Odabir visoko{0}}naponskog releja i analiza primjene

Kako se industrija novih energetskih vozila nastavlja razvijati prema višem naponu i većoj snazi, visoko{0}}naponski istosmjerni releji postali su jedna od ključnih kontrolnih komponenti u visokonaponskim-sustavima električnih vozila. Pravilan odabir-visokonaponskih releja izravno utječe na sigurnost, pouzdanost i dugoročno-stabilan rad cijelog-naponskog sustava vozila. Posebno u kritičnim krugovima kao što su baterija za napajanje, kontroler motora i sustav punjenja/pražnjenja, visoko-naponski releji snose važne odgovornosti upravljanja uključivanjem/isključivanjem, zaštite sustava i izolacije greške; njihova ograničenja performansi postala su značajno ograničenje za dizajn visokonaponske-arhitekture vozila.

 

U tipičnom visokonaponskom-sustavu električnog vozila obično je potrebno 5 do 8 visoko-naponskih istosmjernih releja, koji pokrivaju različite funkcionalne uloge kao što su glavni releji,-releji za prednapon, releji za hitno punjenje, konvencionalni releji za punjenje i visoko-naponski pomoćni releji sustava. Različiti releji imaju značajne razlike u radnoj frekvenciji, električnom naprezanju i razini sigurnosti unutar sustava, što određuje različite fokuse u njihovom odabiru i strukturnom dizajnu. Unutarnji električni kontakti, električni kontakti i kontakti visoke-struje releja ključni su temelj za određivanje njegove gornje granice performansi.

 

 

Relej je automatski upravljački element koji spaja, odspaja ili prebacuje krugove na temelju promjena u ulaznim signalima. Naširoko se koristi u sustavima automatskog upravljanja, daljinskog upravljanja i izolacije signala. Njegova temeljna karakteristika je upravljanje strujnim-krugovima velike-napone s malom strujom ili malom snagom, postizanje učinkovite izolacije između upravljanja i opterećenja.

 

U visokonaponskim-sustavima novih energetskih vozila, primarni zadatak releja je sigurno spajanje ili isključivanje visokog{1}}naponskog napajanja, sprječavanje nepovratne štete na osnovnim komponentama kao što su baterija i kontroler motora u nenormalnim uvjetima. Bakreni kontakti i kontaktni materijali od plemenitih metala unutar releja podnose električni stres zbog čestih preklapanja, čineći ključnu fizičku osnovu za siguran rad visoko-naponskog sustava.

 

 

Tijekom postupka hladnog pokretanja električnih vozila, kontroler motora obično sadrži veliki kondenzator istosmjerne sabirnice. Ako se glavni relej izravno zatvori bez prethodnog-punjenja, visoko-naponska baterija trenutno će se isprazniti u prazan kondenzator, stvarajući ogromnu udarnu struju koja lako može dovesti do erozije kontakta, prianjanja ili čak strukturnog kvara.

 

Stoga visoko{0}}naponski sustavi općenito upotrebljavaju -shemu prednapona: relej-prednaboja i otpornik-ograničenja struje čine krug mekog-pokretanja, dopuštajući postupno povećanje napona kondenzatora. Kada se napon sabirnice približi određenom omjeru napona baterije, glavni relej se zatvara i spaja na glavni krug, značajno smanjujući udarnu struju u trenutku zatvaranja. Ovaj proces postavlja veće zahtjeve za otpornost na prenapon internih kontaktora releja i srebrnih električnih kontakata.

 

 

Iz perspektive funkcionalnosti i{0}}nosivosti, automobilski releji mogu se podijeliti na signalne releje i releje snage, pri čemu gotovo sva nova energetska vozila koriste releje snage. Iz perspektive strukturne implementacije, mogu se podijeliti na elektromagnetske releje i-statički releji; iz perspektive radnog napona, mogu se podijeliti na nisko-naponske releje i visoko-naponske releje.

 

U visoko{0}}naponskim istosmjernim sustavima, elektromagnetski visoko-naponski releji ostaju glavno rješenje zbog svoje visoke zrelosti, velike prekidne sposobnosti i sposobnosti ispunjavanja sigurnosnih zahtjeva u složenim radnim uvjetima. Unutarnje strukture releja, kao što su srebrni kontakti, srebrni kontakti u prekidačima i bimetalni kontakt-prekidači, važni su temelji dizajna za njihovu prilagodljivost visoko-naponskim istosmjernim okruženjima.

 

 

Elektromagnetski visoko{0}}naponski releji uglavnom se sastoje od zavojnice, željezne jezgre, armaturnog mehanizma, kontaktnog sustava i povratne opruge. Kada je zavojnica pod naponom, ona generira magnetsko polje, privlačeći armaturu i uzrokujući da se pokretni kontakt zatvori s nepomičnim kontaktom, čime se dovršava spajanje kruga. Kad se zavojnica isključi, magnetsko polje nestaje, a armatura se vraća pod djelovanjem opruge, prekidajući strujni krug.

 

Na temelju početnog stanja kontakata u de-nenaponskom stanju, releji se mogu klasificirati kao normalno otvoreni kontakti i normalno zatvoreni kontakti.

 

Visok{0}}naponski releji obično koriste normalno otvorenu strukturu kako bi osigurali da se visoko{1}}naponski krug automatski odspoji u slučaju nestanka struje ili kvara, poboljšavajući intrinzičnu razinu sigurnosti sustava. Kontaktni materijali uglavnom su izrađeni od plemenitih materijala kako bi se uravnotežila vodljivost, otpornost na trošenje i otpornost na luk.

 

 

U usporedbi s običnim relejima, najveća strukturna razlika kod visoko{0}}naponskih istosmjernih releja leži u njihovom dizajnu brtvljenja i-gašenja luka. Visok{3}}naponski kontakti obično su inkapsulirani u zatvorenoj šupljini, izolirani od vanjskog zraka, čime se značajno poboljšava otporni napon i suzbija širenje luka.

 

Tijekom prebacivanja kontakta, visoko{0}}naponski releji obično izbjegavaju odspajanje pod opterećenjem, smanjujući energiju luka kroz-strategije upravljanja na razini sustava. Interno, u velikoj mjeri koristi srebrne kontakte u prekidačima, strukturu za gašenje-električnog luka s magnetskim izbijanjem i izolacijske materijale visoke-čvrstoće za povećanje ukupne pouzdanosti prekidanja.

 

 

Nova energetska vozila postavljaju znatno veće zahtjeve za performansama visoko-naponskih istosmjernih releja od tradicionalnih vozila, prvenstveno u smislu otpornosti na visoki napon, otpornosti na veliku struju, otpornosti na udarce, jakog gašenja luka i pouzdane sposobnosti prekidanja.

 

Što se tiče otpornosti na visoki napon, relej mora izdržati stotine volti istosmjernog napona dulje vrijeme i pouzdano se zatvarati i otvarati pod opterećenjem. Što se tiče nosivosti, nazivna struja pogonskih sustava obično prelazi 200 A, s vršnim strujama koje prelaze 300 A. Relej mora imati dovoljnu sposobnost-prenošenja struje i rasipanja topline unutar ograničenog volumena.

 

Otpornost na udarce jedan je od ključnih sigurnosnih pokazatelja visoko{0}}naponskih releja. Kapacitivna udarna struja u trenutku zatvaranja često je nekoliko puta ili čak desetke puta veća od nazivne struje. Ako je otpor kontakta na udar nedovoljan, lako može doći do kvara prianjanja, što predstavlja ozbiljan sigurnosni rizik. Stoga releji često koriste srebrne električne kontakte, magnetske strukture za ispuhivanje i sustave legura visoke-stabilnosti za povećanje otpornosti na udarce.

 

Što se tiče učinka gašenja i prekidanja električnog luka, električni luk se ne gasi lako prirodnim putem u okruženjima visokog-napona istosmjerne struje. Releji moraju brzo oslabiti energiju luka kroz konstrukciju i dizajn materijala kako bi spriječili pregorijevanje kontakta. Neki releji visokih-učinkovitosti također uključuju rotirajuće električne kontakte ili više{4}}kontaktne paralelne strukture kako bi se produžio njihov vijek trajanja.

 

 

Odabir visoko{0}}naponskog releja sustavan je projekt koji zahtijeva postupnu konvergenciju na temelju cjelokupne električne arhitekture vozila. U početnoj fazi projektiranja moraju se jasno definirati naponske i strujne mogućnosti upravljačkog kruga, kao i nazivni napon, struja i zahtjevi za vrstu kontakta upravljanog kruga. Na temelju toga odabire se preliminarni asortiman proizvoda u skladu s nazivnim naponom i strujom, a konačno se rješenje utvrđuje uzimajući u obzir čimbenike kao što su metode gašenja luka, struktura šupljine i tipovi terminala.

 

Na razini specifičnog parametra potrebno je procijeniti šest ključnih pokazatelja kontakta: električni životni vijek, nazivna struja, kratkotrajna-struja-nosivost, maksimalna prekidna struja, preopterećena prekidna sposobnost i povratna prekidna sposobnost. Ovi pokazatelji izravno određuju performanse pouzdanosti releja tijekom životnog ciklusa vozila.

 

Procjena električnog životnog vijeka trebala bi se kombinirati sa-strategijom predpunjenja vozila i scenarijima korištenja kako bi se osiguralo da performanse kontakta ne dožive neprihvatljivu degradaciju pod ponovljenim uvjetima zatvaranja-opterećenja. Nazivna struja mora pokriti dugoročne-stabilne uvjete rada vozila, dok kratkoročna-struja mora zadovoljiti visoke-prijelazne zahtjeve opterećenja kao što su ubrzanje, penjanje uzbrdo i drugi uvjeti.

 

Maksimalna prekidna struja i prekidna sposobnost preopterećenja važni su sigurnosni pokazatelji za releje, izravno povezani sa sposobnošću zaštite sustava u ekstremnim uvjetima kao što su kratki spojevi ili sudari. Za releje s polariziranim dizajnom, njihova reverzna prekidna sposobnost također se mora procijeniti, uravnotežujući troškove i sigurnosnu redundanciju.

 

 

Kako se visoko{0}}naponski sustavi u novim energetskim vozilima nastavljaju razvijati prema većoj snazi ​​i većoj gustoći energije, tehnički prag i vrijednost sustava visoko-naponskih DC releja stalno rastu. Njihove unutarnje ključne komponente, kao što suPrilagođeni električni kontakti, Precizni kontakti za hladno oblikovanje i trimetalni kontakti releja, postali su ključni temelji za određivanje sveukupne visoko{0}}naponske sigurnosne izvedbe vozila.

 

U budućnosti, s ubrzanom -primjenom električnih vozila i sustava za pohranu energije, visoko{1}}naponski releji nastavit će se razvijati u smislu pouzdanosti, životnog vijeka i sigurnosne redundancije. Njihov odabir i dizajn primjene postat će kritičan aspekt ukupne-naponske arhitekture vozila koji se ne može zanemariti.