات قابلة للمقارنة بعزل مطاط الكلوروبرين للأغراض العامة.يتم تنفيذ المعالجة بواسطة معدات المعالجة بالبثق الساخن العادية، ويتم اعتماد الارتباط المتقاطع للإشعاع، وهو أمر بسيط ومنخفض التكلفة.تتمتع الأسلاك المعزولة بالمطاط EPDM المتصالبة بالعديد من المزايا المذكورة أعلاه، وتستخدم في أسلاك ضاغط التبريد، وأسلاك المحركات المقاومة للماء، وأسلاك المحولات، وكابلات المناجم المتنقلة، والحفر، والسيارات، والمعدات الطبية، والقوارب، والأسلاك الداخلية الكهربائية العامة.

 

العيوب الرئيسية لسلك XLEPDM هي:

1) بالمقارنة مع أسلاك XLPE وPVC، مقاومة التمزق ضعيفة.

2) الالتصاق والالتصاق الذاتي ضعيفان مما يؤثر على قابلية المعالجة اللاحقة.

© حقوق الطبع والنشر © 2022 Dongguan Slocable Photovoltaic Technology Co.,LTD.منتجات مميزة - خريطة الموقع رقم برنامج المقارنات الدولية 12057175号-1
تجميع الكابلات الشمسية, تجميع كابل فرع الطاقة الشمسية MC4, تجميع الكابلات الشمسية mc4, تجميع كابل تمديد mc4, تجميع الكابلات الكهروضوئية, تجميع الكابلات للألواح الشمسية,
دعم فني:سوو.كوم