Избор-на реле за високо напрежение и анализ на приложението

Тъй като индустрията за превозни средства с нова енергия продължава да се развива към по-високо напрежение и по-висока мощност, релетата за постоянен ток с високо-напрежение се превърнаха в един от основните контролни компоненти в системите за високо{1}}напрежение на електрически превозни средства. Правилният избор на релета за високо-напрежение влияе пряко върху безопасността, надеждността и дългосрочната{4}}стабилна работа на цялата система за високо{5}}напрежение на превозното средство. Особено в критични вериги като захранващата батерия, контролера на двигателя и системата за зареждане/разреждане, релетата за високо-напрежение носят важните отговорности за управление на включване/изключване, защита на системата и изолиране на повреда; техните граници на производителност са се превърнали в значително ограничение върху дизайна на високоволтовата-архитектура на превозното средство.

 

В типична система за високо-напрежение на електрическо превозно средство обикновено са необходими 5 до 8 релета за постоянен ток с високо-напрежение, покриващи различни функционални роли, като главни релета, релета за предварително зареждане, релета за аварийно зареждане, конвенционални релета за зареждане и спомагателни релета за високо-напрежение на системата. Различните релета имат значителни разлики в работната честота, електрическия стрес и нивото на безопасност в рамките на системата, което определя различните фокуси при техния избор и структурен дизайн. Вътрешните електрически контакти, електрическите контакти и високо{8}}токовите контакти на релето са ключовата основа за определяне на горната граница на неговата ефективност.

 

 

Релето е автоматичен контролен елемент, който свързва, изключва или превключва вериги въз основа на промени във входните сигнали. Той се използва широко в системи за автоматично управление, дистанционно управление и изолиране на сигнали. Неговата основна характеристика е управлението на вериги с висок-ток, висока{3}}мощност с малък ток или ниска мощност, постигайки ефективна изолация между управлението и товара.

 

В-системите с високо напрежение на превозни средства с нова енергия основната задача на релетата е безопасно да свързват или изключват захранването с високо-напрежение, предотвратявайки необратима повреда на основните компоненти, като батерията и контролера на двигателя при необичайни условия. Медните контакти и контактните материали от благороден метал вътре в релето понасят електрическото напрежение от честото превключване, образувайки решаваща физическа основа за безопасната работа на високо-системата за напрежение.

 

 

По време на процеса на студено стартиране на електрически превозни средства, контролерът на двигателя обикновено съдържа голям кондензатор за DC шина. Ако главното реле се затвори директно без предварително-зареждане, батерията с високо-волт незабавно ще се разреди в празния кондензатор, създавайки огромен пусков ток, който лесно може да доведе до контактна ерозия, адхезия или дори структурна повреда.

 

Следователно, системите с-високо напрежение обикновено използват схема за-зареждане: реле за-зареждане и резистор за-ограничаване на тока образуват верига за плавен-старт, позволявайки на напрежението на кондензатора постепенно да се увеличава. Когато напрежението на шината достигне определена част от напрежението на батерията, главното реле се затваря и се свързва към главната верига, като значително намалява пусковия ток в момента на затваряне. Този процес поставя по-високи изисквания към устойчивостта на пренапрежение на вътрешните контакторни контакти на релето и сребърните електрически контакти.

 

 

От гледна точка на функционалност и товароносимост, автомобилните релета могат да бъдат разделени на сигнални релета и силови релета, като почти всички нови енергийни превозни средства използват силови релета. От гледна точка на структурно изпълнение те могат да бъдат разделени на електромагнитни релета и полупроводникови релета; от гледна точка на работното напрежение те могат да бъдат разделени на релета за ниско-напрежение и релета за високо-напрежение.

 

В системите за постоянен ток с високо{0}}напрежение електромагнитните релета за високо{1}}напрежение остават основното решение поради тяхната висока степен на зрялост, силен капацитет на прекъсване и способност да отговарят на изискванията за безопасност при сложни работни условия. Вътрешните структури на релето, като сребърни контакти, сребърни контакти в прекъсвачи и биметални контактни-прекъсвачи, са важни конструктивни основи за тяхната адаптивност към среди с постоянен ток с високо-напрежение.

 

 

Електромагнитните релета за високо{0}}напрежение се състоят основно от намотка, желязна сърцевина, арматурен механизъм, контактна система и възвратна пружина. Когато бобината е захранена, тя генерира магнитно поле, привличащо арматурата и карайки подвижния контакт да се затвори с неподвижния контакт, като по този начин завършва свързването на веригата. Когато намотката е изключена, магнитното поле изчезва и арматурата се нулира под действието на пружината, прекъсвайки веригата.

 

Въз основа на първоначалното състояние на контактите в-изключено състояние, релетата могат да бъдат класифицирани като нормално отворени контакти и нормално затворени контакти.

 

-Релетата за високо напрежение обикновено използват нормално отворена структура, за да гарантират, че веригата за високо{1}} напрежение се изключва автоматично в случай на прекъсване на захранването или повреда, подобрявайки присъщото ниво на безопасност на системата. Контактните материали са направени предимно от благородни материали за балансиране на проводимостта, устойчивостта на износване и устойчивостта на дъга.

 

 

В сравнение с обикновените релета, най-голямата структурна разлика при релетата за постоянен ток с високо-напрежение се крие в техния дизайн за уплътняване и -гасене на дъгата. Контактите за високо-напрежение обикновено са капсуловани в запечатана кухина, изолирана от външния въздух, като по този начин значително се подобрява издържаното напрежение и се потиска разпространението на дъгата.

 

По време на превключване на контакти релетата за високо-напрежение обикновено избягват прекъсване на връзката под товар, намалявайки енергията на дъгата чрез-стратегии за управление на системно ниво. Вътрешно той широко използва сребърни контакти в прекъсвачи, структура за гасене с магнитна дъга-и високо-изолационни материали за подобряване на цялостната надеждност на прекъсване.

 

 

Новите енергийни превозни средства поставят значително по-високи изисквания за производителност към високо-волтажните релета за постоянен ток в сравнение с традиционните превозни средства, главно по отношение на устойчивост на високо напрежение, висока устойчивост на ток, устойчивост на удар, силно гасене на дъгата и надеждна способност за прекъсване.

 

Що се отнася до устойчивостта на високо напрежение, релето трябва да издържа стотици волта постоянно напрежение за продължителни периоди и надеждно да се затваря и отваря под товар. Що се отнася до капацитета на натоварване, номиналният ток на задвижващите системи обикновено надвишава 200A, с пикови токове над 300A. Релето трябва да притежава достатъчен ток-пренос и възможности за разсейване на топлина в рамките на ограничен обем.

 

Устойчивостта на удар е един от основните показатели за безопасност на -релетата за високо напрежение. Капацитивният ударен ток в момента на затваряне често е няколко пъти или дори десетки пъти над номиналния ток. Ако устойчивостта на удар на контакта е недостатъчна, лесно може да възникне нарушение на адхезията, което представлява сериозен риск за безопасността. Следователно релетата често използват сребърни електрически контакти, магнитни издухващи структури и високо-стабилни системи от сплави за подобряване на устойчивостта на удар.

 

По отношение на гасенето на дъгата и ефективността на прекъсване, електрическата дъга не се гаси лесно по естествен път в среди с високо-постоянно напрежение. Релетата трябва бързо да отслабват енергията на дъгата чрез структурен и материален дизайн, за да предотвратят изгаряне на контакта. Някои релета с висока-производителност също включват въртящи се електрически контакти или много-контактни паралелни структури за удължаване на експлоатационния им живот.

 

 

Изборът на -реле за високо напрежение е систематичен проект, който изисква постепенно сближаване въз основа на цялостната електрическа архитектура на превозното средство. В началната фаза на проектиране, възможностите за напрежение и ток на веригата за управление, както и изискванията за номинално напрежение, ток и тип контакт на управляваната верига, трябва да бъдат ясно определени. Въз основа на това се избира предварителна продуктова гама според номиналните стойности на напрежението и тока, а окончателното решение се определя чрез отчитане на фактори като методи за гасене на дъгата, структура на кухината и типове клеми.

 

На ниво специфичен параметър трябва да бъдат оценени шест ключови контактни индикатора: електрически живот, номинален ток, кратък{0}}ток-товароспособност, максимален ток на прекъсване, капацитет на прекъсване при претоварване и капацитет на обратно прекъсване. Тези индикатори директно определят надеждността на релето през целия жизнен цикъл на автомобила.

 

Оценката на електрическия живот трябва да се комбинира със стратегията-за предварително зареждане на превозното средство и сценариите за използване, за да се гарантира, че ефективността на контакта няма да претърпи неприемливо влошаване при повтарящи се условия-на затваряне на товароносещи лагери. Номиналният ток трябва да покрива дългосрочните-стабилни условия на работа на превозното средство, докато краткосрочният-ток трябва да отговаря на преходните изисквания при високо-натоварване при ускорение, изкачване на хълм и други условия.

 

Максималният ток на прекъсване и изключвателната способност при претоварване са важни индикатори за безопасност за релетата, пряко свързани със защитната способност на системата при екстремни условия като късо съединение или сблъсък. За релета с поляризиран дизайн трябва също да се оцени тяхната обратна изключвателна способност, като се балансират разходите и излишъкът на безопасност.

 

 

Тъй като системите за високо-напрежение в новите енергийни превозни средства продължават да се развиват към по-висока мощност и по-висока енергийна плътност, техническият праг и системната стойност на релетата за постоянен ток с високо-напрежение непрекъснато се увеличават. Техните вътрешни ключови компоненти, като напрПерсонализирани електрически контакти, прецизни контакти за студено формоване и триметални релейни контакти, се превърнаха в решаваща основа за определяне на цялостната безопасност при високо-напрежение на превозното средство.

 

В бъдеще, с ускореното-мащабно приложение на електрически превозни средства и системи за съхранение на енергия, релетата за високо-напрежение ще продължат да се развиват по отношение на надеждност, продължителност на живота и резервиране на безопасността. Техният избор и дизайн на приложението ще се превърнат в критичен аспект на цялостната високоволтова-архитектура на превозното средство, който не може да бъде пренебрегнат.