Phân tích ứng dụng và lựa chọn rơ-le điện áp cao-

Khi ngành công nghiệp xe sử dụng năng lượng mới tiếp tục phát triển theo hướng điện áp cao hơn và công suất cao hơn, rơ-le DC điện áp cao-đã trở thành một trong những thành phần điều khiển cốt lõi trong hệ thống điện áp cao-của xe điện. Việc lựa chọn rơ-le điện áp cao-phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn, độ tin cậy và hoạt động ổn định lâu dài-của toàn bộ hệ thống điện áp cao-của toàn bộ xe. Đặc biệt là trong các mạch quan trọng như pin nguồn, bộ điều khiển động cơ và hệ thống sạc/xả, rơ-le điện áp cao -chịu trách nhiệm quan trọng là điều khiển bật/tắt, bảo vệ hệ thống và cách ly lỗi; giới hạn hiệu suất của chúng đã trở thành hạn chế đáng kể đối với việc thiết kế cấu trúc điện áp cao-của xe.

 

Trong hệ thống điện áp cao-của xe điện thông thường, thường cần có 5 đến 8 rơle DC điện áp cao-, bao gồm nhiều vai trò chức năng khác nhau như rơle chính, rơle sạc-trước, rơle sạc khẩn cấp, rơle sạc thông thường và rơle phụ trợ-của hệ thống điện áp cao. Các rơle khác nhau có sự khác biệt đáng kể về tần số hoạt động, ứng suất điện và mức độ an toàn trong hệ thống, điều này quyết định các trọng tâm khác nhau trong việc lựa chọn và thiết kế cấu trúc của chúng. Các tiếp điểm điện bên trong, các tiếp điểm điện và các tiếp điểm dòng điện cao{8}} của rơle là nền tảng chính để xác định giới hạn trên về hiệu suất của nó.

 

 

Rơle là một bộ phận điều khiển tự động kết nối, ngắt kết nối hoặc chuyển mạch dựa trên sự thay đổi của tín hiệu đầu vào. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động, điều khiển từ xa và cách ly tín hiệu. Đặc điểm cơ bản của nó là điều khiển các mạch có dòng điện-cao, công suất cao-với dòng điện nhỏ hoặc công suất thấp, đạt được sự cách ly hiệu quả giữa bộ điều khiển và tải.

 

Trong hệ thống-điện áp cao của các phương tiện sử dụng năng lượng mới, nhiệm vụ chính của rơle là kết nối hoặc ngắt kết nối nguồn điện áp cao-một cách an toàn, ngăn ngừa hư hỏng không thể khắc phục đối với các bộ phận cốt lõi như pin và bộ điều khiển động cơ trong các điều kiện bất thường. Các điểm tiếp xúc bằng đồng và vật liệu tiếp xúc bằng kim loại quý bên trong rơle chịu ứng suất điện do chuyển mạch thường xuyên, tạo thành cơ sở vật lý quan trọng cho hoạt động an toàn của hệ thống-điện áp cao.

 

 

Trong quá trình khởi động nguội của xe điện, bộ điều khiển động cơ thường chứa một tụ điện DC lớn. Nếu rơ-le chính đóng trực tiếp mà không cần sạc trước,-pin điện áp cao sẽ ngay lập tức phóng điện vào tụ điện trống, tạo ra dòng điện khởi động lớn có thể dễ dàng dẫn đến xói mòn tiếp điểm, bám dính hoặc thậm chí hỏng cấu trúc.

 

Do đó, hệ thống-điện áp cao thường sử dụng sơ đồ-sạc trước: rơle-sạc trước và điện trở-giới hạn dòng điện tạo thành mạch khởi động-mềm, cho phép điện áp tụ điện tăng dần. Khi điện áp bus đạt đến một tỷ lệ nhất định của điện áp pin, rơle chính sẽ đóng và kết nối với mạch chính, làm giảm đáng kể dòng điện khởi động tại thời điểm đóng. Quá trình này đặt ra yêu cầu cao hơn về khả năng chống đột biến của các tiếp điểm công tắc tơ bên trong của rơle và các tiếp điểm điện bằng bạc.

 

 

Từ góc độ chức năng và khả năng chịu tải, rơle ô tô có thể được chia thành rơle tín hiệu và rơle nguồn, trong đó hầu hết các phương tiện sử dụng năng lượng mới đều sử dụng rơle điện. Từ góc độ triển khai cấu trúc, chúng có thể được chia thành rơle điện từ và rơle trạng thái rắn-; từ góc độ điện áp hoạt động, chúng có thể được chia thành rơle điện áp-thấp và rơle điện áp-cao.

 

Trong các hệ thống DC{0}}điện áp cao, rơle điện áp cao{1}} vẫn là giải pháp chủ đạo nhờ độ ổn định cao, khả năng ngắt mạnh và khả năng đáp ứng các yêu cầu an toàn trong điều kiện vận hành phức tạp. Cấu trúc bên trong của rơle, chẳng hạn như các tiếp điểm bạc, các tiếp điểm bạc trong cầu dao và cầu dao-tiếp xúc lưỡng kim, là nền tảng thiết kế quan trọng giúp chúng có khả năng thích ứng với môi trường DC-điện áp cao.

 

 

Rơle điện áp cao{0}}điện từ chủ yếu bao gồm một cuộn dây, lõi sắt, cơ cấu phần ứng, hệ thống tiếp điểm và lò xo phản hồi. Khi cuộn dây được cấp điện, nó sẽ tạo ra một từ trường, thu hút phần ứng và làm cho tiếp điểm chuyển động đóng lại với tiếp điểm đứng yên, do đó hoàn thành việc kết nối mạch. Khi cuộn dây-không được cấp điện, từ trường biến mất và phần ứng được đặt lại dưới tác động của lò xo, làm đứt mạch.

 

Dựa trên trạng thái ban đầu của các tiếp điểm ở trạng thái -cắt điện, rơle có thể được phân loại thành tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng.

 

Rơle điện áp cao-thường sử dụng cấu trúc thường mở để đảm bảo mạch điện áp cao-tự động ngắt kết nối trong trường hợp mất điện hoặc lỗi, cải thiện mức độ an toàn nội tại của hệ thống. Vật liệu tiếp xúc hầu hết được làm bằng vật liệu quý để cân bằng độ dẫn điện, chống mài mòn và chống hồ quang.

 

 

So với rơle thông thường, sự khác biệt lớn nhất về cấu trúc ở rơle DC điện áp cao-nằm ở thiết kế bịt kín và dập tắt hồ quang-. Các điểm tiếp xúc có điện áp-cao thường được bọc trong một khoang kín, cách ly với không khí bên ngoài, nhờ đó cải thiện đáng kể khả năng chịu đựng điện áp và ngăn chặn sự lan truyền hồ quang.

 

Trong quá trình chuyển đổi tiếp điểm, rơle điện áp cao-thường tránh ngắt kết nối khi có tải, giảm năng lượng hồ quang thông qua các chiến lược điều khiển-cấp hệ thống. Bên trong, nó sử dụng rộng rãi các điểm tiếp xúc bằng bạc trong cầu dao, cấu trúc dập tắt hồ quang-từ tính và vật liệu cách nhiệt có độ bền-cao để nâng cao độ tin cậy tổng thể khi bị ngắt.

 

 

Các phương tiện sử dụng năng lượng mới đặt ra yêu cầu về hiệu suất cao hơn đáng kể đối với rơ-le DC điện áp cao -so với các phương tiện truyền thống, chủ yếu về điện trở cao, điện trở dòng điện cao, khả năng chống va đập, khả năng dập tắt hồ quang mạnh và khả năng ngắt đáng tin cậy.

 

Về điện trở cao, rơle phải chịu được điện áp DC hàng trăm volt trong thời gian dài và đóng mở một cách đáng tin cậy khi có tải. Về khả năng chịu tải, dòng điện định mức của hệ thống truyền động thường vượt quá 200A, với dòng điện cực đại vượt quá 300A. Rơle phải có đủ khả năng mang dòng điện và tản nhiệt trong một thể tích giới hạn.

 

Khả năng chống va đập là một trong những chỉ số an toàn cốt lõi của rơle điện áp cao-. Dòng điện tăng vọt điện dung tại thời điểm đóng thường gấp vài lần, thậm chí hàng chục lần dòng điện định mức. Nếu khả năng chống va đập của tiếp điểm không đủ, khả năng bám dính có thể dễ dàng xảy ra, gây ra rủi ro an toàn nghiêm trọng. Do đó, rơle thường sử dụng các tiếp điểm điện bằng bạc, cấu trúc phun từ tính và hệ thống hợp kim có độ ổn định cao-để tăng cường khả năng chống va đập.

 

Xét về hiệu suất dập tắt và cắt hồ quang, hồ quang điện không dễ dàng bị dập tắt một cách tự nhiên trong môi trường-điện áp cao DC. Rơle cần nhanh chóng làm suy yếu năng lượng hồ quang thông qua thiết kế cấu trúc và vật liệu để ngăn ngừa hiện tượng cháy tiếp xúc. Một số rơle hiệu suất cao cũng kết hợp các tiếp điểm điện quay hoặc cấu trúc song song nhiều tiếp điểm để kéo dài tuổi thọ sử dụng.

 

 

Việc chọn rơle điện áp cao -là một dự án mang tính hệ thống đòi hỏi sự hội tụ dần dần dựa trên cấu trúc điện tổng thể của xe. Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, phải xác định rõ ràng khả năng điện áp và dòng điện của mạch điều khiển cũng như các yêu cầu về điện áp, dòng điện và loại tiếp điểm định mức của mạch điều khiển. Dựa trên điều này, phạm vi sản phẩm sơ bộ được chọn theo định mức điện áp và dòng điện, đồng thời giải pháp cuối cùng được xác định bằng cách xem xét các yếu tố như phương pháp dập hồ quang, cấu trúc khoang và loại đầu cực.

 

Ở cấp thông số cụ thể, cần đánh giá sáu chỉ báo tiếp điểm chính: tuổi thọ điện, dòng điện định mức, khả năng mang-dòng điện trong thời gian ngắn-, dòng điện cắt tối đa, khả năng cắt quá tải và khả năng cắt ngược. Các chỉ số này trực tiếp xác định hiệu suất tin cậy của rơ-le trong suốt vòng đời của xe.

 

Đánh giá tuổi thọ điện nên được kết hợp với chiến lược sử dụng và chiến lược-sạc trước của xe để đảm bảo rằng hiệu suất tiếp xúc không bị suy giảm ở mức không thể chấp nhận được trong điều kiện đóng ổ bi-tải lặp đi lặp lại. Dòng điện định mức phải đáp ứng được các điều kiện vận hành ổn định lâu dài của xe, trong khi dòng điện ngắn hạn phải đáp ứng được-nhu cầu tải cao nhất thời khi tăng tốc, leo dốc và các điều kiện khác.

 

Dòng cắt tối đa và khả năng cắt quá tải là các chỉ số an toàn quan trọng đối với rơle, liên quan trực tiếp đến khả năng bảo vệ của hệ thống trong các điều kiện khắc nghiệt như đoản mạch hoặc va chạm. Đối với rơle có thiết kế phân cực, khả năng cắt ngược của chúng cũng phải được đánh giá, cân đối giữa chi phí và độ dự phòng an toàn.

 

 

Khi hệ thống-điện áp cao trong các phương tiện sử dụng năng lượng mới tiếp tục phát triển theo hướng công suất cao hơn và mật độ năng lượng cao hơn, ngưỡng kỹ thuật và giá trị hệ thống của rơle DC điện áp cao-không ngừng tăng lên. Các thành phần chính bên trong của chúng, chẳng hạn nhưDanh bạ điện tùy chỉnh, Công tắc tạo hình nguội chính xác và Công tắc rơle ba kim loại đã trở thành nền tảng quan trọng để xác định hiệu suất an toàn điện áp cao-tổng thể của xe.

 

Trong tương lai, với ứng dụng-quy mô lớn của xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng, rơle điện áp cao-sẽ tiếp tục phát triển về độ tin cậy, tuổi thọ và khả năng dự phòng an toàn. Việc lựa chọn và thiết kế ứng dụng sẽ trở thành một khía cạnh quan trọng không thể bỏ qua trong cấu trúc điện áp cao-tổng thể của xe.