Naujų energijos relių kontaktų oksidacijos problemų analizė ir techninės patikimumo priežiūros gairės

 

Aukštos-įtampos energijos paskirstymo sistemose, skirtose naujoms energiją naudojančioms transporto priemonėms, įkrovimo infrastruktūroje, fotovoltinės energijos kaupimo įrangoje ir pramoninės galios valdymo sistemose, naujos energijos relės yra atsakingos už saugų aukštos -įtampos, aukštos{2}} srovės grandinių sudarymą ir nutraukimą. Relės kontaktų laidumo stabilumas, kaip pagrindinė srovės perdavimo sąsaja, tiesiogiai veikia visos elektros sistemos veikimo patikimumą.

 

Tobulėjant naujai energijos įrangai, kuri naudojama lauke, didėja integracijos lygis ir ilgalaikis veikimas,{0}}relės vis dažniau naudojamos aplinkoje, kuriai būdinga didelė drėgmė, didelis druskos-purškimo lygis ir dideli temperatūros svyravimai. Tokiose vietose kaip transporto priemonių važiuoklė, aukštos įtampos valdymo blokai, lauko energijos kaupimo spintos ir pakrantės pramoninės zonos gali patekti į drėgmę, druskas ir ėsdinančias dujas.

Didžiausias drėgnos aplinkos poveikis relių kontaktams yra oksidacijos ir korozijos procesų pagreitėjimas ant metalinių paviršių.

 

Ilgai veikiant atmosferos drėgmei, deguoniui ir teršalams,{0}}pvz., sulfidams-, metalinėse medžiagose vyksta elektrocheminės reakcijos, dėl kurių susidaro oksidų plėvelės arba korozijos produktai. Šie sluoksniai, kurių elektros laidumas yra prastas, padidina kontaktinę varžą ir pablogina srovės perdavimo galimybes.

 

Naujose energijos naudojimo srityse nenormalus kontaktinio pasipriešinimo padidėjimas gali sukelti keletą problemų. Pavyzdžiui, užsidarius aukštos-įtampos grandinėms, gali susidaryti per daug šilumos, todėl gali pakilti relės temperatūra; mažos-srovės jutimo grandinėse gali atsirasti signalo anomalijų dėl oksido plėvelių izoliacinio poveikio; o sunkiais atvejais relė gali neveikti patikimai arba valdymo sistema gali klaidingai suprasti situaciją kaip gedimą.

 

Vadinasi, naujų energijos relių kontaktų patikimumas priklauso ne tik nuo medžiagos pasirinkimo, bet ir nuo eksploatacinės aplinkos, apsauginės konstrukcijos ir ilgalaikės priežiūros strategijų{0}}.

 

 

 

Naujų energijos relių kontaktuose paprastai naudojamos sidabro-, vario- medžiagos ir sudėtinės metalo konstrukcijos, kad atitiktų aukšto laidumo, lanko atsparumo ir atsparumo mechaniniam dilimui reikalavimus. Pavyzdžiui, sidabro-kompozitinės kontaktinės medžiagos sujungia puikų sidabro elektrinį laidumą ir vario pagrindo mechaninį stiprumą, išlaikant puikų bendrą našumą aukšto-dažnio perjungimo aplinkoje.

 

Kai kuriose didelio{0}}patikimumo relėse naudojamos sudėtinės kontaktinės struktūros-, pvz., bimetaliniai kniediniai kontaktai-, kurie naudoja skirtingų metalų derinius, kad padidintų elektros laidumą, atsparumą karščiui ir atsparumą oksidacijai. Praktikoje, nors sidabro pagrindu pagamintos kontaktinės medžiagos turi gerą atsparumą oksidacijai, aplinkoje, kurioje yra sieros ar druskos, arba esant didelei{5}}drėgmei, gali atsirasti paviršiaus cheminių pokyčių.

 

Kai ore yra korozinių dujų, tokių kaip vandenilio sulfidas arba sieros dioksidas, sidabro medžiagos paviršiuje gali susidaryti sidabro sulfido sluoksnis. Nors šis procesas greitai nesumažina mechaninio stiprumo,{1}}kaip yra įprastos metalo korozijos atveju,{2}}susidariusi paviršiaus plėvelė pablogina elektronų pernešimą ir taip pablogina kontakto veikimą.

 

Kontaktams, kuriuose naudojama sidabrinė{0}}vario kompozicinė struktūra (pvz., Ag/Cu bimetaliniai kontaktai), vidinis metalo derinys pagerina bendrą veikimą; tačiau, jei paviršiaus apsauginis sluoksnis yra pažeistas, apatinė vario medžiaga dėl drėgmės poveikio vis tiek gali patirti oksidacinę koroziją. Vario oksidai paprastai turi didelę elektrinę varžą, o tai dar labiau padidina elektros nuostolius kontaktinėje sąsajoje.

 

Be to, silpnos -srovės valdymo grandinėse-, pvz., akumuliatoriaus valdymo sistemų jutimo linijose,-per kontaktus tekančios srovės nepakanka, kad uždarymo metu susidarytų pakankamai lanko energijos, kad suardytų oksido plėvelę; todėl kontaktinių anomalijų tikimybė yra didesnė.

 

 

Kai atsiranda kontaktų anomalijų naujose energijos relėse, reikia nustatyti tinkamą veiksmų eigą, atsižvelgiant į relės struktūrinį tipą, veikimo aplinką ir oksidacijos sunkumą, o ne taikyti visiems tinkantį sprendimą.

 

Aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės relės paprastai turi sandarią struktūrą ir naudoja dujų ekranavimą arba vakuuminę aplinką, kad sušvelnintų lanko poveikį. Jei tokiose relėse įvyksta didelė kontaktinė oksidacija, reikia patikrinti sandariklio vientisumą. Jei vidinė apsauginė aplinka sugedo, tolesnis naudojimas kelia didelį pavojų saugai; todėl paprastai rekomenduojama visiškai pakeisti.

 

Atviro -tipo arba pusiau-sandarios pagalbinės relės, jei kontaktų oksidacija nedidelė, o mechaninė struktūra ir elektrinis veikimas neviršija normalių ribų, kontakto sąlygas galima pagerinti taikant specialius elektros atkūrimo būdus. Esant kontroliuojamoms bandymų sąlygoms, trumpi vardinės srovės sudarymo ir nutraukimo ciklai kontakto uždarymo metu gali sukurti silpną lanką, naudojant šiluminį poveikį, kad būtų pašalinta dalis paviršiaus oksido sluoksnio.

 

Tačiau šis metodas tinka tik silpnos oksidacijos atvejais. Kadangi lankas taip pat naudoja kontaktinę medžiagą, reikėtų vengti dažno naudojimo, kad būtų išvengta kontakto abliacijos, padidėjusio paviršiaus šiurkštumo ir sutrumpėjusio tarnavimo laiko.

 

Jei ant kontaktų pastebimos didelės korozijos duobės, metalo pleiskanojimas arba stipriai pakitusi spalva, mechaninis šlifavimas nerekomenduojamas kaip ištaisymo būdas. Kadangi kontaktiniai paviršiai dažnai pasižymi specializuotomis metalo sluoksnių struktūromis, šlifavimas gali pažeisti tauriojo metalo sluoksnį ir taip pagreitinti vėlesnės korozijos greitį. Didelio-patikimumo atveju relės mazgas turi būti visiškai pakeistas.

 

 

 

Kontaktinė medžiaga yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos ilgalaikiam{0}}relių patikimumui. Skirtingoms darbo aplinkoms reikia specifinių metalų ir paviršiaus apdorojimo derinių.

 

Sidabriniai elektriniai kontaktai dažnai naudojami kaip laidžios sąsajos medžiagos aukšto{0}}dažnio perjungimo ir didelio{1}}patikimo elektros įrangoje; Pagrindiniai jų pranašumai yra mažas atsparumas, didelis laidumas ir puikus atsparumas lankui.

 

Sudėtinės kontaktinės struktūros suteikia aiškių pranašumų relėms, patiriamoms mechaninio smūgio ir ilgalaikio{0}}ciklinio veikimo. Pavyzdžiui, bimetaliniai sidabriniai kontaktai naudoja skirtingų metalo sluoksnių derinius, kad pagerintų bendrą našumą, todėl jie gali atlaikyti sudėtingas eksploatavimo sąlygas, kurios yra naujos energijos transporto priemonėse ir jėgos įrangoje.

 

Tam tikruose tikslaus valdymo įrenginiuose naudojami tikslūs elektriniai kontaktai, kad būtų užtikrintas stabilumas perduodant žemo lygio srovės signalus. Šiems kontaktams paprastai reikalingi aukštesni paviršiaus švarumo, matmenų tikslumo ir medžiagos nuoseklumo standartai.

 

Be to, aukščiausios klasės{0}}elektriniuose įrenginiuose gali būti naudojamos tauriųjų metalų kontaktų sistemos, pvz., tauriųjų metalų kontaktai, kurie užtikrina puikų cheminį stabilumą, kad būtų sumažintas aplinkos veiksnių sukeltas veikimo pablogėjimas.

 

 

 

Diegimo aplinkos ir apsauginės konstrukcijos gerinimas yra veiksmingesnis būdas sumažinti kontaktinio oksidacijos riziką, nei pasikliauti po{0}}gedimo taisymu.

 

Pirma, naujos energijos įrangos konstrukcijos projektavimo etape turėtų būti padidintas gaubto apsaugos laipsnis, kad būtų sumažinta išorinė drėgmė. Įranga, pvz., aukštos-įtampos elektros paskirstymo dėžės ir energijos kaupimo valdymo spintos, paprastai reikalauja tvirto sandarinimo, tuo pat metu tenkinant slėgio mažinimo ir vidinio oro mainų poreikius.

 

Įrenginiams, kurie ilgą laiką veikia lauke, galima naudoti drėgmei -atsparias ventiliacijos konstrukcijas-, pvz., vandeniui atsparius / kvėpuojančius komponentus, sausintuvus arba temperatūros -valdomus šildymo modulius-, siekiant palaikyti optimalų vidinės drėgmės diapazoną ir sumažinti kondensacijos tikimybę.

 

Antra, surenkant grandinę turėtų būti įdiegtos patobulintos antikorozinės{0}}priemonės. Po plokščių litavimo, srauto likučiai turi būti kruopščiai pašalinti ir, atsižvelgiant į darbo aplinką, parinktos tinkamos apsauginės dangos. Didelio -druskos (druskos purškimo) aplinkoje metalinių jungčių taškų apsauga turi būti sustiprinta, kad drėgmė nepatektų į kontaktinę sritį per jungties tarpus.

 

Pramoninei aplinkai, kuriai būdinga pakrantės vieta arba didelė drėgmė, kontaktines medžiagas, pasižyminčias dideliu atsparumu korozijai,{0}}pvz., bimetalines kontaktines kniedes arba fiksuotus sidabrinius kontaktus-, galima pasirinkti atsižvelgiant į sistemos reikalavimus, kad būtų padidintas ilgalaikis{2}} veikimo stabilumas.

 

 

Sparčiai tobulėjant naujoms energijos transporto priemonėms, energijos kaupimo sistemoms ir išmaniojo tinklo įrangai, relių veikimo aplinka tampa vis sudėtingesnė, todėl kyla didesni reikalavimai kontaktinėms medžiagoms ir konstrukcijoms.

 

Ateities naujų energijos relių kūrimo tendencijos bus sutelktos į keletą pagrindinių sričių:

Pirma, kontaktinės medžiagos toliau vystysis, kad būtų didesnis atsparumas korozijai ir lankui, o eksploatavimo laikas pailgės dėl kompozicinių medžiagų dizaino. Pavyzdžiui, sidabro lydinių ir vario -pagrindų medžiagų derinimas su specializuotomis paviršiaus apdorojimo technologijomis gali pagerinti kontakto stabilumą esant didelei drėgmei, aukštai temperatūrai ir didelėms apkrovoms.

 

Antra, gamybos procesai taps vis tikslesni. Pažangūs formavimo būdai-, pvz., šaltų -galvų bimetalinių kontaktų- gamyba, gali pagerinti matmenų nuoseklumą ir sumažinti našumo svyravimus masinės gamybos metu.

 

Be to, augant didelio patikimumo naujoms energijos transporto priemonėms ir energijos kaupimo sistemoms poreikiui, relių konstrukcijoje daugiau dėmesio bus skiriama viso -gyvavimo ciklo patikimumui, apimančiam medžiagų ilgaamžiškumą, elektros našumo pablogėjimą ir prisitaikymą prie aplinkos.

 

Saugus naujų energetikos sistemų veikimas priklauso nuo kiekvieno kritinio prijungimo taško stabilumo. Protingai parenkant kontaktines medžiagas, optimizuojant apsaugines konstrukcijas, stiprinant aplinkos kontrolę ir parengiant mokslinės priežiūros protokolus,Bimetalinė kniedė relėmsgalima veiksmingai sumažinti kontaktų oksidacijos riziką ir padidinti ilgalaikį{0}}relės patikimumą sudėtingose ​​aplinkose, taip užtikrinant stabilesnį naujų energiją naudojančių transporto priemonių ir energijos kaupimo įrangos elektrinį veikimą.