A nagy{0}}feszültségű egyenáramú mágneskapcsolók műszaki elemzése: Nagy-feszültségű platformok új energiájú járművekben Hajtásfejlesztés a kerámia tömítési technológiában

 

Az új energiahordozó járművek (NEV), az akkumulátoros energiatároló rendszerek és a nagy{0}}teljesítményű töltési infrastruktúra gyors fejlődésével az elektromos rendszerek a magasabb feszültségek, nagyobb áramerősségek és nagyobb megbízhatóság irányába fejlődnek. A nagyfeszültségű egyenáramú mágneskapcsolók a NEV-ek nagy-feszültségű elektromos rendszereinek kritikus kapcsolóelemeiként megkönnyítik az akkumulátorrendszer és a terhelés közötti biztonságos csatlakoztatást és leválasztást, valamint hibavédelmet biztosítanak; alapvető alkotóelemei a jármű általános elektromos biztonságának.

 

A hagyományos kisfeszültségű{0}}reléktől eltérően a nagy-feszültségű egyenáramú mágneskapcsolóknak megbízhatóan kell kapcsolniuk az áramköröket több száz voltos vagy magasabb feszültségszinten, miközben ellenállnak a jelentős tranziens áramlökéseknek. Következésképpen a kialakításuk nemcsak a mechanikai szerkezeteket és az elektromágneses működtetést foglalja magában, hanem a szigetelőanyagokat, az ívoltási technológiákat és a tömítési megbízhatóságot is.

 

A NEV erőátviteli rendszerekben a nagy{0}}feszültségű egyenáramú mágneskapcsolók általában a vontatási akkumulátorcsomagba, az inverterbe, a motorvezérlő rendszerbe és a töltőáramkörökbe vannak beépítve. A jármű indításakor a kontaktor bezárul, lehetővé téve a vontatási akkumulátor számára, hogy árammal látja el a hajtásrendszert; fordítva, amikor a jármű megáll vagy rendellenességet észlel, a kontaktor gyorsan kinyílik, hogy leválasztja a nagyfeszültségű{2}}áramkört, és megakadályozza az elektromos hibák fokozódását.

 

Ahogy a NEV-ekben a feszültségplatformok fejlődnek, -a 400 V-os rendszerekről 800 V-os vagy még magasabb architektúrákra való átállás-}nagy-feszültségű egyenáramú mágneskapcsolók egyre szigorúbb követelményekkel szembesülnek a feszültségtűrő képesség, a válaszsebesség és a biztonsági szabványok tekintetében.

 

 

 

A nagy-feszültségű egyenáramú kontaktorok elsősorban érintkezőrendszerből, elektromágneses működtető mechanizmusból, szigetelő házból, ív-oltószerkezetből és tömítőelemekből állnak. Az érintkezők kezelik az áramátvitelt és a megszakítást, a működtető mechanizmus szabályozza az érintkezők mozgását, a szigetelő- és ívoltó szerkezetek pedig meghatározzák a termék megbízhatóságát nagy-feszültségű környezetben.

 

Az ív{0}}oltási környezet és a ház anyagai alapján a nagy-feszültségű egyenáramú kontaktorokat általában olyan típusokba sorolják, mint a kerámia vákuum, a kerámia hermetikusan lezárt és az epoxigyanta tokozású.

 

Ezek közül a kerámia vákuumszerkezetet széles körben használják a NEV-ekben, a nagyfeszültségű energiatároló rendszerekben és az ipari tápegységekben, köszönhetően nagy dielektromos szilárdságának, kiváló tömítési teljesítményének és stabil ív{1}}oltási képességének.

 

A kerámia anyagok nagy mechanikai szilárdságot, alacsony dielektromos veszteséget és kiváló hőállóságot kínálnak, hatékonyan biztosítva a szigetelés stabilitását a kontaktor hosszú távú -működése során. A nagyfeszültségű-alkalmazásokban a kerámia házak csökkentik a nedvesség, a szennyeződések és a környezeti tényezők hatását a belső alkatrészekre.

 

Például a nagy-megbízhatóságú kerámia EV reléházak kerámia szigetelőszerkezetekkel védik a belső érintkezőrendszereket, lehetővé téve a kontaktor számára, hogy megfeleljen a hosszú távú-működés követelményeinek az új energiahordozó járművekre jellemző összetett körülmények között.

 

 

 

A nagyfeszültségű{0}}egyenfeszültségű mágneskapcsolók belső működési környezete rendkívül összetett; intenzív ívképződés lép fel, különösen nagy-áramkimaradás esetén.

 

Az ív gyors és hatékony szabályozásának elmulasztása érintkezési erózióhoz, leromlott szigeteléshez vagy akár teljes berendezés meghibásodásához vezethet.

 

Míg a hagyományos lég-alapú ív-oltási módszerek nagy-feszültség és nagy-áram esetén korlátozottak, a vákuumos ív-oltási technológia vákuumkörnyezetet használ a gázközeg hatásának minimalizálása érdekében. Ez megkönnyíti az ívkioltást, ezáltal növeli a szakítóképességet és meghosszabbítja az élettartamot.

 

A vákuumkamrák kulcsanyagaként a kerámiának egyszerre több követelménynek is meg kell felelnie:

Nagy dielektromos szilárdság;
Kiváló hermetikus tömítés;
Hősokkokkal szembeni ellenállás;
Hosszú távú stabilitás;
Megbízható ragasztás fém alkatrészekkel.

 

Következésképpen a kerámia fémezése a nagyfeszültségű kontaktorok gyártásában kritikus folyamattá vált.

 

A kerámia fémezési folyamata megbízható fémkötőréteget hoz létre a kerámia felületén, lehetővé téve a nagy -szilárdságú kapcsolatokat a kerámia alkatrész és a fémek, például a réz vagy a molibdén között, biztosítva a kerámia -fém{2}} stabil kötését.

 

Ez a csatlakozási mód nem csak a mechanikai szilárdságot biztosítja, hanem megfelel a hosszú távú, -megbízható működés követelményeinek is nagyfeszültségű,{1}}hermetikusan zárt környezetben.

 

 

A kerámia fémezés létfontosságú technológia a fejlett elektronikus kerámiák gyártásában; magában foglalja a fémezett réteg kialakítását az alumínium-oxid kerámiák felületén, majd ezt követően a kerámiát fémhez kapcsolják olyan eljárásokkal, mint például a keményforrasztás.

 

A nagyfeszültségű-egyenáramú mágneskapcsolók területén ezt a technológiát elsősorban vákuumív-oltókamra-házak, szigetelő tartószerkezetek és nagy-feszültségű hermetikus szerelvények gyártására használják.

 

Nagy mechanikai szilárdsága és kiváló elektromos szigetelési tulajdonságai miatt az alumínium-oxid (Al2O3) jelenleg a legszélesebb körben használt kerámia szigetelőanyag.

 

Például egyalumínium-oxid kerámia házA nagy-feszültségű egyenáramú kontaktorok szerkezete hatékonyan növeli a szigetelés megbízhatóságát nagy-feszültségű környezetben, miközben minimálisra csökkenti a teljesítmény romlását a hosszú távú{2}}működés során. A hagyományos műanyagokhoz vagy epoxi anyagokhoz képest az alumínium-oxid kerámiák ellenállnak a magasabb hőmérsékleteknek és az erősebb elektromos mezőknek, ami határozott előnyöket kínál az új energiahordozó járművek nagyfeszültségű{4}}platformjaiban.