I cablaggi sono il "sistema nervoso" di apparecchiature e veicoli, responsabili della distribuzione dell'energia e della trasmissione dei segnali. Questa analisi copre la classificazione dei cablaggi, i materiali di base, la valutazione della durata di vita e i principali criteri di selezione per consentire a ingegneri e utenti di prendere decisioni precise.
1.1 Classificazione basata sulle applicazioni
- Cablaggi per autoveicoli: Include i cablaggi del motore, i cablaggi del pannello strumenti e così via, con strutture di tipo H, T ed E per soddisfare i diversi requisiti di layout.
- Cablaggi di controllo industriali: Utilizzato nelle nuove apparecchiature energetiche, nei sistemi di sicurezza e così via, con particolare attenzione al controllo stabile dei segnali elettrici.
- Cablaggi di controllo dell'alimentazione: Come i cavi di alimentazione a commutazione, specializzati nella trasmissione efficiente di energia.
- Cablaggi per la trasmissione dei dati: Comprese le porte HDMI, USB, ecc. che assicurano il caricamento e il download del segnale ad alta velocità.
1.2 Classificazione orientata alle funzioni
- Display Cablaggi del conducente: Specificamente progettato per la guida su schermo.
- Cablaggi schermati: Utilizzano strati di schermatura metallica per eliminare le interferenze elettromagnetiche, adatti a sistemi di precisione come i sensori degli airbag.
1.3 Classificazione dei livelli di tensione
- Cablaggi ad alta tensione (≥300V): Componenti fondamentali per i veicoli a nuova energia, che trasmettono la potenza motrice.
- Cablaggi a bassa tensione (≤60V): Principalmente per la trasmissione di segnali a livello di veicolo, generalmente a 12 V.
1.4 Classificazione della certificazione standard
- Imbracature standard nazionali: Conformi agli standard nazionali cinesi.
- Imbracature standard tedesche: Aderiscono alla norma DIN 72550, nota per l'isolamento sottile e l'elevata flessibilità.
Combinando le categorie di cui sopra si possono ottenere prodotti specializzati come i cablaggi di connessione per l'energia eolica e i cablaggi personalizzati per le apparecchiature di comunicazione.
2. Analisi dettagliata dei materiali del cablaggio
2.1 Conduttori metallici
- Rame e leghe: Il rame puro offre una conduttività ottimale; l'ottone garantisce un'elevata resistenza meccanica; i terminali sono spesso placcati in stagno/argento/oro per resistere all'ossidazione.
- Alluminio e leghe: Preferiti per applicazioni leggere, ma richiedono aree trasversali più grandi per compensare la minore conduttività.
- Metalli speciali: Oro e nichel per gli scenari ad alta temperatura; ferro e acciaio come materiali di rinforzo.
2.2 Isolamento e guaina
- PVC: A basso costo, resistente a 70-90°C, adatto ad ambienti standard.
- XLPE (polietilene reticolato): Resistente al calore da 90-105°C, tolleranza a breve termine fino a 130°C, adatto a strumenti e controllori.
- Gomma siliconica/fluoropolimeri: Resiste a temperature superiori a 150°C, ideale per i vani motore.
- Nylon/PBT: Resistente all'abrasione e ritardante di fiamma, ampiamente utilizzato per guaine e alloggiamenti di connettori.
2.3 Materiali di protezione e sigillatura
- Guaine (tubi corrugati): Realizzati in PA o PVC, resistono all'acqua e all'abrasione.
- Nastri sigillanti: Nastro in PVC, nastro di stoffa per l'imbracatura.
- Guarnizioni in gomma: Gomma EPDM e silicone per una tenuta duratura.
2.4 Materiali a funzione speciale
- Cavi schermati: Foglio di alluminio o treccia per combattere le interferenze elettromagnetiche.
- Cavi coassiali: Specifico per segnali ad alta frequenza come GPS, telecamere.
Esempio di applicazione: I cablaggi ad alta tensione dei nuovi veicoli energetici utilizzano spesso "conduttore in alluminio + isolamento in gomma siliconica", bilanciando leggerezza e resistenza alle alte temperature.
3. Durata del cablaggio
3.1 Metodi di identificazione dell'invecchiamento
- Ispezione visiva: Crepe, indurimento o scolorimento dell'isolamento; ossidazione del conduttore (rame annerito, macchie bianche sull'alluminio).
- Test funzionali:
- Controllo della resistenza: Un aumento anomalo suggerisce una rottura interna.
- Resistenza di isolamento: Richiede la sostituzione immediata se inferiore a 0,5 MΩ.
- Fenomeni anomali: Difficoltà di avviamento, aumento improvviso del consumo di carburante, surriscaldamento dei fili o scintille.
3.2 Fattori che influenzano la durata della vita
- Ambiente di utilizzo: Le alte temperature, l'umidità e la corrosione chimica accelerano l'invecchiamento.
- Qualità del materiale: I conduttori in rame puro e l'isolamento resistente alle alte temperature ne prolungano notevolmente la durata.
- Condizioni di carico: Il funzionamento in sovraccarico riduce drasticamente la durata di vita.
3.3 Misure fondamentali per prolungare la durata della vita
- Selezione del materiale: Guaina in rame privo di ossigeno di elevata purezza, XLPE o PUR.
- Protezione avanzata: Guaine e canali di protezione dei fili per ridurre l'usura meccanica.
- Manutenzione regolare: Controllare la resistenza dell'isolamento trimestralmente; spruzzare annualmente un agente protettivo sui cablaggi del vano motore.
- Installazione corretta: Evitare i sovraccarichi; ottimizzare il percorso per ridurre al minimo le vibrazioni.
Riferimento alla durata della vita:
- Cablaggi per autoveicoli: Durata di progettazione ~10 anni, richiede un'ispezione chiave a 3-5 anni.
- Cablaggi industriali: I prodotti di qualità possono durare tutta la vita dell'apparecchiatura; i prodotti di qualità inferiore possono durare solo 1-5 anni.
4. Cablaggio Guida alla selezione
4.1 Principi di selezione dei conduttori
- Fili di rame: Preferito per i cablaggi ad alta tensione di nuova energia (rame privo di ossigeno); i cablaggi a bassa tensione possono utilizzare fili di rame a trefoli.
- Fili di alluminio: Sono adatti per applicazioni leggere, ma richiedono processi come la saldatura laser per garantire l'affidabilità del collegamento.
4.2 Matrice di selezione dell'isolamento e della guaina
| Condizione ambientale | Materiale consigliato | Intervallo di temperatura | Vantaggio principale |
|---|
| Ambiente normale | PVC | 70-90°C | Basso costo, resistente agli acidi e agli alcali |
| Aree a temperatura medio-alta | XLPE | 90-105°C | Resistenza al calore ottimizzata, conveniente |
| Temperatura estrema (motore) | Silicone/fluoropolimero | Oltre i 150°C | Anti-invecchiamento, buona flessibilità meccanica |
| Alta flessibilità/tracciamento | Guaina in PUR | -40°C~125°C | Resistenza all'abrasione 5x PVC |
4.3 Requisiti di conformità (ad esempio, ISO 6722-1)
- Conduttore: Rame privo di ossigeno di elevata purezza, sezione trasversale conforme.
- Materiali isolanti: Superare i test di resistenza alla fiamma (tempo di estinzione della fiamma ≤70s).
- Test ambientali: Resiste ai cicli di alta/bassa temperatura (da -40°C a 150°C) e alla corrosione da nebbia salina.
- Efficacia della schermatura: Copertura ≥85%, conforme alla compatibilità elettromagnetica.
4.4 Considerazioni speciali per i veicoli a energia nuova
- Cablaggi ad alta tensione: Resistono a tensioni di 600V/900V, hanno un maggiore spessore delle pareti e i materiali devono superare test di resistenza a 150°C.
- Design leggero: Il conduttore in alluminio + XLPE a parete sottile può ridurre il peso di 40%, ma richiede una rigorosa convalida dell'affidabilità del collegamento.
5. Albero decisionale per la manutenzione e la sostituzione del cablaggio
- Leggero invecchiamento (crepe locali, leggera ossidazione):
- Pulire i collegamenti, applicare la pasta conduttiva.
- Avvolgere con nastro isolante resistente alle alte temperature (ad esempio, serie 3M 2228).
- Invecchiamento moderato (isolamento indurito, resistenza anomala):
- Sostituire la sezione del cablaggio locale e aggiungere la guaina di protezione.
- Invecchiamento grave (isolamento rotto, conduttore esposto):
- Sostituzione completa immediata, preferendo i tipi di cablaggio OEM o migliorati.