Te midden van de voortdurende vooruitgang van de slimme netwerkinfrastructuur hebben slimme meters-die dienen als kritische eindapparatuur-steeds meer aandacht gevestigd op de veiligheid en betrouwbaarheid van hun interne kerncomponenten: de vergrendelende relais. Deze relais vervullen niet alleen de fundamentele functie van het controleren van de stroomaansluiting en -ontkoppeling, maar spelen ook een directe rol bij intelligente operaties zoals anti-diefstalmaatregelen en schakelen op afstand. In het geval van een kortsluitingsfout- binnen het elektriciteitsnet kan de daaruit voortvloeiende onmiddellijke hoge stroom echter een abnormale afstoting van de relaiscontacten veroorzaken. Dit kan op zijn beurt leiden tot aanhoudende vlambogen, branden in apparatuur of zelfs explosies, waardoor een ernstige bedreiging ontstaat voor zowel de menselijke veiligheid als de integriteit van het elektriciteitsnet. Daarom heeft het uitvoeren van -diepgaand onderzoek naar de krachtmechanismen die inwerken op contacten onder kortsluitomstandigheden- en het voorstellen van effectieve optimalisatiestrategieën- aanzienlijke technische waarde.
Het dynamische gedrag van vergrendelende relaiscontacten onder invloed van kortsluitstromen wordt voornamelijk bepaald door twee soorten elektromagnetische krachten: de Holm-kracht en de Ampère-kracht. De Holm-kracht komt voort uit het huidige-vernauwingseffect op microscopische contactpunten; het werkt als een sterke afstotende kracht, waarvan de grootte direct evenredig is met de hardheid van het contactmateriaal en omgekeerd evenredig met de contactdruk. Studies hebben aangetoond dat wanneer de Brinell-hardheid van de contacten wordt verlaagd van 110 N/mm² naar 70 N/mm², de Holm-kracht met ongeveer 7,7% afneemt; omgekeerd resulteert het vergroten van de contactkracht tussen de contacten van 1 N naar 10 N in een significante vermindering van 37,6% van de Holm-kracht. Deze bevindingen geven aan dat de aanvankelijke neiging tot contactafstoting effectief kan worden onderdrukt door de oordeelkundige keuze van zachtere contactmaterialen of door het vergroten van de veervoorspanning.
Tegelijkertijd komt de Ampère-kracht voort uit de interactie tussen de stroom die door het geleidende circuit zelf vloeit en het omringende magnetische veld. Bij typische slimme meterrelais wordt onder het beweegbare contact een drie-geklonken gelamineerde structuur-bestaande uit een grote shuntplaat, een kleine shuntplaat en een beweegbaar riet-gebruikt; het geheel heeft een algemene "V--vormige" configuratie. Dit ontwerp maakt op ingenieuze wijze gebruik van de aantrekkingskrachten die worden gegenereerd tussen geleidersegmenten die stromen in tegengestelde richtingen voeren, waardoor een Ampère-kracht wordt gegenereerd die naar de sluitpositie is gericht om de Holm-kracht tegen te gaan. Simulatieanalyse bevestigt dat het vergroten van de effectieve lengte van de geleidende staaf aan de beweegbare contactzijde resulteert in een lineaire versterking van deze gunstige Ampère-kracht. Het verlengen van de geleidende staaf met 10 mm is bijvoorbeeld voldoende om te voldoen aan de weerstandseisen voor blikseminslagkortsluitstromen van 20 kA/20 μs. Hoewel de buigpositie van de geleidende staaf een verwaarloosbare invloed heeft op de Ampère-kracht, kan een te lang riet de magnetische circuitkoppeling tussen de relaiskern en de ijzeren kern verstoren; daarom moet er een delicaat evenwicht worden gevonden tussen mechanische en elektromagnetische prestaties.
Het volledige contactafstotingsproces kan worden onderverdeeld in vier verschillende fasen: de initiële gesloten toestand → Holm-kracht-aangedreven buiging en vervorming van het riet → contactscheiding die booginitiatie teweegbrengt → en ten slotte de boogreactiekracht die de volledige afstoting domineert. Nauwkeurige simulatie van dit dynamische proces is afhankelijk van een hoog-getrouw, drie-gekoppeld elektromagnetisch-structureel model; in combinatie met contactkracht- en duwstangkrachtgegevens gemeten via een krachtmeter, maakt deze aanpak een uitgebreide reconstructie mogelijk van de krachtevolutie die plaatsvindt op het precieze moment van een kortsluiting.
Binnen het aandrijfmechanisme van het relais zijn de materiaaleigenschappen van de ijzeren kern van het grootste belang. Zachte magnetische ijzeren staven (RFe80) en zuivere ijzeren relaiskernen worden op grote schaal gebruikt bij de fabricage van magnetische circuits met hoog{2}}rendement vanwege hun hoge magnetische permeabiliteit en lage coërciviteit. Deze ijzeren relaiskernen worden doorgaans gevormd via een "Relay Core Cold Heading"-proces, waardoor zowel maatnauwkeurigheid als structurele dichtheid wordt gegarandeerd. Bovendien heeft de kwaliteit van de zachtijzeren kern van de spoel rechtstreeks invloed op de efficiëntie van de spoelbekrachtiging, terwijl het vernikkelen van de relaiskern extra bescherming biedt in vochtige of corrosieve omgevingen. Voor toepassingen met hoge-betrouwbaarheid dienen koud-zuivere ijzeren kernen en rechte spoelkernen om de productconsistentie en de operationele levensduur verder te verbeteren.
Samenvattend vereist het verbeteren van de kortsluitbestendigheid van magnetische vergrendelingsrelais in slimme meters een multidimensionale, op samenwerking gerichte optimalisatiebenadering-die contactmaterialen, contactkrachtontwerp, geleidende circuitindeling en magnetische kerncomponenten omvat. Door theoretische berekeningen, numerieke simulaties en experimentele validatie te integreren, kunnen we niet alleen de onderliggende fysica van contactafstoting ophelderen, maar ook robuuste technische ondersteuning bieden voor het onderzoek en de ontwikkeling van de volgende- generatie hoog-veiligheidsrelais-.
Als u technische vereisten heeft met betrekking tot het kortsluitontwerp van relais-, de simulatie van contactsystemen of de selectie ervanDT4C AC-relais ijzerkernen, neem dan gerust contact met ons op; ons professionele team staat klaar om u oplossingen op maat en technische ondersteuning te bieden.
neem contact met ons op
