Технически анализ на контактори за постоянен ток с високо-напрежение: Платформи с високо{1}}напрежение в нови енергийни превозни средства задвижват надстройки в технологията за керамично уплътняване

 

С бързото развитие на нови енергийни превозни средства (NEV), системи за съхранение на енергия от батерии и инфраструктура за зареждане с висока-мощност, електрическите системи се развиват към по-високи напрежения, по-високи токове и по-голяма надеждност. Като критични превключващи компоненти в електрическите системи с високо-напрежение на NEVs, контакторите за постоянен ток с високо{3}}напрежение улесняват безопасното свързване и разединяване между акумулаторната система и товара, както и осигуряват защита при повреда; те са основни компоненти за осигуряване на цялостната електрическа безопасност на превозното средство.

 

За разлика от традиционните релета за ниско-напрежение, контакторите за постоянен ток с високо-напрежение трябва надеждно да превключват вериги при нива на напрежение от няколкостотин волта или по-високи, като издържат на значителни преходни токови удари. Следователно техният дизайн обхваща не само механични структури и електромагнитно задействане, но също и изолационни материали, технологии за гасене на дъга и надеждност на уплътнението.

 

В силовите агрегати NEV, контакторите за постоянен ток с високо{0}}напрежение обикновено се инсталират в пакета тягови батерии, инвертора, системата за управление на двигателя и зарядните вериги. При стартиране на автомобила контакторът се затваря, позволявайки на тяговата батерия да захранва задвижващата система; обратно, когато превозното средство спре или бъде открита аномалия, контакторът се отваря бързо, за да изолира веригата за високо-напрежение и да предотврати ескалацията на електрически неизправности.

 

Тъй като платформите за напрежение в NEV напредват,{0}}преходът от 400V системи към 800V или дори по-високи архитектури-високо{4}}DC контактори са изправени пред все по-строги изисквания по отношение на способността за издържане на напрежение, скоростта на реакция и стандартите за безопасност.

 

 

 

Контакторите за постоянен ток с високо{0}}напрежение се състоят главно от контактна система, електромагнитен механизъм за задействане, изолиращ корпус, структура за гасене на дъга-и уплътнителни компоненти. Контактите се справят с предаването и прекъсването на тока, механизмът за задействане контролира движението на контакта, а изолацията и структурите за гасене на дъга-определят надеждността на продукта в среда с високо-напрежение.

 

Въз основа на дъгогасителната-среда и материалите на корпуса, високо{1}}DC контакторите за постоянен ток обикновено се класифицират в типове като керамични вакуумни, керамични херметически затворени и капсуловани в епоксидна смола.

 

Сред тях керамичната вакуумна структура се използва широко в NEV, високо{0}}системи за съхранение на енергия с високо напрежение и промишлени захранвания поради високата си диелектрична якост, отлични характеристики на уплътняване и стабилни-способности за гасене на дъга.

 

Керамичните материали предлагат висока механична якост, ниски диелектрични загуби и превъзходна устойчивост на топлина, като ефективно осигуряват стабилност на изолацията по време на дългосрочна-работа на контактора. В-приложения с високо напрежение керамичните корпуси смекчават въздействието на влага, замърсители и фактори на околната среда върху вътрешните компоненти.

 

Например високо{0}}надеждните керамични кутии за EV релета защитават вътрешните контактни системи чрез керамични изолационни структури, което позволява на контактора да отговаря на изискванията за дългосрочна-работа при сложните условия, типични за превозни средства с нова енергия.

 

 

 

Вътрешната работна среда на контакторите за постоянен ток с високо-напрежение е много сложна; възниква интензивна дъга, особено по време на прекъсване-на висок ток.

 

Липсата на бързо и ефективно контролиране на дъгата може да доведе до контактна ерозия, влошена изолация или дори пълна повреда на оборудването.

 

Докато традиционните методи за-въздушно-гасене на дъга се сблъскват с ограничения при условия на високо-напрежение и висок-ток, технологията за гасене с вакуумна дъга-използва вакуумна среда, за да минимизира влиянието на газовата среда. Това улеснява по-лесното гасене на дъгата, като по този начин повишава капацитета на прекъсване и удължава експлоатационния живот.

 

Като основен материал за вакуумни камери, керамиката трябва да отговаря на няколко изисквания едновременно:

Висока диелектрична якост;
Отлично херметично запечатване;
Устойчивост на термичен шок;
Дългосрочна-стабилност;
Надеждно свързване с метални компоненти.

 

Следователно керамичната метализация се превърна в критичен процес в производството на контактори за високо-напрежение.

 

Процесът на керамична метализация създава надежден метален свързващ слой върху керамичната повърхност, което позволява високо{0}}здрави връзки между керамичния компонент и метали като мед или молибден, осигурявайки стабилна връзка между керамика-към-метал.

 

Този метод на свързване не само осигурява механична здравина, но и отговаря на изискванията за дългосрочна-надеждна работа в херметически затворени среди с високо-напрежение.

 

 

Керамичната метализация е жизненоважна технология в производството на усъвършенствана електронна керамика; включва образуване на метализиран слой върху повърхността на керамика от алуминиев оксид и последващо свързване на керамиката с метал чрез процеси като запояване.

 

В областта на контакторите за постоянен ток с високо{0}}напрежение тази технология се използва предимно за производство на корпуси на камери за-гасене на вакуумна дъга, изолационни поддържащи конструкции и херметични възли за високо-напрежение.

 

Благодарение на високата си механична якост и отлични електроизолационни свойства, алуминиевият оксид (Al₂O₃) в момента е най-широко използваният изолационен керамичен материал.

 

Например наемането накорпус от алуминиева керамикаструктурата за контактори за постоянен ток с високо-напрежение ефективно подобрява надеждността на изолацията в среди с високо-напрежение, като същевременно минимизира влошаването на производителността при дългосрочна-работа. В сравнение с традиционните пластмаси или епоксидни материали, алуминиевата керамика може да издържи на по-високи температури и по-силни електрически полета, предлагайки различни предимства в приложенията на платформи с високо-напрежение за нови енергийни превозни средства.