Posljednja linija obrane u sustavima za pohranu energije: analiza tehnologije istosmjernog osigurača

U sustavima za pohranu energije, istosmjerni osigurači, kao kritične zaštitne komponente, snose glavnu odgovornost za brzo prekidanje struje kvara u uvjetima ekstremnog kratkog-spoja. Oni postižu fizičku izolaciju strujnog kruga putem mehanizma toplinskog spajanja topljivog elementa pod uvjetima preopterećenja ili kratkog -spoja, uz brzu brzinu odziva, visoku prekidnu sposobnost i snažnu strukturnu pouzdanost. Posebno u visoko-naponskim istosmjernim sustavima, u kombinaciji s visoko-izolacijskim materijalima kao što je keramika za istosmjerne automobilske osigurače, ukupna razina sigurnosti sustava može se značajno poboljšati.

 

 

 

Tipični istosmjerni osigurač za pohranu energije sastoji se od tri dijela: topljivog elementa, kućišta i medija za-gašenje luka. Topljivi element obično je izrađen od materijala na bazi srebra ili-bakra, a položaj i vrijeme taljenja kontroliraju se dizajnom strukture s više{3}}vrata. Kućište je većinom izrađeno od -keramičkih materijala visoke čvrstoće, kao što je 95% aluminijska keramika, kako bi izdržala visoku temperaturu i mehanički stres koji nastaje u trenutku spajanja. Unutarnje punjenje od kvarcnog pijeska koristi se za brzo upijanje energije luka, čime se postiže učinkovito gašenje luka.

 

Kada struja prijeđe nazivnu vrijednost i akumulira do određene energije (I²t), topljivi element se brzo topi i isparava stvarajući prekid. Električni luk se tada prekida i gasi djelovanjem kvarcnog pijeska; cijeli se proces može završiti u mikrosekundama. Slično strukturnom dizajnu keramičke cijevi za visokonaponski osigurač, ovo učinkovito sprječava ponovno paljenje luka u okruženjima visokog-napona, osiguravajući sigurnost sustava.

 

 

Istosmjerni osigurači za pohranu energije obično se klasificiraju prema standardu IEC 60269. Na temelju prekidne sposobnosti i scenarija primjene, mogu se podijeliti u vrste gG, aR, gR i gPV. Među njima, tipovi gR i gG prikladni su za zaštitu klastera baterija i sabirnica, dok se tip aR uglavnom koristi za zaštitu poluvodiča snage.

 

U visoko{0}}naponskim istosmjernim sustavima strukturna stabilnost osigurača uvelike ovisi o keramičkom izolatoru, kao što je keramičko tijelo za zaštitu od preopterećenja i kratkog spoja. Ovaj izolator ne samo da pruža mehaničku podršku, već također igra ključnu ulogu u električnoj izolaciji, čineći važan temelj za postizanje visoke prekidne sposobnosti.

 

 

Na temelju svog strukturnog oblika, DC osigurači za pohranu energije uglavnom se dijele u tri kategorije: tip okrugle cijevi, kockasti tip i tip ravne ploče.

 

Okrugli cijevni osigurači uglavnom koriste strukturu keramičke cijevi, kao što je keramička cijev za EV DC osigurač, pogodna za standardizirane scenarije primjene; kockasti osigurači fiksirani su vijcima i prikladni su za sustave visoke struje i visokog napona. Njihova unutarnja struktura obično koristi keramičku ljusku visoke -gustoće za poboljšanje rasipanja topline i mehaničke čvrstoće.

 

Pločasti osigurači uglavnom se koriste unutar baterijskih modula. Njihova struktura niske-visine olakšava kompaktan raspored. U nekim visoko integriranim sustavima, osigurači se također mogu integrirati s-visokonaponskim kutijama kao modularne jedinice. Keramičke strukturne komponente, kao što je keramičko kućište za osigurač, osiguravaju izolacijsku izvedbu dok također uzimaju u obzir strukturnu kompaktnost i pouzdanost.

 

 

Učinkovitost istosmjernog osigurača uglavnom je određena parametrima kao što su Jouleov integral (I²t), nazivni napon, nazivna struja i prekidna sposobnost. I²t odražava sposobnost podnošenja energije osigurača i ključni je pokazatelj za sprječavanje kvarova. Nazivni napon mora odgovarati razini napona sustava kako bi se spriječilo ponovno paljenje luka nakon što osigurač pregori.

 

U radnim okruženjima s visokom{0}}temperaturom stabilnost keramičkih materijala posebno je važna. Na primjer, izolacijska električna steatitna keramika spojena tijela posjeduje izvrsnu toplinsku otpornost i izolacijska svojstva, osiguravajući dugo-stabilan rad osigurača u okruženjima iznad 50 stupnjeva. Istodobno, prekidna sposobnost mora pokriti maksimalnu struju kratkog-spoja sustava; trenutno, glavni sustavi za pohranu energije obično koriste proizvode s prekidnom snagom od 100 kA i više.

 

 

U sustavima za pohranu energije, DC osigurači se uglavnom postavljaju na ključne čvorove kao što su pozitivni terminali baterijskih klastera, sabirnica i DC strana PCS-a. Na strani baterijskog klastera, koriste se za izolaciju pojedinačnih-kvarova klastera; na strani sabirnice pružaju zaštitu-na razini sustava; a na PCS strani štite energetske uređaje kao što su IGBT.

 

Različita mjesta primjene zahtijevaju različite strukturne dizajne. Na primjer, u scenarijima integracije električnih vozila i pohrane energije, keramički osigurači za električna i hibridna vozila često se koriste kao osnovni izolacijski materijal za ispunjavanje zahtjeva pouzdanosti u okruženjima s visokim vibracijama, visokom temperaturom i visokim naponom.

 

 

 

Odabir osigurača zahtijeva sveobuhvatno razmatranje usklađenosti napona, struje, I²t koordinacije i prekidne sposobnosti. Nazivna struja obično se bira kao 1,2 do 1,5 puta veća od maksimalne radne struje sustava, uzimajući u obzir i smanjenje temperature. Nadalje, u više-zaštitnim sustavima treba osigurati selektivnu koordinaciju, što znači da osigurači niže-razine trebaju raditi prvi.

 

Što se tiče odabira konstrukcije, visoko{0}}naponskim sustavima preporuča se korištenje kockaste strukture u kombinaciji s -keramičkim materijalima visoke čvrstoće kao što je aluminijeva keramika za bolted Connect EV osigurač kako bi se osigurala izvrsna mehanička stabilnost i izolacijska izvedba pod velikim udarima struje.

 

 

Kako se sustavi za pohranu energije razvijaju prema višim razinama napona (iznad 1500 V), postavljaju se veći zahtjevi za sposobnost gašenja-lučnog luka i performanse materijala osigurača. Budući proizvodi razvijat će se prema većoj prekidnoj sposobnosti, minijaturizaciji i inteligenciji, poput integracije indikacije osigurača i funkcija daljinskog nadzora.

 

Na razini materijala, primjena aluminijeve keramike visoke-čistoće i kompozitnih keramičkih struktura dodatno će poboljšati performanse. Strukture kao što su keramička cijev za uložak osigurača EV punjača i keramičko tijelo za seriju osigurača s vijcima postupno postaju glavna rješenja u visoko-naponskom polju istosmjerne zaštite.
 

 

 

Kao uređaj za zaštitu jezgre u sustavima za pohranu energije, učinak DC osigurača izravno utječe na sigurnost i stabilnost sustava. S brzim razvojem industrije električnih vozila i pohrane energije, potražnja za strukturnim komponentama osigurača s visokom pouzdanošću i visokom izolacijskom izvedbom nastavlja rasti.

 

Fokusirajući se na ovaj trend, koncentriramo se na istraživanje i razvoj te proizvodnju keramičkih strukturnih komponenti visokih-izvedba, pružajući rješenja za više serija proizvoda, uključujućiKeramičko tijelo EV osigurača, Keramičko tijelo za EV osigurač i Keramičko tijelo za pomoćni osigurač za električna vozila. Iskorištavanjem zrele keramičke tehnologije aluminijevog oksida i mogućnosti precizne proizvodnje, može pružiti stabilnu i pouzdanu izolaciju i strukturnu potporu za visoko-naponske DC osigurače, ispunjavajući stroge zahtjeve primjene nove energije, električnih vozila i sustava za pohranu energije.