Analiza tehnică a contactoarelor de curent continuu de-înaltă tensiune: platformele de-tensiune înaltă din vehiculele cu energie noi generează îmbunătățiri în tehnologia de etanșare ceramică

 

Odată cu dezvoltarea rapidă a vehiculelor cu energie noi (NEV), a sistemelor de stocare a energiei bateriei și a infrastructurii de încărcare cu putere mare-, sistemele electrice evoluează către tensiuni mai mari, curenți mai mari și o fiabilitate mai mare. Ca componente de comutare critice în sistemele electrice de-înaltă tensiune ale NEV-urilor, contactoarele de curent continuu de-înaltă tensiune facilitează conectarea și deconectarea în siguranță între sistemul de baterii și sarcină, precum și protecția împotriva defecțiunilor; sunt componente fundamentale pentru asigurarea siguranței electrice generale a vehiculului.

 

Spre deosebire de releele tradiționale de joasă-tensiune, contactoarele de curent continuu de-înaltă tensiune trebuie să comute în mod fiabil circuitele la niveluri de tensiune de câteva sute de volți sau mai mari, rezistând în același timp la supratensiuni tranzitorii semnificative de curent. În consecință, proiectarea lor cuprinde nu numai structuri mecanice și acționare electromagnetică, ci și materiale de izolare, tehnologii de stingere a arcului-și fiabilitatea etanșării.

 

În grupurile motopropulsoare NEV, contactoarele de înaltă tensiune de -cc sunt instalate de obicei în acumulatorul de tracțiune, invertorul, sistemul de control al motorului și circuitele de încărcare. La pornirea vehiculului, contactorul se închide, permițând bateriei de tracțiune să furnizeze energie sistemului de acționare; invers, când vehiculul se oprește sau este detectată o anomalie, contactorul se deschide rapid pentru a izola circuitul de înaltă-tensiune și pentru a preveni escaladarea defecțiunilor electrice.

 

Pe măsură ce platformele de tensiune din NEV-uri avansează-tranziția de la sistemele de 400 V la 800 V sau chiar arhitecturi mai mari-de înaltă-tensiune, contactoarele DC se confruntă cu cerințe din ce în ce mai stricte privind capacitatea de rezistență la tensiune, viteza de răspuns și standardele de siguranță.

 

 

 

Contactoarele de curent continuu de înaltă-tensiune constau în principal dintr-un sistem de contact, un mecanism de acționare electromagnetică, o carcasă izolatoare, o structură de stingere a arcului-și componente de etanșare. Contactele se ocupă de transmiterea și întreruperea curentului, mecanismul de acționare controlează mișcarea contactului, iar structurile de izolație și de stingere a arc-determină fiabilitatea produsului în medii de-înaltă tensiune.

 

Pe baza mediului de stingere a arcului- și a materialelor de carcasă, contactoarele de curent continuu de-înaltă tensiune sunt, în general, clasificate în tipuri precum vid ceramice, ceramice etanșate ermetic și încapsulate cu rășină epoxidică.

 

Printre acestea, structura de vid ceramică este utilizată pe scară largă în NEV-uri, sisteme de stocare a energiei de-înaltă tensiune și surse de alimentare industriale datorită rezistenței sale dielectrice ridicate, performanțelor excelente de etanșare și capacităților stabile de stingere a arcului-.

 

Materialele ceramice oferă rezistență mecanică ridicată, pierderi dielectrice scăzute și rezistență superioară la căldură, asigurând în mod eficient stabilitatea izolației în timpul funcționării pe termen lung a-contactorului. În aplicațiile de-înaltă tensiune, carcasele ceramice atenuează impactul umidității, contaminanților și factorilor de mediu asupra componentelor interne.

 

De exemplu, carcasele pentru relee EV ceramice de înaltă fiabilitate-protejează sistemele de contact interne prin structuri de izolație ceramică, permițând contactorului să îndeplinească cerințele de funcționare pe termen lung-în condițiile complexe tipice vehiculelor cu energie nouă.

 

 

 

Mediul intern de operare al contactoarelor de curent continuu de -înaltă tensiune este extrem de complex; are loc un arc intens, în special în timpul-întreruperii cu curent ridicat.

 

Eșecul de a controla arcul rapid și eficient poate duce la eroziunea contactului, izolația degradată sau chiar defecțiunea totală a echipamentului.

 

În timp ce metodele tradiționale de stingere cu arc-cu arc-pe bază de aer se confruntă cu limitări în condiții de-tensiune și curent ridicat-, tehnologia de stingere cu arc-cu vid utilizează un mediu de vid pentru a minimiza influența mediilor de gaz. Acest lucru facilitează stingerea mai ușoară a arcului, sporind astfel capacitatea de rupere și prelungind durata de viață.

 

Ca material cheie pentru camerele de vid, ceramica trebuie să îndeplinească mai multe cerințe simultan:

Rigiditate dielectrică ridicată;
Etanșare ermetică excelentă;
Rezistenta la socul termic;
Stabilitate-pe termen lung;
Lipire fiabilă cu componente metalice.

 

În consecință, metalizarea ceramică a devenit un proces critic în fabricarea contactoarelor de{0}}înaltă tensiune.

 

Procesul de metalizare ceramică creează un strat fiabil de lipire de metal pe suprafața ceramică, permițând conexiuni de-rezistență ridicată între componenta ceramică și metale precum cuprul sau molibdenul, asigurând o legătură stabilă dintre ceramică-la-metal.

 

Această metodă de conectare nu numai că asigură rezistența mecanică, ci și îndeplinește cerințele pentru funcționare fiabilă pe termen lung-în medii de înaltă-tensiune, închise ermetic.

 

 

Metalizarea ceramicii este o tehnologie vitala in fabricarea ceramicii electronice avansate; presupune formarea unui strat metalizat pe suprafața ceramicii de alumină și, ulterior, îmbinarea ceramicii cu metal prin procedee precum lipirea.

 

În domeniul contactoarelor de curent continuu de-înaltă tensiune, această tehnologie este utilizată în principal pentru fabricarea de carcase pentru camere de stingere cu arc-de vid, structuri de suport izolatoare și ansambluri ermetice de-înaltă tensiune.

 

Datorită rezistenței sale mecanice ridicate și proprietăților excelente de izolare electrică, alumina (Al₂O₃) este în prezent cel mai utilizat material ceramic izolator.

 

De exemplu, angajarea unuicarcasă ceramică de aluminăStructura pentru contactoare de curent continuu de-înaltă tensiune îmbunătățește eficient fiabilitatea izolației în medii de-tensiune înaltă, minimizând în același timp degradarea performanței în timpul funcționării pe termen lung-. În comparație cu materialele plastice tradiționale sau materialele epoxidice, ceramica cu alumină poate rezista la temperaturi mai ridicate și la câmpuri electrice mai puternice, oferind avantaje distincte în aplicațiile de platformă de-înaltă tensiune pentru vehiculele cu energie nouă.