Invoering
Met de opwarming van de aarde en de steeds krapper wordende energievoorziening, de implementatie van nationale energiestrategieën en de voortdurende verbetering van het milieubewustzijn van de mens, hebben elektrische voertuigen geleidelijk de traditionele brandstofvoertuigen vervangen. Naarmate de vraag van mensen naar de vermogensprestaties en het rijbereik van elektrische voertuigen toeneemt, blijven de vermogens-, stroom- en spanningsniveaus van elektrische voertuigen toenemen, wat op zijn beurt hogere eisen stelt aan de veiligheidsprestaties van de elektrische systemen van elektrische voertuigen. Als uitvoerend onderdeel dat het in- en uitschakelen van elk hoogspanningscircuit regelt, vormen hoogspanningsgelijkstroomrelais een belangrijke garantie voor de veiligheid van elektrische voertuigen. De markt voor hoogspanningsgelijkstroomrelais in mijn land groeit snel. In 2021 bedraagt de totale marktomvang van hoogspannings-DC-relais ongeveer 5 miljard yuan, en het totale aantal hoogspannings-DC-relais voor voertuigen en laadpalen bedraagt meer dan 24 miljoen. Er wordt geschat dat tegen 2025 de marktomvang van hoogspanningsgelijkstroomrelais 13,4 miljard yuan zal bedragen. Hoogspanningsgelijkstroomrelais worden ook veel gebruikt op het gebied van fotovoltaïsche energie en energieopslag. Dit artikel geeft een basisinleiding tot hoogspannings-DC-relais. Als kerncomponent van hoogspannings-DC-relais hebben contactmaterialen brede aandacht gekregen. De gebruikelijke hoogspanningsgelijkstroomrelais op de markt worden geselecteerd en hun contacten worden in detail bestudeerd.
1 Hoogspannings-DC-relais
1.1 Toepassingsscenario's van hoogspannings-DC-relais
Nieuwe energievoertuigen zijn uitgerust met hoogspanningsgelijkstroomrelais tussen het batterijsysteem en de motorcontroller van het elektrische voertuig. Wanneer het systeem stopt met draaien, speelt het een isolerende rol en een verbindende rol als het systeem draait. Wanneer het voertuig uitvalt, kan het ter bescherming het accusysteem veilig scheiden van het elektrische systeem van het voertuig. Elke nieuwe energiepersonenauto moet worden uitgerust met 5 tot 8 hoogspanningsgelijkstroomrelais. De meest voorkomende toepassingen van hoogspannings-DC-relais worden weergegeven in figuur 1, die voornamelijk hoofdrelais, voorlaadrelais, snellaadrelais, gewone laadrelais en hulprelais omvatten. Bovenstaande relais hebben verschillende functies en stroomniveaus. Op de DC-laadpaal worden doorgaans twee hoogspannings-DC-relais geconfigureerd voor controle en bescherming van de laadlijn.
1 is het hoofdrelais, het huidige niveau is meestal 100 A ~ 300 A; 2 is het voorlaadrelais, het huidige niveau is meestal 10 A ~ 40 A; 3 is het snellaadrelais, het huidige niveau is meestal 100 A ~ 400 A; 4 is het gewone laadrelais, het huidige niveau is meestal 10 A ~ 40 A; 5 is het hulprelais, het huidige niveau is meestal 10 A ~ 40 A; 6 is het relais voor het opladen van palen, het huidige niveau is meestal 100 A ~ 600 A.
1.2 Structuur van het nieuwe hoogspannings-DC-relais
De structuur en het contactsysteem van het hoogspannings-DC-relais worden getoond in figuur 2, dat voornamelijk bestaat uit:Zilveren elektrische contacten, spoelen, ijzeren kernen, statische magnetische polen, ontgrendelingsveren, boogdovende kamers en schalen. Om de erosie van de contacten door de boog te verminderen, wordt de boogdovende kamer in het relais doorgaans gevuld met een gemengd waterstofgas. De reducerende aard van waterstof kan contactoxidatie effectief voorkomen en de contactweerstand verminderen, en de uitstekende thermische geleidbaarheid van waterstof is bevorderlijk voor het doven van de boog. Bovendien wordt de boogdovende kamer meestal gecombineerd met elektromagnetische boogblazen om het boogdovende vermogen van het relais te verbeteren, maar de positie van het boogdovende magnetische veld wordt vastgelegd tijdens het ontwerpproces van het relais. Sommige relais hebben positieve en negatieve polen. Als ze tijdens gebruik omgekeerd worden aangesloten, worden hun verschillende prestaties aanzienlijk verminderd.
1.3 Prestatie-eisen van nieuwe energie-hoogspannings-DC-relais
De bedrijfsspanning van voertuigen op nieuwe energie bedraagt doorgaans 200 V tot 400 V. Het nominale vermogen van de motoren van personenauto's en bussen op nieuwe energie bedraagt doorgaans respectievelijk 30 kW en 80 kW of meer, en het piekvermogen bedraagt 60 kW en 160 kW. of meer, respectievelijk. Wanneer de spanning wordt verhoogd van 400 V naar 800 V, wordt de laadefficiëntie aanzienlijk verbeterd, wordt de oplaadtijd aanzienlijk verkort, is de stroom in de lijn kleiner en is het vermogensverlies kleiner, wat SolidZilveren contactenFor Electrical verbetert de gebruikservaring van nieuwe energievoertuigen. De toename van de spanning en het vermogen stelt echter hogere eisen aan hoogspannings-DC-relais.
Vergeleken met traditionele brandstofvoertuigen hebben nieuwe energievoertuigen slechtere bedrijfsomstandigheden, wat voornamelijk tot uiting komt in: ①Hogere spanning en stroom; de spanning van reguliere modellen bereikt 300 V tot 400 V, en de stroom bereikt 200 A tot 300 A, terwijl de nominale spanning van traditionele brandstofvoertuigen gewoonlijk DC 12 V en DC 24 V bedraagt, en de gewone stroom gewoonlijk binnen 50 A ligt; ②Frequente slagstroom; ③Grote foutstroom, kortsluitstroom overschrijdt zelfs 10 kA; ④De door elektrische componenten gegenereerde warmte is groot en de temperatuurstijging is duidelijk. Het is duidelijk dat de prestaties van traditionele brandstofvoertuigrelais laag zijn en niet kunnen worden toegepast op de werkomstandigheden van nieuwe energievoertuigen.
Veel voorkomende tests voor hoogspannings-DC-relais zijn onder meer: ① resistieve levensduurtest, de teststroom omvat nominale stroom en overstroom; ② elektrische levensduurtest voor capacitieve belasting, meestal alleen aangesloten maar niet losgekoppeld; ③ limiettest van het breekvermogen; ④ kortsluitstroomweerstandstest, waarbij vereist is dat er geen explosie optreedt tijdens het testproces, en de vereisten voor de kortsluitweerstandstest worden weergegeven in Tabel 1. Vanwege de complexe bedrijfsomstandigheden van auto's tijdens bedrijf, als het elektrische systeem kort is Als het hoogspanningsgelijkstroomrelais is aangesloten, moet het hoogspannings-DC-relais het circuit soepel kunnen onderbreken zonder abnormale omstandigheden zoals contactadhesie of relaisexplosie. De prestatie-eisen van hoogspannings-DC-relais variëren van fabrikant tot fabrikant en zijn over het algemeen hoger dan de standaardvereisten.
1.4 Uiterlijk en samenstellingsanalyse van hoogspannings-DC-relaiscontacten
De mondiale markt voor nieuwe hoogspannings-DC-relais voor nieuwe energie is zeer geconcentreerd. In 2022 waren de drie grootste fabrikanten ter wereld goed voor ongeveer 70% van het marktaandeel. Dit artikel analyseert een hoogspannings-DC-relaisMassief zilverContacten voor elektriciteit van een bekende fabrikant. De nominale spanning en stroom van het relais zijn respectievelijk DC 750 V en 250 A. De specifieke uiterlijkafmetingen worden getoond in Tabel 2. Het uiterlijk van de bewegende en statische contacten wordt getoond in Figuren 3 en 4. Het oppervlak van het bewegende contact is behandeld met verzilveren om de contactweerstand te verminderen. De materiaalsamenstelling werd geanalyseerd met behulp van röntgenfluorescentiespectroscopie en er werd vastgesteld dat de samenstelling van de bewegende en statische contacten hetzelfde is. Het hoofdelement is Cu, de rest is het toegevoegde element Te, met een gehalte van ongeveer 0,3%. Onder invloed van de boog ontleedt het metaaltellurium met een laag smeltpunt uit de legering, absorbeert een grote hoeveelheid warmte en heeft een verkoelend effect op de boog, zodat het een zeker vermogen heeft om boogerosie te weerstaan; wanneer het lasbad afkoelt, scheidt het telluurelement zich af bij de contactlas en vormt een brosse Cu2Te-verbinding, wat gunstig is voor de weerstand tegen smeltlassen.
1.5 Analyse van contactmechanische eigenschappen
De geleidbaarheid van het contact wordt weergegeven in Tabel 3. De geleidbaarheid van de bewegende en statische contacten is iets lager dan die van puur koper, namelijk ongeveer 58 MS/m. De hardheid van het origineelMassief zilveren contactklinknagelswordt getoond in Tabel 4. Uit de hardheidsresultaten blijkt dat de hardheid van het bewegende contact en het statische contact behoorlijk verschillend is.
1.6 Metallografische structuur
De metallografische structuur wordt getoond in Figuur 5. Zoals blijkt uit Figuur 5 is de metallografische structuur van de bewegende en statische contacten uniform.
1.7 Resultaten van een rasterelektronenmicroscoop en energiespectrum
Figuren 6 en 7 zijn de energiespectrumresultaten van de bewegende en statische contacten op 30 keer het gezichtsveld. De resultaten laten zien dat de bewegende en statische contacten beide zijn gemaakt van telluurkoper, waarbij het telluurgehalte van het bewegende contact 0,32% bedraagt en het telluurgehalte van het statische contactZilver elektrischVoor contactor is dit {{0}},41%. Omdat het energiespectrum een semi-kwantitatieve analyse is, gecombineerd met het röntgenfluorescentiespectrum en metallografische beelden, wordt vastgesteld dat de bewegende en statische contacten uit hetzelfde materiaal bestaan, waarbij het hoofdelement Cu is en het resterende element Cu. Te, met een gehalte van ongeveer 0,3%.
2 Conclusie
(1) Vanwege de unieke structuur en het boogblussysteem hebben hoogspannings-DC-relais een sterk kortsluitbreekvermogen en veiligheidsbeschermingsfuncties, en worden ze veel gebruikt op het gebied van nieuwe energievoertuigen en oplaadpalen.
(2) Hoogspannings-DC-relais moeten extreme tests ondergaan, zoals het ultieme uitschakelvermogen en kortsluittolerantie, terwijl ze ook een lage contactweerstand behouden.
(3) De bewegende en statische contacten van DC 750 V, 250 A hoogspannings-DC-relais zijn van hetzelfde materiaal gemaakt. De metallografische structuur van Solid Silver Contacts For Electrical is uniform, waarbij het hoofdelement Cu is en het resterende toegevoegde element Te, met een gehalte van ongeveer 0,3%.
OnsMassief zilveren contactenWant Electrical speelt een cruciale rol op elektrisch gebied. Het product is gemaakt van hoogwaardig zilvermateriaal, waardoor het een uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid heeft, een stabiele en efficiënte stroomoverdracht garandeert, het energieverlies aanzienlijk vermindert en een solide bescherming biedt voor de normale werking van elektrische apparatuur. De zilveren elektrische contacten zijn nauwkeurig verwerkt, met een glad oppervlak en een extreem lage contactweerstand. Dit maakt een snelle respons mogelijk tijdens aan-uit-operaties, betrouwbare circuitschakeling en verbeterde stabiliteit en betrouwbaarheid van het elektrische systeem.
