Технический анализ контакторов высокого-постоянного тока: платформы высокого-напряжения в транспортных средствах на новых источниках энергии способствуют модернизации технологии керамического уплотнения

 

С быстрым развитием транспортных средств на новой энергии (NEV), аккумуляторных систем хранения энергии и инфраструктуры зарядки высокой-мощности электрические системы развиваются в сторону более высоких напряжений, более высоких токов и большей надежности. В качестве критически важных коммутационных компонентов в высоковольтных электрических системах электромобилей высоковольтные-контакторы постоянного тока облегчают безопасное соединение и отключение между аккумуляторной системой и нагрузкой, а также обеспечивают защиту от неисправностей; они являются основополагающими компонентами для обеспечения общей электробезопасности автомобиля.

 

В отличие от традиционных реле низкого-напряжения, контакторы постоянного тока высокого-напряжения должны надежно коммутировать цепи при уровнях напряжения в несколько сотен вольт и выше, выдерживая при этом значительные скачки переходного тока. Следовательно, их конструкция включает в себя не только механические конструкции и электромагнитное управление, но и изоляционные материалы, технологии дугового-гашения и надежность герметизации.

 

В силовых агрегатах NEV высоковольтные контакторы постоянного тока-обычно устанавливаются внутри блока тяговых аккумуляторов, инвертора, системы управления двигателем и цепей зарядки. При запуске автомобиля контактор замыкается, позволяя тяговой батарее подавать питание на систему привода; и наоборот, когда транспортное средство останавливается или обнаруживается аномалия, контактор быстро размыкается, чтобы изолировать цепь высокого-напряжения и предотвратить эскалацию электрических неисправностей.

 

По мере того, как платформы напряжения в NEV продвигаются-переход от систем с напряжением 400 В к архитектурам с напряжением 800 В или даже выше,-высоковольтные-контакторы постоянного тока сталкиваются со все более строгими требованиями в отношении выдерживаемости напряжения, скорости срабатывания и стандартов безопасности.

 

 

 

Контакторы постоянного-постоянного тока высокого напряжения в основном состоят из контактной системы, электромагнитного исполнительного механизма, изолирующего корпуса, дугогасительной-структуры и уплотнительных компонентов. Контакты обеспечивают передачу и прерывание тока, исполнительный механизм контролирует перемещение контактов, а изоляционные и дугогасительные конструкции определяют надежность изделия в средах с высоким-напряжением.

 

В зависимости от среды-гашения дуги и материалов корпуса высоковольтные контакторы постоянного тока обычно подразделяются на такие типы, как керамические вакуумные, керамические герметичные и герметизированные эпоксидной смолой.

 

Среди них керамическая вакуумная конструкция широко используется в электромобилях,-системах накопления энергии высокого напряжения и промышленных источниках питания благодаря своей высокой диэлектрической прочности, превосходным герметизирующим свойствам и стабильным способностям-гасить дугу.

 

Керамические материалы обладают высокой механической прочностью, низкими диэлектрическими потерями и превосходной термостойкостью, эффективно обеспечивая стабильность изоляции во время длительной-работы контактора. В приложениях с высоким-напряжением керамические корпуса смягчают воздействие влаги, загрязнений и факторов окружающей среды на внутренние компоненты.

 

Например, высоконадежные керамические корпуса реле для электромобилей защищают внутренние контактные системы с помощью керамических изоляционных структур, что позволяет контактору соответствовать требованиям длительной-работы в сложных условиях, типичных для транспортных средств на новых источниках энергии.

 

 

 

Внутренняя рабочая среда контакторов постоянного-высокого напряжения очень сложна; возникает интенсивная дуга, особенно при прерывании высокого-тока.

 

Неспособность быстро и эффективно контролировать дугу может привести к эрозии контактов, ухудшению изоляции или даже полному выходу оборудования из строя.

 

В то время как традиционные методы-дугового-гашения на основе воздуха сталкиваются с ограничениями в условиях высокого-напряжения и высокого-тока, технология вакуумного дугового-гашения использует вакуумную среду для минимизации влияния газовых сред. Это облегчает гашение дуги, тем самым повышая отключающую способность и продлевая срок службы.

 

Как ключевой материал для вакуумных камер, керамика должна отвечать одновременно нескольким требованиям:

Высокая диэлектрическая прочность;
Отличная герметизация;
Устойчивость к термическому удару;
Долгосрочная-стабильность;
Надежное соединение с металлическими деталями.

 

Следовательно, керамическая металлизация стала критически важным процессом в производстве высоковольтных контакторов.

 

Процесс керамической металлизации создает надежный металлический связующий слой на керамической поверхности, обеспечивая высокопрочное-соединение между керамическим компонентом и такими металлами, как медь или молибден, обеспечивая стабильное соединение керамики-с-металлом.

 

Этот метод подключения не только обеспечивает механическую прочность, но и отвечает требованиям длительной-надежной работы в герметично закрытых средах с высоким-напряжением.

 

 

Металлизация керамики — жизненно важная технология в производстве современной электронной керамики; он включает в себя формирование металлизированного слоя на поверхности глиноземной керамики и последующее соединение керамики с металлом с использованием таких процессов, как пайка твердым припоем.

 

В области высоковольтных контакторов постоянного тока эта технология в основном используется для изготовления корпусов вакуумно-дуговых-камер гашения дуги, изолирующих опорных конструкций и высоковольтных герметичных узлов.

 

Благодаря своей высокой механической прочности и отличным электроизоляционным свойствам оксид алюминия (Al₂O₃) в настоящее время является наиболее широко используемым изоляционным керамическим материалом.

 

Например, используякорпус из глиноземной керамикиКонструкция контакторов постоянного-напряжения постоянного тока эффективно повышает надежность изоляции в средах с высоким-напряжением, сводя при этом к минимуму ухудшение характеристик при длительной-эксплуатации. По сравнению с традиционными пластиками или эпоксидными материалами глиноземная керамика может выдерживать более высокие температуры и более сильные электрические поля, предлагая явные преимущества в приложениях с высоковольтными платформами для транспортных средств на новых источниках энергии.