Kõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorite tehniline analüüs: kõrge-pingeplatvormid uutes energiasõidukites, ajavad keraamilise tihendustehnoloogia uuendusi

 

Uute energiasõidukite (NEV), aku energiasalvestussüsteemide ja suure{0}võimsusega laadimisinfrastruktuuri kiire arenguga arenevad elektrisüsteemid kõrgemate pingete, suuremate voolude ja suurema töökindluse suunas. NEV-de kõrgepinge{2}}elektrisüsteemide kriitiliste lülituskomponentidena hõlbustavad kõrge-pingega alalisvoolukontaktorid akusüsteemi ja koormuse vahelist ohutut ühendamist ja lahtiühendamist ning pakuvad tõrkekaitset; need on sõiduki üldise elektriohutuse tagamise põhikomponendid.

 

Erinevalt tavapärastest-madalpingereleedest peavad kõrge-pingega alalisvoolukontaktorid vooluahelaid usaldusväärselt lülitama mitmesajavoldisel või kõrgemal pingetasemel, taludes samas olulisi siirdevoolu hüppeid. Järelikult ei hõlma nende disain mitte ainult mehaanilisi konstruktsioone ja elektromagnetilist käitamist, vaid ka isolatsioonimaterjale, kaarekustutustehnoloogiaid ja tihenduskindlust.

 

NEV-i jõuallikate puhul paigaldatakse kõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorid tavaliselt veoaku, inverteri, mootori juhtimissüsteemi ja laadimisahelate sisse. Sõiduki käivitamisel kontaktor sulgub, võimaldades veoakul ajamisüsteemi toita; vastupidi, kui sõiduk peatub või avastatakse anomaalia, avaneb kontaktor kiiresti, et isoleerida kõrge-pingeahel ja vältida elektriliste rikete süvenemist.

 

Kuna NEV-de pingeplatvormid arenevad, -üleminek 400 V süsteemidelt 800 V või isegi kõrgemale arhitektuurile-}kõrgepinge-alalisvoolukontaktorid seisavad silmitsi järjest rangemate nõuetega pingetaluvuse, reageerimiskiiruse ja ohutusstandardite osas.

 

 

 

Kõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorid koosnevad peamiselt kontaktsüsteemist, elektromagnetilisest käivitusmehhanismist, isoleerivast korpusest, kaare{1}}kustutuskonstruktsioonist ja tihenduskomponentidest. Kontaktid käsitlevad voolu ülekandmist ja katkestusi, käivitusmehhanism juhib kontakti liikumist ning isolatsiooni- ja kaarekustutuskonstruktsioonid määravad toote töökindluse kõrgepingekeskkonnas.

 

Sõltuvalt kaare-kustutuskeskkonnast ja korpuse materjalidest liigitatakse kõrgepinge{1}}alalisvoolukontaktorid tavaliselt tüüpidesse, nagu keraamilised vaakum, keraamilised hermeetiliselt suletud ja epoksüvaiguga kapseldatud.

 

Nende hulgas kasutatakse keraamilist vaakumstruktuuri laialdaselt NEV-des, kõrge{0}}pingeenergiasalvestussüsteemides ja tööstuslikes toiteallikates tänu selle suurele dielektrilisele tugevusele, suurepärasele tihendusvõimele ja stabiilsele kaare{1}}kustutusvõimele.

 

Keraamilised materjalid pakuvad suurt mehaanilist tugevust, väikest dielektrilist kadu ja suurepärast kuumakindlust, tagades tõhusalt isolatsiooni stabiilsuse kontaktori pikaajalisel{0}}töötamisel. Kõrgepingerakendustes leevendavad keraamilised korpused niiskuse, saasteainete ja keskkonnategurite mõju sisekomponentidele.

 

Näiteks kõrge -usaldusväärsed keraamilised elektrisõidukite releekorpused kaitsevad sisemisi kontaktsüsteeme keraamiliste isolatsioonistruktuuride kaudu, võimaldades kontaktoril täita pikaajalise-töö nõudeid uutele energiasõidukitele tüüpilistes keerulistes tingimustes.

 

 

 

Kõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorite sisemine töökeskkond on väga keeruline; tekib intensiivne kaar, eriti suure-voolukatkestuse korral.

 

Kaare kiire ja tõhusa kontrolli puudumine võib põhjustada kontakti erosiooni, isolatsiooni halvenemise või isegi täieliku seadmete rikke.

 

Kui traditsioonilised õhu-põhised kaare-kustutusmeetodid seisavad kõrge-pinge ja kõrge-voolu tingimustes piiratud, siis vaakumkaar-kustutustehnoloogia kasutab gaasikeskkonna mõju minimeerimiseks vaakumkeskkonda. See hõlbustab kaare kustutamist, suurendades seeläbi purunemisvõimet ja pikendades kasutusiga.

 

Vaakumkambrite põhimaterjalina peab keraamika vastama korraga mitmele nõudele:

kõrge dielektriline tugevus;
Suurepärane hermeetiline tihendus;
Vastupidavus termilisele šokile;
Pikaajaline{0}}stabiilsus;
Usaldusväärne liimimine metallkomponentidega.

 

Sellest tulenevalt on keraamiline metalliseerimine muutunud kõrgepingekontaktorite tootmisel{0}}kriitiliseks protsessiks.

 

Keraamilise metalliseerimise protsess loob keraamilisele pinnale usaldusväärse metalli siduva kihi, mis võimaldab keraamilise komponendi ja metallide (nt vase või molübdeeni) vahel tugevaid ühendusi, tagades stabiilse keraamika---sideme metalliga.

 

See ühendusmeetod ei taga mitte ainult mehaanilist tugevust, vaid vastab ka pikaajalise-kindla töötamise nõuetele kõrgepinge{1}}hermeetiliselt suletud keskkondades.

 

 

Keraamiline metalliseerimine on täiustatud elektroonilise keraamika valmistamisel ülitähtis tehnoloogia; see hõlmab metalliseeritud kihi moodustamist alumiiniumoksiidi keraamika pinnale ja sellele järgnevat keraamika ühendamist metalliga, kasutades selliseid protsesse nagu kõvajoodisjootmine.

 

Kõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorite valdkonnas kasutatakse seda tehnoloogiat peamiselt vaakumkaar-kustutuskambrite korpuste, isoleerivate tugikonstruktsioonide ja kõrgepinge{2}}hermeetiliste sõlmede tootmiseks.

 

Tänu oma suurele mehaanilisele tugevusele ja suurepärastele elektriisolatsiooniomadustele on alumiiniumoksiid (Al₂O3) praegu kõige laialdasemalt kasutatav isoleerkeraamiline materjal.

 

Näiteks rakendades analumiiniumoksiidist keraamiline korpusKõrgepinge{0}}alalisvoolukontaktorite struktuur suurendab tõhusalt isolatsiooni töökindlust kõrge-pingekeskkonnas, minimeerides samal ajal jõudluse halvenemist-pikaajalise töötamise ajal. Võrreldes traditsiooniliste plastide või epoksümaterjalidega, talub alumiiniumoksiidi keraamika kõrgemaid temperatuure ja tugevamaid elektrivälju, pakkudes selgeid eeliseid kõrge-pingeplatvormi rakendustes uute energiasõidukite jaoks.