Kako se visokonaponski kontaktor nosi s zahtjevnim radovima uključivanja električne energije?

A visokonaponski kontaktor to je jedna od najkritičnijih komponenta za prekidač u modernim električnim sustavima. Bez obzira na to je li instaliran u električno vozilo, sustav za skladištenje energije ili industrijsku opremu za napajanje, visokonaponski kontaktor mora pouzdano otvoriti i zatvoriti krugove visoke struje pod teškim uvjetima rada. Razumijevanje kako ovaj uređaj rješava zahtjevne zadatke prilikom prekida pomaže inženjerima i timovima za nabavku da donose pametnije odluke o dizajnu.

Kontaktor visokog napona se temeljno razlikuje od standardnog releja ili prekidača niskog napona. Dizajniran je za upravljanje naponima koji mogu premašiti 400V DC i nositi struje od nekoliko stotina ampera. Svaki put kada visokonaponski kontaktor prekine krug, mora potisnuti opasne električne lukove, održati strukturni integritet i osigurati da se ne dogodi nenamjerno kontinuitet. Ovaj članak točno objašnjava kako visokonaponski kontaktor obavlja te zahtjevne zadatke.

U slučaju da je to potrebno, to se može učiniti na temelju sljedećih standarda:

Elektromagnetsko djelovanje i kretanje kontakta

Kontaktor visokog napona oslanja se na elektromagnetno pokretanje za pomicanje svojih unutarnjih kontakata. Kada kontrolni signal napaja zavojnicu unutar kontaktora visokog napona, zavojnica stvara magnetno polje koje pokreće kolut ili armaturu. Ovaj mehanički pokret gura glavne kontakte iz otvorene pozicije u zatvorenu poziciju, dovodeći do završetka krug s visokom snagom. Za sve vrste električnih sustava, potrebno je da se u skladu s tim sustavom i s tim sustavom radi na smanjenju gubitka energije.

Kada se spoja visokonaponskog kontaktora isključi, povratna opruga vraća kontakte u otvoreno stanje. Kontaktor visokog napona mora čvrsto držati kontakte u oba stanja. U zatvorenom stanju kontaktni pritisak mora biti dovoljno visok kako bi se smanjio otpor i spriječio pregrijavanje. U stanju otvorenosti visokonaponski kontaktor mora osigurati potpunu električnu izolaciju kako bi nijedna struja curenja nije ugrozila sigurnost ili rad sustava.

U slučaju da se ne primjenjuje, ispitni postupak se može provesti u skladu s člankom 6. stavkom 2.

Kontaktni materijal unutar visokonaponskog kontaktora izravno određuje koliko dobro on može nositi visoke strujne opterećenja. Legure na bazi srebra obično se koriste jer nude nisku otpornost, odličnu toplinsku provodljivost i snažnu otpornost na eroziju luka. Kontaktor visokog napona s nominalnom napetosću od 400 A mora podržavati tu struju bez prekomjerne kontakcijske nošenja ili toplinske degradacije. Priključci za električnu energiju moraju biti u skladu s standardima za električnu energiju.

Smanjenje luka unutar kontaktera visokog napona

Zašto je kontrola luka ključna

Svaki put kada visokonaponski kontaktor prekine struju iz visokog strujnog DC krug, električni luk se formira između kontaktora. DC lukovi su posebno opasni jer, za razliku od AC lukova, ne prolaze kroz prirodnu nulicu. Kontaktor visokog napona mora aktivno ugasiti ove lukove kako bi se spriječilo eroziju kontakta, oštećenje izolacije i potencijalne opasnosti od požara. Učinkovito suzbijanje luka je ono što razlikuje pravi kontaktor visokog napona od nižih prekidača.

Visokonaponski kontaktor upravlja energijom luka kroz kombinaciju udaljenosti kontakta, geometrije lukovog padobrana i kontrole unutarnje atmosfere. Brzim povećanjem udaljenosti između kontakata, visokonaponski kontaktor isteže luk dok ne postane neodrživi. U unutarnjoj strukturi visokonapetostnog kontaktora luk se vodi od kritičnih komponenti, hladi se i gasi u mikrosekundama od kontakta.

U slučaju da je to potrebno, za potrebe ovog članka, za sve druge proizvode, uključujući proizvode iz kategorije 1.

Mnogi napredni visokonaponski kontaktori koriste hermetičko zapečaćivanje i kontroliranu unutarnju atmosferu kako bi se poboljšala suzbijanje luka. U slučaju da je kontaktor visokog napona hermetički zatvoren, njegova unutarnja komora se puni vodikom ili sličnim sredstvom za gašenje luka. Vodik ima izuzetnu toplinsku provodljivost i brzo apsorbira energiju oslobođenu tijekom lukovanja. Hermetički zatvoreni visokonaponski kontaktor održava zaštitnu atmosferu tijekom cijelog životnog vijeka, sprečavajući ulazak vlage i oksidaciju koja bi pogoršala performanse prekidača.

Hermetični dizajn visokonaponskog kontaktora također štiti od kontaminacije prašinom, kemikalijama i vlažnošću koja se nalazi u teškim radnim uvjetima. U slučaju električnih vozila i sustava za skladištenje energije, gdje je visokonaponski kontaktor izložen vibracijama, temperaturnim ciklusima i kondenzaciji, hermetičko zatvaranje nije opcijsko neophodno je za dugoročnu pouzdanost i usklađenost s sigurnosnim zahtjevima.

Zahtjevi primjene koji testiraju visokonaponski kontaktor

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

U električnim vozilima visokonaponski kontaktor povezuje i isključuje baterijski paket iz pogonskog sustava i krugova punjenja. Uobičajeno, kontaktor visokog napona mora se u cijelom trajanju trajanja vozila stotinama puta mijenjati bez narušavanja. U slučaju kvarova, visokonaponski kontaktor mora reagirati u milisekundama kako bi zaštitio bateriju i napajnu elektroniku od katastrofalnih prekršaja struje. U slučaju da se električni uređaj koristi za proizvodnju električnih vozila, kontaktor visokog naponu mora također upravljati sekvencama prepunjenja kako bi se ograničila struja ulaska koja bi mogla oštetiti osjetljive komponente pretvarača.

Sustavi za skladištenje energije imaju slične zahtjeve. Kontaktor visokog napona u sustavu za skladištenje energije u baterijama upravlja povezivanjem između modula za skladištenje i mrežnih pretvarača. Ti sustavi mogu često koristiti kontaktore visokog napona tijekom dana, jer se potražnja za energijom mijenja. Svaki ciklus vrši mehanički i toplotni pritisak na kontaktor visokog naponu, čime se izdržljivost i životni vijek ciklusa čine ključnim kriterijima za odabir za projektante sustava.

Mehanska izdržljivost i tolerancija okoliša

Kontaktor visokog napona namijenjen zahtjevnim primjenama mora ispunjavati stroge kriterije mehaničke izdržljivosti. Proizvođači testiraju kontaktore visokog naponu kroz stotine tisuća ciklusa prekidača kako bi potvrdili da kontaktori, opruge i kućišta zadržavaju svoja dimenzionalna i električna svojstva. Otpornost na vibracije jednako je važna visokonaponski kontaktor ne smije se pokvariti ili otkazati kada je ugrađen u okruženja s stalnim mehaničkim vibracijama, kao što su šasija vozila ili industrijske strojeve. U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, potrebno je utvrditi razinu i razinu energije u sustavu.

Često se javljaju pitanja

Koja je razlika između visokonaponskog kontaktora i standardnog releja?

Kontaktor visokog napona je namjenjen za prekidač visokih naponova i struja, često veći od 400V DC i stotine ampera. Standardni releji mogu nositi mnogo manje opterećenja i ne mogu učinkovito potisnuti lukove koji nastaju u krugovima velike snage. Visokonaponski kontaktor koristi robusne kontaktne materijale, komore za suzbijanje luka i hermetičko zapečaćivanje koje standardni releji ne uključuju.

Koliko dugo visokonaponski kontaktor obično traje u EV sustavu?

U slučaju da je kontaktor visokog napona kvalitetan, obično je namijenjen za jedan milijun ili više mehaničkih ciklusa i stotine tisuća ciklusa električnog prekidača pod nazivom opterećenja. U elektronskim aplikacijama to znači da će se raditi u normalu mnogo godina. Međutim, stvarni životni vijek visokonaponskog kontaktora ovisi o radnom naponu, strujnom opterećenju, frekvenciji prekidača i uvjetima okoliša.

Može li visokonaponski kontaktor nositi i punjenje i pražnjenje u skladištenju energije?

-Da, to je dobro. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za skladištenje energije" znači sustav za skladištenje energije koji se koristi za punjenje i pražnjenje. Kontaktor visokog napona mora biti odabran s ispravnom klasom napona, kapacitetom struje i ocjenom za potiskivanje luka kako bi se bezbedno rukovao dvosmjernim protokom energije bez prijevremenog nošenja ili kvara.