timed out

Relai DC tegangan tinggi pada awalnya terutama digunakan dalam industri tenaga listrik dan industri penerbangan dan kedirgantaraan. Dalam beberapa tahun terakhir, kendaraan listrik secara bertahap meningkat, dan sistem distribusi tenaga penggerak telah menjadi skenario aplikasi yang sangat penting untuk relai DC tegangan tinggi. Tegangan tinggi relatif terhadap sistem tegangan rendah 24V, 48V. Beberapa kendaraan listrik kecepatan rendah memilih konfigurasi daya sistem 60V dan 72V. Umumnya tegangan mobil penumpang berkecepatan tinggi di atas 200V, dan bus bisa mencapai lebih dari 600V. Relai yang memenuhi persyaratan fasa tegangan ini disebut relai DC tegangan tinggi.

Relai DC tegangan tinggi, umurnya mencakup dua parameter umur mekanik dan umur listrik. Faktor-faktor yang mempengaruhi umur mekanis meliputi bahan titik kontak, desain dan tingkat pembuatan mekanisme pembukaan dan penutupan, dll. Hambatan umur listrik terutama pada umur kontak.

1. Pengaruh medan magnet pada kehidupan listrik kontak

Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, prinsip desain pukulan magnet pada relai dijelaskan. Kontak statis kiri, sesuai dengan arah arus yang ditunjukkan pada gambar, menggunakan aturan tangan kanan untuk menentukan arah medan magnet kumparan. Busur adalah arus dalam saluran ionisasi yang dibentuk oleh tegangan yang menembus media antara kontak statis. Itu sepenuhnya mematuhi hukum interaksi elektromagnetik. Medan magnet yang dihasilkan oleh busur ditunjukkan pada gambar. Gunakan aturan tangan kiri untuk menentukan arah gaya busur. Arah gaya ditunjukkan oleh F pada gambar.

Hembusan magnetik adalah dengan menggunakan magnet permanen atau elektromagnet untuk menghasilkan medan magnet. Arah interaksi medan magnet dengan busur adalah dengan menarik rangkaian menjauhi kontak dinamis dan statis.

Dengan pergerakan cepat dari kontak bergerak dan penerapan efek hembusan magnet, busur diregangkan dan resistansi busur meningkat dengan cepat, yang menyebabkan arus busur turun tajam dan efisiensi termal busur menurun. Derajat ionisasi medium menurun seiring dengan penurunan suhu, dan konduktivitas listrik saluran busur menurun. Jika busur ditarik pada saat yang sama, dalam proses busur bergerak ke luar, dengan cara lain memotong busur dan mendinginkan busur, busur akan lebih cepat padam.

Mengurangi waktu busur api merupakan cara penting untuk melindungi kontak. Desain pukulan magnet yang baik pasti akan memperpanjang umur relai. Peniupan magnetik telah banyak digunakan pada relai dan kontaktor berdaya tinggi dengan kebutuhan ruang yang kurang sensitif, sedangkan pada relai kecil, perangkat serupa telah dirancang untuk masing-masing produk.

2. Pengaruh tekanan udara sekitar terhadap umur listrik kontak

Untuk mempersingkat waktu busur api, selain menggunakan metode hembusan magnet yang disebutkan di atas untuk menarik busur, cara yang sering digunakan untuk memadamkan busur api di ruang sempit antara lain dengan mengubah lingkungan buka tutup kontak, mengisi ruang pemadam busur tertutup dengan gas dengan energi ionisasi tinggi, atau Ruang pemadam busur dievakuasi.

Penyebab busur gas bertekanan tinggi

Energi ionisasi. Dalam proses atom gas kehilangan elektron dan menjadi kation, daya tarik inti terhadap elektron harus diatasi, yaitu energi yang menarik elektron keluar dari orbital atom menjadi elektron bebas. Ini adalah energi ionisasi unsur-unsur tersebut. Semakin tinggi energi ionisasi, semakin sulit atom terionisasi, semakin sulit menjadi kation, dan semakin lemah sifat logamnya; sebaliknya, semakin mudahnya kehilangan elektron dan menjadi kation, semakin kuat sifat logamnya. Dalam tabel periodik, energi ionisasi tertinggi adalah helium, sehingga helium dapat diisi ke dalam ruang pemadam busur tertutup, yang meningkatkan kemampuan relai untuk memadamkan busur.

Ada banyak penelitian yang menjelaskan penyebab terjadinya busur api di lingkungan gas bertekanan tinggi. Poin umumnya adalah sebagai berikut. Dalam kamar gas bertekanan tinggi, busur listrik dilakukan dalam dua tahap. Kontak katoda memancarkan elektron di bawah pengaruh suhu atau tegangan dan diterima oleh anoda untuk membentuk kerusakan pertama; pembentukan awal busur membawa suhu tinggi dan kation gas terionisasi, dan jalur ion busur semakin meluas hingga membentuk busur yang lebih masif.

Penyebab busur vakum

Dalam kondisi vakum, tidak ada lagi medium yang dapat terionisasi. Sulit untuk membakar busur, tetapi masih bisa terbakar. Pada saat kontak dinamis dan statis dipisahkan, logam pada kontak menguap, membentuk saluran ion logam, dan busur terbentuk di saluran tersebut. Ada beberapa penjelasan berbeda tentang bagaimana saluran ion terbentuk.

Yang pertama menjelaskan teori emisi elektron suhu tinggi. Dipercayai bahwa ada cacat asli pada kontak katoda, yang disebut bintik-bintik. Resistensi posisi titik dianggap relatif besar, dan suhu lokal relatif tinggi selama proses energiisasi. Ketika kontak dinamis dan statis akan dipisahkan, bagian bersuhu tinggi memancarkan elektron ke anoda, awalnya membentuk busur, busur terbakar, bahan kontak menguap, selanjutnya membentuk uap logam, dan kemudian membentuk busur dalam ruang hampa;

Penjelasan kedua teori emisi medan adalah bahwa katoda mempunyai kemampuan untuk memancarkan elektron ketika tegangan yang diberikan antara kontak dinamis dan statis cukup tinggi. Ketika kontak dinamis dan statis akan dipisahkan, biasanya akan ada posisi kontak akhir satu sama lain, dan permukaan ini sangat kecil. Aliran elektron yang memancarkan medan mengalir ke anoda melalui area yang sangat kecil ini, dan kerapatan arus yang sangat besar menghasilkan efek termal yang dramatis pada katoda dan anoda, menyebabkan peleburan secara bertahap menyebar ke seluruh kontak dari titik tersebut, dan permukaan kontak meleleh. Menghasilkan uap logam. Lingkungan ionisasi yang lebih baik menyebabkan skala aliran elektron meluas, membentuk busur vakum.

Derajat vakum: Secara umum, semakin tinggi derajat vakum, semakin kecil kemungkinannya untuk terurai dan semakin sulit membentuk busur. Dalam kondisi ideal, kekuatan dielektrik dapat mencapai 10.000V per 0,1 mm. Namun ketika vakum mencapai tingkat tertentu, peningkatan lebih lanjut tidak akan membantu mengurangi tegangan rusaknya. Seperti yang ditunjukkan pada kurva di atas, ini menunjukkan hubungan antara vakum dan tegangan rusaknya. Semakin rendah tegangan rusaknya, semakin mudah untuk membentuk dan mempertahankan busur, yaitu semakin lama waktu busur api. Derajat vakum diukur langsung dengan tekanan udara. Semakin rendah tekanan udara, semakin tinggi derajat vakumnya.

Ruang pemadam busur tertutup vakum, untuk mendapatkan ruang pemadam busur vakum, membutuhkan bahan yang baik dan teknologi penyegelan untuk mencapainya. Ruang pemadam busur bersegel keramik dan resin, dua jenis teknologi ruang pemadam busur tersegel digunakan secara bersamaan, dan belum ada yang mencapai keuntungan nyata.

Ruang pemadam busur bersegel keramik menggunakan karakteristik ketahanan suhu tinggi dari keramik dan suhu busur sangat tinggi (bagian tengahnya bisa mencapai 5000 ° C). Umumnya, material tidak dapat menahan suhu tersebut, dan keramik hanya dapat memenuhi persyaratan ini. Namun keramik secara teknis sulit untuk disegel.

Ruang pemadam busur api yang terbuat dari resin memiliki teknologi penyegelan yang lebih baik dibandingkan keramik, namun ketahanan terhadap suhu tinggi tidak mencukupi.

3. Pengaruh parameter mekanik terhadap umur listrik kontak

Parameter struktural yang berkaitan dengan umur listrik kontak meliputi: area kontak, mekanisme pemutusan, tekanan kontak kontak, dll.

Area kontak, area kontak yang lebih besar dari kontak dinamis dan statis, dapat memberikan jalur arus yang lebih besar, mengurangi resistansi kontak, dan mengurangi kenaikan suhu. Ketika relai ditutup atau diputuskan, panas dari busur kecil akan lebih mudah dihilangkan oleh kontak yang lebih besar, sehingga mengurangi risiko kontak meleleh.

Mekanisme pemutusan adalah poin teknis lainnya dalam desain relai. Mekanismenya sendiri memiliki siklus aksi yang stabil. Waktu yang dibutuhkan dari awal hingga pergerakan akhir hingga posisi terbuka maksimum secara langsung mempengaruhi waktu lengkung.

Tekanan kontak kontak dinamis dan statis, selalu ada hambatan kontak antara kontak dinamis dan statis, semakin besar tekanan kontak maka hambatannya semakin kecil. Tekanan kontak yang besar dapat mengurangi kehilangan listrik dan kenaikan suhu relai dalam kondisi kerja normal; kerusakan yang relatif kecil atau gerinda yang menonjol pada permukaan kontak tidak akan menyebabkan efek buruk yang signifikan di bawah tekanan besar, dan Setelah beberapa titik ditutup, benturan antar kontak akan menghaluskan cacat kecil ini.

4. Ketatnya ruang pemadam busur

Tidak mungkin mencapai segel mutlak pada pemutus vakum, dan ada kemungkinan kebocoran udara pada lasan cangkang. Koefisien kebocoran udara yang diijinkan telah dimasukkan dalam indeks desainnya, dan kebocoran udara kronis tidak dapat dihindari. Selain itu, penggunaan relay pada kendaraan listrik, lingkungan getaran yang parah kapanpun dan di mana pun, juga menguji kualitas segel secara serius.

Karena semakin banyak udara memasuki rongga yang disegel, dan penyegelan casing menjadi lebih buruk, tingkat vakum di ruang pemadam busur secara bertahap menurun, dan kemampuan pemadaman busur secara bertahap akan menurun, yang merupakan faktor penting yang mempengaruhi umur relai. .