Aukštos{0}} nuolatinės srovės kontaktorių techninė analizė: kaip epoksidiniai ir keramikos tipai apibrėžia energijos kaupimo sistemų saugos ribą

Aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės kontaktoriai yra energijos kaupimo sistemų šerdies perjungimo įtaisai, jungiantys akumuliatorių grupes su galios konvertavimo sistemomis (PCS). Jų pertraukimo galia aukštos įtampos ir didelės srovės sąlygomis tiesiogiai lemia sistemos saugos ribą. Energijos kaupimo sistemoms tobulėjant link 1500 V ir didesnės įtampos platformų ir didesnio galios tankio, kontaktorių medžiagų sistema, pakuotės struktūra ir lanko gesinimo technologija tampa pagrindiniais technologiniais baseinais. Tarp jų epoksidinė kapsulė ir keraminė kapsulė yra dabartinės pagrindinės technologijos, tačiau jos iš esmės skiriasi dizaino logika ir veikimo ribomis.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Žvelgiant iš pagrindinių mechanizmų, pagrindinis aukštos{0}}įtampos nuolatinės srovės kontaktorių techninis iššūkis yra greitas nuolatinės srovės lankų gesinimas.

Kadangi nuolatinė srovė neturi natūralaus nulinio{0}}kirtimo taško, susidarius lankui, jis turi būti slopinamas išorinėmis priverstinėmis priemonėmis. Epoksidinės kapsulės struktūros paprastai naudoja kombinuotą lanko{2}}gesinimo mechanizmą „magnetinis išpūtimas + aušinimas dujomis“. Inertinės dujos užpildomos sandarioje ertmėje, o magnetinis laukas skatina lanką pailgėti ir patekti į lanko gesinimo konstrukciją, taip išsklaidant energiją ir užgesinant lanką. Šio tipo konstrukcijoms būdinga brandi technologija ir kontroliuojamos kainos, todėl jos tinka vidutinės{7}}įtampos reikmėms. Tačiau jo sandarinimo efektyvumą ir atsparumą aukštai-temperatūrai riboja medžiagos, o jo stabilumas ekstremaliomis sąlygomis turi ribas.

 

Priešingai, keraminės kapsulės technologija žymiai pagerina lanko{0}}gesinimo galimybes, nes yra hermetiškesnė struktūrinė sistema. Hermetiškas kapsulės korpusas, pagamintas iš aliuminio oksido metalizuotos keramikos, sukuria stabilią, aukštos -našumo dujų lanko-gesinimo aplinką viduje, o kartu su magnetine prapūtimo struktūra užtikrina efektyvesnį lanko valdymą. Pati keraminė medžiaga pasižymi puikiu atsparumu aukštai-temperatūrai, lanko smūgiams ir mechaniniam stiprumui, todėl gali atlaikyti didesnes šilumines smūgio ir elektrodinamines apkrovas aukštos įtampos trūkimo metu. Ypač naudojant aliuminio oksido keramikos metalizavimo procesą, tarp keramikos ir metalo pasiekiamas patikimas ryšys, užtikrinantis ilgalaikį -hermetiškumą ir konstrukcijos stabilumą.

 

Kalbant apie pagrindinius veikimo parametrus, šios dvi technologijos labai skiriasi. Epoksidiniai-kapsuliuoti kontaktoriai paprastai naudojami 1000 V ir žemesnės įtampos sistemose, o jų trūkimo ir trumpojo jungimo-sugebėjimą riboja šiluminės medžiagos savybės ir konstrukcijos stiprumas. Kita vertus, keraminiai{5}}kapsuliuoti kontaktoriai gali stabiliai veikti esant 1500 V ir aukštesnei įtampai, išlaikant didesnį pertraukimo patikimumą net esant aukštai -įtampai, didelei{8}}srovei. Lankos{10}}gesinimo ertmės, pagamintos naudojant didelio-stiprumo metalizuotus keraminius komponentus, žymiai pagerina trumpojo jungimo atsparumą ir terminį stabilumą, todėl sistema užtikrina didesnį saugumą.

 

Medžiagų ir gamybos lygmeniu keramikos technologijos kelia didesnius reikalavimus apdorojimo ir metalizavimo technologijoms. Pavyzdžiui, tikslus aliuminio keraminių dalių apdirbimas naudojamas norint pasiekti aukštą-tikslių konstrukcijų matmenų valdymą, o aliuminio metalizavimas naudojamas suvirinamajam metalo sluoksniui ant keramikos paviršiaus suformuoti, kad būtų patenkinti sudėtingi elektros jungčių reikalavimai. Be to, naudojant tikslią metalizuotą keramiką, pagrindiniai konstrukciniai komponentai gali pasiekti aukštesnius matmenų nuoseklumo ir laidumo standartus, o tai yra labai svarbu ilgalaikiam stabiliam aukštos- įtampos įrenginių veikimui.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kalbant apie pritaikymą, epoksidiniai -kapsuliuoti kontaktoriai labiau tinka žemos- ir vidutinės{2}}įtampos scenarijams, pvz., komercinėms ir pramoninėms energijos kaupimo sistemoms ir įkrovimo / keitimo įrangai. Šios programos yra jautrios kainai-ir erdvės-ribojimas, todėl reikalingas didelis įrenginio dydis ir didelės-masto gamybos galimybės. Tinklo energijos kaupimo, maitinimo dažnio reguliavimo sistemose ir aukštos-įtampos nuolatinės srovės perdavimo ir paskirstymo scenarijų sistemose sparčiai tobulėjama prie aukštesnės įtampos platformų, todėl įrenginių saugumui ir patikimumui keliami didesni reikalavimai. Atsižvelgiant į tai, keraminiai{11}}kapsuliniai kontaktoriai, pagaminti iš metalizuotos aliuminio oksido keramikos, skirti elektriniams komponentams, vis dažniau tampa pagrindiniu pasirinkimu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Be to, svarbūs keraminių kapsulių konstrukcijų komponentai, tokie kaip galios puslaidininkių metalizuoti keraminiai korpusai ir metalizuoti keraminiai izoliaciniai vamzdžiai, metalizuojantys keramines dalis, ne tik suteikia struktūrinę paramą, bet ir atlieka lemiamą vaidmenį elektros izoliacijoje ir šilumos valdyme. Ši metalizuota keramika, skirta elektriniams komponentams, efektyviai pagerina bendrą įrenginio veikimą optimizuodama šilumos laidumo kelius ir elektrinio lauko pasiskirstymą. Be to, aliuminio oksido metalizuotos keramikos, skirtos klijavimui, vaidmuo sujungiant daug{2}}medžiagų suteikia techninę pagalbą sudėtingų konstrukcijų projektams.

 

Apibendrinant galima pasakyti, kad epoksidinė kapsulė ir keraminė kapsulė nėra paprasti pakaitalai, o veikiau technologiniai keliai, aptarnaujantys skirtingus įtampos lygius ir pritaikymo reikalavimus. Epoksidiniai sprendimai palaiko dabartines pagrindines programas su brandžiais procesais ir sąnaudų pranašumais, o keraminiai sprendimai remiasi pažangiomis medžiagų sistemomis, tokiomis kaip aliuminio oksido metalizuota keramika elektroninėms reikmėms, suteikiant technologinį pagrindą aukštos{1}}įtampos ir didelio{2}}patikimumo scenarijams. Nuolatinės energijos kaupimo sistemų tendencijos link aukštesnės įtampos, didelio našumo{4}}pakavimo technologija, pagrįstaMetalizuota keramika elektraitaps svarbiu veiksniu nustatant sistemos saugos ribą.