El relé de corrent continu d'alta -tensió serveix com a salvaguarda final per a la seguretat elèctrica en els vehicles d'energia nova. És l'únic responsable de gestionar la connexió elèctrica i la desconnexió entre el paquet de bateries i el controlador del motor-establir una connexió durant el funcionament del sistema, proporcionar aïllament quan el sistema s'apaga i interrompre el circuit en cas d'avaria. Sense aquest component crític, un vehicle elèctric no es pot posar en marxa ni es pot aturar de manera segura. No obstant això, és l'element intern aparentment senzill-l'armadura del relé EV- el que constitueix el factor bàsic que determina si els contactes del relé poden connectar-se i desenganxar-se de manera fiable en condicions d'alta tensió i corrent elevat. La seva composició del material, la precisió de fabricació i el tractament superficial defineixen directament la qualificació de seguretat de tot el conjunt de relés.
De mitjana, un vehicle d'energia nova està equipat amb de cinc a vuit relés de corrent continu d'alta{0}}tensió, inclosos relés principals, relés de pre-càrrega, relés de-càrrega ràpida i relés d'equips auxiliars. La lògica operativa de l'armadura del relé EV és senzilla: quan la bobina s'activa, genera un camp magnètic que atrau el nucli de ferro en moviment, superant la tensió de la molla per tancar els contactes elèctrics; per contra, quan es talla l'alimentació, el camp magnètic es dissipa i la molla torna el nucli a la seva posició original, obrint així el circuit. Tanmateix, a les plataformes d'alta tensió-que funcionen a 400 V o fins i tot 800 V, aquesta seqüència d'"activació-i-alliberament" s'ha d'executar en qüestió de mil·lisegons. Simultàniament, l'induït ha de suportar corrents de càrrega que arriben a centenars d'amperes, així com l'intens xoc elèctric generat durant l'instant de les condicions d'interrupció del circuit-que imposen exigències extremadament rigoroses sobre la velocitat de resposta i el rendiment magnètic de l'induït.
La selecció del material per a l'armadura mòbil constitueix l'obstacle tècnic principal. L'armadura dels relés EV normalment està estampada a partir de làmines de ferro pur; aquesta elecció està impulsada per la permeabilitat magnètica excepcionalment alta del ferro pur i la coercivitat extremadament baixa. En energitzar-se, es magnetitza i s'enganxa ràpidament; per contra, en desconnectar l'alimentació, es desmagnetitza i s'allibera ràpidament, evitant qualsevol alliberament retardat causat per histèresi magnètica. A més, el ferro pur compta amb una intensitat d'inducció magnètica de saturació superior a 2,1 Tesla, la qual cosa li permet generar una atracció electromagnètica suficient-fins i tot sota la restricció d'amperes-girs- limitats de bobina per superar la força oposada exercida per les molles de contacte. Si el material conté nivells excessius de carboni o impureses, les seves propietats magnètiques es degraden; això pot provocar problemes en què el relé no s'enganxa completament o s'allibera de manera neta, donant lloc directament a la soldadura de contacte o l'adhesió.
La resistència a l'alta{0}}tensió no és només un problema d'aïllament elèctric; és fonamentalment un repte en el disseny de circuits magnètics. Estructuralment, l'armadura per als relés electromagnètics EV requereix un control precís sobre l'espai d'aire entre l'armadura mòbil i el nucli estacionari: si l'espai és massa estret, esdevé susceptible a la ruptura dielèctrica sota alta tensió; per contra, si el buit és massa ampli, la reluctància magnètica augmenta, la qual cosa necessita un corrent de bobina més alt per aconseguir l'enganxament. En la pràctica d'enginyeria, normalment s'utilitza una estructura d'aïllament de diverses etapes, que implica l'aplicació de vernís aïllant resistent a les altes-temperatura-a les superfícies del nucli i l'ompliment dels buits de contacte amb mitjans d'extinció d'arc-. Això garanteix que no es produeixi la fluència superficial quan els contactes se separen sota una tensió de funcionament de 800 V. També s'optimitza la geometria de l'armadura mòbil; Les estructures en forma d'E{10}}o en forma d'U-s'utilitzen per dispersar eficaçment el flux magnètic, evitant així les fluctuacions de la força d'atracció causades per la saturació magnètica localitzada.
La resistència a les sobretensions de corrent és el diferenciador crític que distingeix els relés d'alta-tensió dels seus homòlegs estàndard. L'avantatge bàsic del ferro magnètic suau utilitzat en les armadures de relés EV rau en la seva combinació de baixa coercivitat i alta permeabilitat magnètica. En l'instant del tancament del circuit, les càrregues capacitives generen una sobretensió de corrent que pot ser diverses vegades la magnitud del corrent nominal; aquesta sobretensió transitòria pot provocar que els contactes dels relés convencionals es fonguin i es soldin. A diferència dels materials estàndard, el ferro magnètic tou no es sobreescalfa a causa de les pèrdues d'histèresi en condicions de corrent instantània elevada. Quan es combina amb un disseny de secció transversal-del nucli optimitzat, aquest material permet que la densitat del flux magnètic es mantingui per sota del punt de saturació, assegurant que l'armadura en moviment es mantingui lliure d'enganxament magnètic- fins i tot quan el corrent de càrrega arriba a deu vegades el seu valor nominal. La resistència als cops del nucli de l'armadura d'un relé d'alta tensió no es refereix fonamentalment a la "resistència de la-força bruta", sinó més aviat a garantir que el flux magnètic tingui un camí clar a seguir-no romandre ni saturat ni estancat-durant l'instant de l'impacte. Aquesta capacitat es basa completament en la interacció sinèrgica entre la corba B-H del material i el disseny estructural.
La supressió d'arc i les capacitats de commutació depenen en última instància del sistema de contacte; en conseqüència, la fiabilitat del sistema de contacte està determinada per la precisió de fabricació dels components metàl·lics de l'armadura del relé EV. La planitud del nucli de l'armadura s'ha de controlar dins de 0,02 mm i la seva rugositat superficial (Ra) no ha de superar els 0,8 μm; fins i tot la més petita deformació pot provocar una desalineació del contacte, fent que l'arc es desviï cap a un costat durant la commutació i provoqui l'erosió del contacte. L'espai lliure a la matriu d'estampació s'estableix normalment entre el 3% i el 5% del gruix del material; després del procés d'esborrat, les peces s'han de desbarbar i recuits per alleujar les tensions internes, evitant així una deformació gradual durant el muntatge posterior. La tolerància de posició per als forats de muntatge es controla estrictament dins de ± 0,1 mm; L'incompliment d'aquesta tolerància pot donar lloc a un nucli de l'armadura inclinat després del muntatge, provocant una pressió de contacte desigual i condicions de sobreescalfament-localitzats que, finalment, desencadenen una fallada del dispositiu.
El tractament superficial serveix com a salvaguarda final per a la fiabilitat-a llarg termini del nucli de l'induït. Les plaques d'armadura dels relés EV es fabriquen normalment amb ferro pur, la debilitat principal del qual és la seva susceptibilitat a l'oxidació. Com que l'òxid actua com a aïllant elèctric, la seva presència augmenta l'entrefer magnètic dins del circuit i disminueix la força d'atracció magnètica. En la pràctica de l'enginyeria, els components solen estar xapats amb níquel o zinc; el gruix del revestiment es controla dins d'un rang de 3 a 8 μm-específicament, superior o igual a 5 μm per a entorns operatius estàndard i Superior o igual a 8 μm per a entorns corrosius. Més enllà de proporcionar protecció contra l'òxid, el revestiment també serveix per reduir la resistència de contacte, ja que els òxids de níquel i zinc presenten una conductivitat elèctrica significativament més alta que els òxids de ferro. En les proves de corrosió per polvorització de sal, una capa de revestiment aplicada correctament hauria de suportar l'exposició durant més de 1.000 hores sense mostrar signes d'"òxid vermell". La fallada en el nucli d'armadura d'un relé d'alta tensió-poques vegades s'origina durant el primer cicle d'activació; en canvi, normalment comença amb la corrosió que s'inicia als forats microscòpics de la capa de revestiment, donant lloc a un augment gradual de la reluctància magnètica i un descens de l'atracció magnètica d'un any-per{16}}any-un procés de deteriorament que sovint passa desapercebut fins que falla una operació de precàrrega posterior.{18}}
Les cinc capacitats bàsiques dels relés de corrent continu d'alta-tensió-alta-resistència a la tensió, resistència a la càrrega, resistència als cops, supressió d'arc i capacitat de ruptura-finalment convergeixen en un únic component: l'induït. La composició del material dicta propietats magnètiques; la precisió determina l'alineació del contacte; i el revestiment de la superfície garanteix la-fiabilitat a llarg termini-tots són indispensables. En resposta a les demandes de les plataformes de 800 V i la tendència cap a la càrrega ultra-ràpida, la selecció de materials i processos de fabricació està passant d'un enfocament basat en l'experiència-a un enfocament basat en la simulació; L'anàlisi de circuits magnètics d'elements finits i la compensació de retorn elàstic d'estampació s'han convertit ara en una pràctica estàndard en el disseny.
Preguntes freqüents
1. Quin material s'utilitza per a l'armadura magnètica suau per a relé EV?
Les armadures de relés EV solen fabricar-se amb ferro d'alta -puresa o ferro magnètic suau a causa de la seva alta permeabilitat magnètica i la seva baixa coercivitat.
2. Per què es prefereix el ferro pur per a l'armadura de ferro pur per al relé EV?
El ferro pur proporciona una magnetització i desmagnetització ràpides, cosa que garanteix un rendiment de commutació fiable en relés de corrent continu d'alt -tensió.
3. Quin revestiment s'utilitza a la placa d'armadura mòbil per al relé EV?
El níquel i el zincat s'apliquen habitualment per millorar la resistència a la corrosió i el rendiment magnètic{0}}a llarg termini.
contacta amb nosaltres
Si actualment esteu seleccionant unArmadura per a relé electromagnètic EVprojecte dins del sector dels vehicles de nova energia, o si està avaluant el rendiment de resistència als cops d'una solució existent, el convidem a contactar amb nosaltres per obtenir les especificacions del producte i propostes de col·laboració detallades adaptades al seu escenari d'aplicació específic.
