Korkeajännitteisten{0}}DC-kontaktorien tekninen analyysi: korkea-jännitteiset alustat uusissa energiaajoneuvoissa ajaa keraamisen tiivistystekniikan päivityksiä

 

Uusien energiaajoneuvojen (NEV), akkuenergian varastointijärjestelmien ja suuritehoisen{0}}latausinfrastruktuurin nopean kehityksen myötä sähköjärjestelmät kehittyvät kohti korkeampia jännitteitä, suurempia virtoja ja parempaa luotettavuutta. Korkeajännitteiset DC-kontaktorit ovat kriittisiä kytkentäkomponentteja NEV-laitteiden korkeajännitteisissä sähköjärjestelmissä. ne ovat peruskomponentteja ajoneuvon yleisen sähköturvallisuuden takaamiseksi.

 

Toisin kuin perinteiset{0}}pienjännitereleet, korkeajännitteisten DC-kontaktorien on kytkettävä luotettavasti piirit useiden satojen volttien tai korkeammilla jännitetasoilla ja kestettävä merkittäviä transienttivirtapiikkejä. Siksi niiden suunnittelu ei kata vain mekaanisia rakenteita ja sähkömagneettista toimintaa, vaan myös eristemateriaalit, valokaaren sammutusteknologiat ja tiivistyksen luotettavuus.

 

NEV-voimansiirroissa korkeajännitteiset{0}}DC-kontaktorit asennetaan tyypillisesti vetoakkuun, invertteriin, moottorin ohjausjärjestelmään ja latauspiireihin. Ajoneuvon käynnistyessä kontaktori sulkeutuu, jolloin ajoakku voi syöttää virtaa käyttöjärjestelmään; päinvastoin, kun ajoneuvo pysähtyy tai havaitaan poikkeama, kontaktori avautuu nopeasti eristääkseen korkeajännitepiirin ja estääkseen sähkövikojen pahenemisen.

 

Kun NEV-laitteiden jännitealustat edistyvät-siirtymässä 400 V:n järjestelmistä 800 V:n tai jopa korkeampiin arkkitehtuureihin,-korkeajännitteiset-DC-kontaktorit kohtaavat yhä tiukemmat vaatimukset jännitteenkestävyyden, vastenopeuden ja turvallisuusstandardien suhteen.

 

 

 

Korkeajännitteiset DC-kontaktorit koostuvat ensisijaisesti kosketinjärjestelmästä, sähkömagneettisesta käyttömekanismista, eristävästä kotelosta, valokaaren-sammutusrakenteesta ja tiivistekomponenteista. Koskettimet käsittelevät virran siirtoa ja keskeytyksiä, käyttömekanismi ohjaa koskettimen liikettä, ja eristys- ja valokaarensammutusrakenteet määrittävät tuotteen luotettavuuden suurjänniteympäristöissä.

 

Valokaari{0}}sammutusympäristön ja kotelomateriaalien perusteella korkeajännitteiset tasajännitekontaktorit luokitellaan yleensä tyyppeihin, kuten keraamisiin tyhjiöihin, keraamisiin hermeettisesti suljetuihin ja epoksihartsikoteloituihin.

 

Näistä keraamista tyhjiörakennetta käytetään laajalti NEV:issä, korkeajännitteisissä energian varastointijärjestelmissä ja teollisuuden virtalähteissä sen korkean dielektrisen lujuuden, erinomaisen tiivistyskyvyn ja vakaan valokaaren{1}}sammutuskyvyn ansiosta.

 

Keraamiset materiaalit tarjoavat korkean mekaanisen lujuuden, alhaisen dielektrisen häviön ja erinomaisen lämmönkestävyyden, mikä varmistaa tehokkaasti eristyksen vakauden kontaktorin pitkäaikaisen käytön aikana. Korkea-jännitesovelluksissa keraamiset kotelot vähentävät kosteuden, epäpuhtauksien ja ympäristötekijöiden vaikutusta sisäisiin komponentteihin.

 

Esimerkiksi erittäin{0}}luotettavat keraamiset sähköajoneuvojen relekotelot suojaavat sisäisiä kosketusjärjestelmiä keraamisilla eristysrakenteilla, jolloin kontaktori pystyy vastaamaan pitkäaikaisen käytön vaatimuksiin uusille energiaajoneuvoille tyypillisissä monimutkaisissa olosuhteissa.

 

 

 

Korkeajännitteisten{0}}DC-kontaktorien sisäinen toimintaympäristö on erittäin monimutkainen. voimakasta kipinöintiä tapahtuu erityisesti korkean virran{1}}katkoksen aikana.

 

Epäonnistuminen kaaren hallinnassa nopeasti ja tehokkaasti voi johtaa kosketuseroosioon, huonontuneeseen eristykseen tai jopa täydelliseen laitevikaan.

 

Vaikka perinteiset ilma-pohjaiset valokaarisammutusmenetelmät{1}} kohtaavat rajoituksia korkean-jännitteen ja korkean-virran olosuhteissa, tyhjökaarisammutustekniikka käyttää tyhjiöympäristöä kaasuväliaineen vaikutuksen minimoimiseksi. Tämä helpottaa valokaaren sammuttamista, mikä parantaa katkaisukykyä ja pidentää käyttöikää.

 

Tyhjiökammioiden avainmateriaalina keramiikan on täytettävä useita vaatimuksia samanaikaisesti:

Korkea dielektrinen lujuus;
Erinomainen hermeettinen tiivistys;
Kestää lämpöshokkia;
Pitkän{0}}vakauden;
Luotettava liimaus metalliosilla.

 

Tämän seurauksena keraamisesta metalloinnista on tullut kriittinen prosessi korkeajännitekontaktorien valmistuksessa.

 

Keraaminen metallointiprosessi luo luotettavan metallia sitovan kerroksen keraamiseen pintaan, mikä mahdollistaa lujat liitokset keraamisen komponentin ja metallien, kuten kuparin tai molybdeenin, välille, mikä varmistaa vakaan keraamisen -sidoksen metalliin-.

 

Tämä liitäntätapa ei ainoastaan ​​takaa mekaanista lujuutta, vaan myös täyttää vaatimukset pitkäaikaiselle-luotettavalle toiminnalle korkeajännitteisissä, hermeettisesti suljetuissa ympäristöissä.

 

 

Keraaminen metallointi on elintärkeä tekniikka kehittyneen elektronisen keramiikan valmistuksessa; se käsittää metalloidun kerroksen muodostamisen alumiinioksidikeramiikan pinnalle ja sen jälkeen keramiikan liittämisen metalliin käyttämällä prosesseja, kuten juottamista.

 

Korkeajännitteisten-DC-kontaktorien alalla tätä tekniikkaa käytetään ensisijaisesti tyhjökaarisammutuskammioiden

 

Korkean mekaanisen lujuutensa ja erinomaisten sähköeristysominaisuuksiensa ansiosta alumiinioksidi (Al2O3) on tällä hetkellä yleisimmin käytetty eristävä keraaminen materiaali.

 

Esimerkiksi työllistämälläalumiinioksidikeraaminen kotelokorkeajännitteisten DC-kontaktorien rakenne parantaa tehokkaasti eristyksen luotettavuutta korkeajännitteisissä ympäristöissä ja minimoi suorituskyvyn heikkenemisen pitkäaikaisen käytön aikana. Perinteisiin muovi- tai epoksimateriaaleihin verrattuna alumiinioksidikeramiikka kestää korkeampia lämpötiloja ja voimakkaampia sähkökenttiä, mikä tarjoaa selkeitä etuja uusien energiaajoneuvojen korkeajännitealustoissa.