Nagy-feszültségű relé kiválasztása és alkalmazáselemzése

Ahogy az új energiafelhasználású járműipar folyamatosan fejlődik a magasabb feszültség és nagyobb teljesítmény felé, a nagy-feszültségű egyenáramú relék az elektromos járművek nagyfeszültségű{1}}rendszereinek egyik alapvető vezérlőelemévé váltak. A nagy-feszültségű relék megfelelő kiválasztása közvetlenül befolyásolja a teljes jármű nagy-feszültségű rendszerének biztonságát, megbízhatóságát és hosszú távú stabil{4}}működését. Különösen az olyan kritikus áramkörökben, mint az akkumulátor, a motorvezérlő és a töltő/kisütési rendszer, a nagyfeszültségű relék viselik a be/ki vezérlés, a rendszervédelem és a hibaleválasztás fontos feladatait; teljesítményhatáraik jelentős korlátokká váltak a jármű nagyfeszültségű{8}}architektúrájának kialakításában.

 

Egy tipikus elektromos jármű nagyfeszültségű-rendszerében általában 5–8 nagy-feszültségű egyenáramú relére van szükség, amelyek különböző funkciókat fednek le, mint például a főrelék, az elő-töltőrelék, a vésztöltőrelék, a hagyományos töltőrelék és a nagy-feszültségű rendszer segédrelék. A különböző relék működési frekvenciájában, elektromos igénybevételében és biztonsági szintjében jelentős különbségek vannak a rendszeren belül, ami meghatározza a különböző fókuszpontokat a kiválasztás és a szerkezeti kialakítás során. A relé belső elektromos érintkezői, elektromos érintkezői és erősáramú{8}}érintkezői jelentik a kulcsot a teljesítmény felső határának meghatározásához.

 

 

A relé egy automatikus vezérlőelem, amely a bemeneti jelek változása alapján kapcsolja össze, leválasztja vagy átkapcsolja az áramköröket. Széles körben használják automatikus vezérlésben, távirányítóban és jelleválasztó rendszerekben. Alapvető jellemzője a nagy-áramú, nagy-teljesítményű áramkörök kis áramerősséggel vagy kis teljesítménnyel történő vezérlése, hatékony leválasztást biztosítva a vezérlés és a terhelés között.

 

Az új energetikai járművek nagyfeszültségű{0}}rendszereiben a relék elsődleges feladata a nagyfeszültségű{1}}teljesítmény biztonságos csatlakoztatása vagy leválasztása, megelőzve az alapvető alkatrészek, például az akkumulátor és a motorvezérlő visszafordíthatatlan károsodását rendellenes körülmények között. A relé belsejében található rézérintkezők és nemesfém érintkezők viselik a gyakori kapcsolásból eredő elektromos igénybevételt, ami döntő fizikai alapot képez a nagyfeszültségű rendszer biztonságos működéséhez.

 

 

Az elektromos járművek hidegindítási folyamata során a motorvezérlő jellemzően egy nagy DC busz kondenzátort tartalmaz. Ha a főrelé elő-töltés nélkül közvetlenül zár, a nagy-feszültségű akkumulátor azonnal lemerül az üres kondenzátorban, hatalmas bekapcsolási áramot hozva létre, amely könnyen érintkezési erózióhoz, adhézióhoz vagy akár szerkezeti meghibásodáshoz is vezethet.

 

Ezért a nagy-feszültségű rendszerek általában elő-töltési sémát alkalmaznak: egy előtöltési relé és egy áram-korlátozó ellenállás lágyindító-áramkört alkot, amely lehetővé teszi a kondenzátor feszültségének fokozatos növekedését. Amikor a busz feszültsége megközelíti az akkumulátor feszültségének egy bizonyos hányadát, a főrelé bezárul, és a főáramkörhöz csatlakozik, jelentősen csökkentve a bekapcsolási áramot a zárás pillanatában. Ez a folyamat nagyobb követelményeket támaszt a relé belső kontaktorérintkezőinek és ezüst elektromos érintkezőinek túlfeszültség-ellenállásával szemben.

 

 

Funkcionális és -teherbírási szempontból az autóipari relék jelrelékre és teljesítményrelékre oszthatók, és szinte minden új energiahordozó jármű teljesítményreléket használ. Szerkezeti megvalósítási szempontból ezek elektromágneses relékre és szilárdtestrelékre -oszthatók; az üzemi feszültség szempontjából kisfeszültségű-relékre és nagy-feszültségű relékre oszthatók.

 

A nagyfeszültségű{0}}egyenfeszültségű rendszerekben az elektromágneses nagyfeszültségű-relék továbbra is a fő megoldást jelentik, mivel magas fejlettségük, erős megszakítóképességük és bonyolult működési körülmények között is képesek megfelelni a biztonsági követelményeknek. A relé belső szerkezetei, mint például az ezüst érintkezők, a megszakítókban lévő ezüst érintkezők és a bimetál érintkező{3}}megszakítók, fontos tervezési alapjai a nagyfeszültségű egyenáramú környezetekhez való alkalmazkodóképességüknek.

 

 

Az elektromágneses nagyfeszültségű{0}}relék főként tekercsből, vasmagból, armatúra mechanizmusból, érintkezőrendszerből és visszatérő rugóból állnak. Amikor a tekercs feszültség alá kerül, mágneses mezőt hoz létre, amely magához vonzza az armatúrát, és a mozgó érintkezőt az álló érintkezővel zárja, így teljessé válik az áramköri kapcsolat. Amikor a tekercset feszültségmentesítik, a mágneses tér eltűnik, és az armatúra a rugó hatására visszaáll, megszakítva az áramkört.

 

Az érintkezők feszültségmentes állapotban lévő kezdeti állapota alapján{0}}a relék általában nyitott és normál zárt érintkezők közé sorolhatók.

 

A nagy-feszültségű relék általában normál nyitott szerkezettel biztosítják, hogy áramkimaradás vagy hiba esetén a nagyfeszültségű{1}}áramkör automatikusan lekapcsolódjon, javítva a rendszer belső biztonsági szintjét. Az érintkező anyagok többnyire nemes anyagokból készülnek, hogy egyensúlyba kerüljenek a vezetőképesség, a kopásállóság és az ívellenállás.

 

 

A hagyományos relékhez képest a nagy{0}}feszültségű egyenáramú relék legnagyobb szerkezeti különbsége a tömítésben és az ívoltásban{1}}van. A nagy-feszültségű érintkezők jellemzően egy zárt üregbe vannak zárva, el vannak szigetelve a külső levegőtől, ezáltal jelentősen javítják az ellenállási feszültséget és elnyomják az ív terjedését.

 

Az érintkezők kapcsolása során a nagyfeszültségű relék általában elkerülik a terhelés alatti lekapcsolást, és a rendszerszintű vezérlési stratégiák révén csökkentik az ívenergiát. Belsőleg széles körben alkalmaz ezüst érintkezőket a megszakítókban, mágneses kifújó ív-oltószerkezetet és nagy-szilárdságú szigetelőanyagokat az általános megszakítási megbízhatóság fokozása érdekében.

 

 

Az új energetikai járművek lényegesen nagyobb teljesítményigényeket támasztanak a nagy-feszültségű egyenáramú relékkel szemben, mint a hagyományos járművek, elsősorban a nagyfeszültségű ellenállás, a nagy áramellenállás, az ütésállóság, az erős ívoltás és a megbízható megszakítási képesség tekintetében.

 

Ami a nagyfeszültségű ellenállást illeti, a relének több száz voltos egyenfeszültségnek kell ellenállnia hosszabb ideig, és terhelés alatt megbízhatóan zárnia és nyitnia kell. A terhelhetőséget tekintve a hajtásrendszerek névleges árama jellemzően meghaladja a 200A-t, a csúcsáramok pedig a 300A-t. A relének korlátozott térfogaton belül elegendő áramvezetési és hőelvezetési képességgel kell rendelkeznie.

 

Az ütésállóság a nagyfeszültségű relék egyik alapvető biztonsági mutatója-. A kapacitív túlfeszültség a zárás pillanatában gyakran többszöröse vagy akár tízszerese a névleges áramnak. Ha az érintkező ütésállósága nem megfelelő, könnyen tapadási károsodás léphet fel, ami komoly biztonsági kockázatot jelent. Ezért a relék gyakran használnak ezüst elektromos érintkezőket, mágneses kifúvó szerkezeteket és nagy -stabilitású ötvözetrendszereket az ütésállóság növelésére.

 

Ami az ívoltási és ívtörési teljesítményt illeti, az elektromos íveket nem könnyű természetes módon kioltani nagy-feszültségű egyenáramú környezetben. A reléknek gyorsan kell gyengíteniük az ívenergiát szerkezeti és anyagtervezés révén, hogy megakadályozzák az érintkezés kiégését. Néhány nagyteljesítményű-relék forgó elektromos érintkezőket vagy több-érintkezős párhuzamos szerkezeteket is tartalmaznak élettartamuk meghosszabbítása érdekében.

 

 

A nagyfeszültségű{0}}relé kiválasztása szisztematikus projekt, amely fokozatos konvergenciát igényel a jármű általános elektromos architektúrája alapján. A kezdeti tervezési fázisban egyértelműen meg kell határozni a vezérlő áramkör feszültség- és áramképességeit, valamint a vezérelt áramkör névleges feszültség-, áram- és érintkezőtípus-követelményeit. Ennek alapján a névleges feszültség és áramerősség alapján egy előzetes termékpalettát választanak ki, a végső megoldást pedig olyan tényezők figyelembevételével határozzák meg, mint az ívoltási módok, az üregszerkezet és a kapocstípusok.

 

Az adott paraméter szintjén hat kulcsérintkező-jelzőt kell értékelni: elektromos élettartam, névleges áram, rövid-időáram-terhelhetőség, maximális megszakítóáram, túlterhelés-megszakító képesség és fordított megszakítási kapacitás. Ezek a mutatók közvetlenül meghatározzák a relé megbízhatósági teljesítményét a jármű teljes életciklusa során.

 

Az elektromos élettartam felmérését kombinálni kell a jármű elő-töltési stratégiájával és használati forgatókönyveivel annak biztosítása érdekében, hogy az érintkező teljesítménye ne szenvedjen elfogadhatatlan romlást az ismételt terheléses-zárási feltételek mellett. A névleges áramerősségnek fedeznie kell a jármű hosszú -távú stabil működési feltételeit, míg a rövid távú-áramnak meg kell felelnie a gyorsulás, hegymászás és egyéb feltételek nagy-terhelési tranziens követelményeinek.

 

A maximális megszakítóáram és a túlterhelés megszakító képessége fontos biztonsági mutató a relék számára, közvetlenül összefügg a rendszer extrém körülmények, például rövidzárlat vagy ütközés esetén fennálló védelmi képességével. A polarizált kialakítású reléknél a fordított megszakítóképességüket is értékelni kell, egyensúlyba hozva a költségeket és a biztonsági redundanciát.

 

 

Ahogy az új energiahordozó járművekben lévő nagyfeszültségű{0}}rendszerek tovább fejlődnek a nagyobb teljesítmény és nagyobb energiasűrűség felé, a nagyfeszültségű egyenáramú relék műszaki küszöbértéke és rendszerértéke folyamatosan növekszik. Belső kulcselemeik, mint plEgyedi elektromos érintkezőkA precíziós hidegalakító érintkezők és a háromfémes reléérintkezők kulcsfontosságú alapjaivá váltak a jármű általános nagy{0}}feszültségű biztonsági teljesítményének meghatározásában.

 

A jövőben az elektromos járművek és az energiatároló rendszerek felgyorsult,{0}}nagyszabású alkalmazásának köszönhetően a nagyfeszültségű relék továbbra is fejlődni fognak a megbízhatóság, az élettartam és a biztonsági redundancia tekintetében. Kiválasztásuk és alkalmazástervezésük a jármű általános nagyfeszültségű-architektúrájának kritikus szempontja lesz, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni.