Introducció
Amb l'escalfament global i el subministrament d'energia cada cop més ajustat, la implementació d'estratègies energètiques nacionals i la millora contínua de la consciència ambiental humana, els vehicles elèctrics han substituït gradualment els vehicles de combustible tradicionals. A mesura que augmenta la demanda de la gent de rendiment de potència dels vehicles elèctrics i l'autonomia de creuer, els nivells de potència, corrent i tensió dels vehicles elèctrics continuen augmentant, la qual cosa al seu torn imposa requisits més elevats al rendiment de seguretat dels sistemes elèctrics dels vehicles elèctrics. Com a component executiu que controla l'encesa i apagada de cada circuit d'alta tensió, els relés de CC d'alta tensió són una garantia important per a la seguretat dels vehicles elèctrics. El mercat de relés de CC d'alta tensió del meu país està creixent ràpidament. El 2021, la mida total del mercat dels relés de corrent continu d'alta tensió és d'uns 5.000 milions de iuans i el nombre total de relés de corrent continu d'alta tensió per a vehicles i piles de càrrega supera els 24 milions. S'estima que el 2025, la mida del mercat dels relés de corrent continu d'alta tensió arribarà als 13.400 milions de iuans. Els relés de corrent continu d'alta tensió també s'utilitzen àmpliament en el camp fotovoltaic i el camp d'emmagatzematge d'energia. Aquest article ofereix una introducció bàsica als relés DC d'alta tensió. Com a component bàsic dels relés de corrent continu d'alta tensió, els materials de contacte han rebut una atenció generalitzada. Es seleccionen relés de corrent continu d'alta tensió comuns al mercat i s'estudien detalladament els seus contactes.
1 relé DC d'alta tensió
1.1 Escenaris d'aplicació del relé DC d'alta tensió
Els vehicles d'energia nova estan equipats amb relés de corrent continu d'alta tensió entre el sistema de bateries i el controlador del motor del vehicle elèctric. Quan el sistema deixa d'executar-se, juga un paper d'aïllament i un paper de connexió quan el sistema s'està executant. Quan el vehicle falla, pot separar amb seguretat el sistema de bateria del sistema elèctric del vehicle per protegir-lo. Cada cotxe de passatgers d'energia nova ha d'estar equipat amb 5 a 8 relés de corrent continu d'alta tensió. Les aplicacions més habituals dels relés de corrent continu d'alta tensió es mostren a la figura 1, que inclouen principalment relés principals, relés de precàrrega, relés de càrrega ràpida, relés de càrrega normals i relés auxiliars. Els relés anteriors tenen diferents funcions i nivells de corrent. Normalment es configuren dos relés de CC d'alta tensió a la pila de càrrega de CC per al control i la protecció de la línia de càrrega.
1 és el relé principal, el nivell de corrent sol ser de 100 A ~ 300 A; 2 és el relé de precàrrega, el nivell de corrent sol ser de 10 A ~ 40 A; 3 és el relé de càrrega ràpida, el nivell de corrent sol ser de 100 A ~ 400 A; 4 és el relé de càrrega normal, el nivell de corrent sol ser de 10 A ~ 40 A; 5 és el relé auxiliar, el nivell de corrent sol ser de 10 A ~ 40 A; 6 és el relé per carregar piles, el nivell de corrent sol ser de 100 A ~ 600 A.
1.2 Estructura del nou relé DC d'alta tensió d'energia
L'estructura i el sistema de contacte del relé DC d'alta tensió es mostren a la figura 2, que inclou principalmentContactes elèctrics de plata, bobines, nuclis de ferro, pols magnètics estàtics, molles d'alliberament, cambres d'extinció d'arcs i carcasses. Per tal de reduir l'erosió dels contactes per l'arc, la cambra d'extinció de l'arc dins del relé generalment s'omple amb un gas mixt d'hidrogen. La naturalesa reductora de l'hidrogen pot prevenir eficaçment l'oxidació de contacte i reduir la resistència de contacte, i l'excel·lent conductivitat tèrmica de l'hidrogen és favorable a l'extinció de l'arc. A més, la cambra d'extinció de l'arc sol combinar-se amb el bufat d'arc electromagnètic per millorar la capacitat d'extinció de l'arc del relé, però la posició del camp magnètic d'extinció d'arc es fixa durant el procés de disseny del relé. Alguns relés tenen pols positius i negatius. Si es connecten a l'inrevés durant l'ús, les seves diferents prestacions es reduiran significativament.
1.3 Requisits de rendiment dels nous relés DC d'alta tensió d'energia
La tensió de funcionament dels vehicles d'energia nova sol ser de 200 V a 400 V. La potència nominal dels motors dels turismes i autobusos d'energia nova és generalment de 30 kW i 80 kW o més, respectivament, i la potència màxima arriba als 60 kW i 160 kW. o més, respectivament. Quan s'augmenta la tensió de 400 V a 800 V, l'eficiència de càrrega es millora significativament, el temps de càrrega s'escurça significativament, el corrent a la línia és menor i la pèrdua de potència és menor, cosa que és sòlida.Contactes de plataFor Electrical millora l'experiència d'ús dels vehicles de nova energia. No obstant això, l'augment de la tensió i la potència imposa més requisits als relés de corrent continu d'alta tensió.
En comparació amb els vehicles de combustible tradicionals, els vehicles d'energia nova tenen pitjors condicions de funcionament, que es reflecteixen principalment en: ①Tensió i corrent més alts; la tensió dels models convencionals arriba de 300 V a 400 V i el corrent arriba de 200 A a 300 A, mentre que la tensió nominal dels vehicles de combustible tradicionals sol ser DC 12 V i DC 24 V, i el corrent comú sol estar dins de 50 A; ② Corrent d'impacte freqüent; ③Gran corrent de falla, el corrent de curtcircuit fins i tot supera els 10 kA; ④La calor generada pels components elèctrics és gran i l'augment de temperatura és evident. Es pot veure que el rendiment dels relés de vehicles de combustible tradicionals és baix i no es pot aplicar a les condicions de treball dels vehicles de nova energia.
Les proves habituals per als relés de corrent continu d'alta tensió inclouen: ① prova de vida resistiva, el corrent de prova inclou el corrent nominal i la sobreintensitat; ② prova de vida elèctrica de càrrega capacitiva, normalment només connectada però no desconnectada; ③ límit de prova de capacitat de ruptura; ④ Prova de resistència de corrent de curtcircuit, que requereix que no es produeixi cap explosió durant el procés de prova, i els requisits per a la prova de resistència de curtcircuit es mostren a la taula 1. A causa de les complexes condicions de funcionament dels automòbils durant el funcionament, si el sistema elèctric és curt -circuitat, el relé DC d'alta tensió hauria de ser capaç de tallar el circuit sense problemes sense condicions anormals, com ara l'adhesió del contacte o l'explosió del relé. Els requisits de rendiment dels relés de corrent continu d'alta tensió varien d'un fabricant a un altre i, en general, són superiors als requisits estàndard.
1.4 Anàlisi de l'aparença i la composició dels contactes de relé DC d'alta tensió
El mercat mundial de relés de CC d'alta tensió d'energia nova està molt concentrat. El 2022, els tres principals fabricants mundials representaven al voltant del 70% de la quota de mercat. Aquest article analitza un relé DC d'alta tensióPlata massissaContactes per a electricitat d'un fabricant conegut. La tensió nominal i el corrent del relé són de 750 V i 250 A, respectivament. Les dimensions específiques d'aspecte es mostren a la taula 2. L'aspecte dels contactes mòbils i estàtics es mostra a les figures 3 i 4. La superfície del contacte mòbil es tracta amb platejat per reduir la resistència de contacte. La composició del material es va analitzar mitjançant espectroscòpia de fluorescència de raigs X i es va trobar que la composició dels contactes mòbils i estàtics és la mateixa. L'element principal és Cu, i la resta és l'element afegit Te, amb un contingut al voltant del 0,3%. Sota l'acció de l'arc, el tel·luri metàl·lic de baix punt de fusió es descompon de l'aliatge, absorbeix una gran quantitat de calor i té un efecte de refredament sobre l'arc, de manera que té una certa capacitat de resistir l'erosió de l'arc; quan la piscina de soldadura es refreda, l'element de tel·luri es segrega a la soldadura de contacte per formar un compost trencadís Cu2Te, que és beneficiós per a la resistència a la soldadura per fusió.
1.5 Anàlisi de les propietats mecàniques de contacte
La conductivitat del contacte es mostra a la taula 3. La conductivitat dels contactes mòbils i estàtics és lleugerament inferior a la del coure pur, que és d'uns 58 MS/m. La duresa de l'originalReblons de contacte de plata massissaes mostra a la Taula 4. A partir dels resultats de duresa, es pot veure que la duresa del contacte mòbil i el contacte estàtic és força diferent.
1.6 Estructura metal·logràfica
L'estructura metal·logràfica es mostra a la figura 5. Com es pot veure a la figura 5, l'estructura metal·logràfica dels contactes mòbils i estàtics és uniforme.
1.7 Microscopi electrònic d'escaneig i resultats de l'espectre energètic
Les figures 6 i 7 són els resultats de l'espectre d'energia dels contactes mòbils i estàtics a 30 vegades el camp de visió. Els resultats mostren que els contactes mòbils i estàtics estan fets de coure de tel·luri, amb el contingut de tel·luri del contacte mòbil del 0,32% i el contingut de tel·luri de l'estàtic.Elèctric de plataPer a Contactor és de {{0}},41%. Com que l'espectre d'energia és una anàlisi semicuantitativa, combinada amb l'espectre de fluorescència de raigs X i imatges metal·logràfiques, es determina que els contactes mòbils i estàtics estan fets del mateix material, sent l'element principal Cu i l'element restant Te, amb un contingut al voltant del 0,3%.
2 Conclusió
(1) A causa de la seva estructura única i el seu sistema d'extinció d'arcs, els relés de corrent continu d'alta tensió tenen una forta capacitat de ruptura de curtcircuits i funcions de protecció de seguretat, i s'utilitzen àmpliament en els camps de vehicles d'energia nova i piles de càrrega.
(2) Els relés de CC d'alta tensió s'han de sotmetre a proves extremes, com ara la capacitat de ruptura final i la tolerància al curtcircuit, alhora que mantenen una baixa resistència de contacte.
(3) Els contactes mòbils i estàtics dels relés de CC d'alta tensió de 750 V, 250 A estan fets del mateix material. L'estructura metal·logràfica dels contactes de plata sòlida per a electricitat és uniforme, sent l'element principal Cu i l'element afegit restant Te, amb un contingut d'aproximadament el 0,3%.
El nostreContactes de plata massissaPer a l'electricitat juguen un paper vital en el camp elèctric. El producte està fabricat amb material de plata d'alta qualitat, que li confereix una excel·lent conductivitat elèctrica i tèrmica, assegurant una transmissió estable i eficient del corrent, reduint considerablement la pèrdua d'energia i proporcionant una protecció sòlida per al funcionament normal dels equips elèctrics. Els contactes elèctrics de plata es processen amb precisió, amb una superfície llisa i una resistència de contacte extremadament baixa. Això permet una resposta ràpida durant les operacions d'encesa i apagat, una commutació de circuit fiable i una estabilitat i fiabilitat millorades del sistema elèctric.
