Grundlegende Anforderungen für die Verkabelung von Hochspannungs-Gleichstrom-Kontaktoren: Polaritätsanforderungen und Sicherheitsrichtlinien

Hochspannungs-Gleichstrom-Kontaktoren haben in der Regel Polarisierungsvorschriften

Dies gilt insbesondere in Anwendungsszenarien mit hohen Strömen und hohen Spannungen.

Warum es Polarisierungsvorschriften gibt

Bogencharakteristiken

Gleichstrom hat keinen Nullübergangspunkt, was die Bogenlöschung schwieriger macht als bei Wechselstrom. Die Polarität (Stromrichtung) kann die Ausdehnung und Löschung des Bogens beeinflussen.

Interne Strukturdesigns

Einige Kontaktoren optimieren Bogenlöschvorrichtungen (wie magnetische Blasenwicklungen und Dauermagnete) für die Stromrichtung. Umgekehrter Strom kann zu einer Verringerung der Bogenlöschfähigkeit führen.

Elektronische Hilfskreise

Bestimmte Kontaktoren integrieren elektronische Bogenlösch- oder Überspannungsschutzkreise (z.B. Dioden, RC-Schaltungen). Falsche Polarität kann diese Komponenten beschädigen.

Folgen einer Falschpolung

• Fehlschlag der Bogenlöschung: Die Bogenlaufzeit verlängert sich, was die Kontakte abträgt und die Lebensdauer verkürzt.

• Leistungsverfall: Der Kontaktwiderstand erhöht sich, und die Wärmenerzeugung intensiviert sich.

• Schadensgefahr: Wenn elektronische Bauteile (wie Unterdrückungs-Dioden) enthalten sind, kann es zu Kurzschlüssen oder Ausfällen kommen.

Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit Hochspannungsrelais

Einschaltstrom

Ursachen des Einschaltstroms

Hochspannungs-Gleichstrom-Relais werden in der Regel in den Gleichstrom-Hauptleitungen von Inverter (Energiespeicher), Leistungsmodule (Ladesäulen), elektronischen Steuergeräten (elektrische Fahrzeuge) und anderen Geräten verwendet. Auf der Gleichstromseite solcher Geräte befinden sich in der Regel Kondensatoren, die zur Energiespeicherung und -ausgleich, zum Filtern von hochfrequenten Harmonischen und Rauschen, zur Stabilisierung der Gleichspannungsbus-Spannung, zum Schutz von Leistungselementen und zur Verbesserung der dynamischen Reaktion des Systems dienen. Dies ist jedoch ähnlich wie eine kapazitive Last, die einen übermäßigen Spannungsunterschied über dem Hochspannungs-Gleichstrom-Relais verursachen und somit einen Einschaltstrom induzieren kann.

Folgen des Einschaltstroms

• Der Einschaltstrom kann dazu führen, dass die Kontakte des Hochspannungs-Gleichstrom-Relais kleben. Wenn die Spule entmagnetisiert wird, können die Kontakte nicht öffnen und öffnen sich nach einer gewissen Zeit automatisch wieder.

• Der Einschaltstrom kann einseitiges Kleben der Kontakte des Hochspannungs-Gleichstrom-Relais verursachen. Wenn die Spule magnetisiert wird, zieht das Relais nicht an, aber die Hilfskontakte bleiben geschlossen.

• Der Einschaltstrom kann ungleiche Kontakte des Hochspannungs-Gleichstrom-Relais verursachen, wodurch die effektive Kontaktfläche verringert, die Wärmenerzeugung zunimmt und potenzielle Sicherheitsrisiken entstehen.

Lastunterbrechung

Hochspannungs-Gleichstrom-Kontaktoren stellen bei der Lastunterbrechung (Unterbrechung unter Last) größere Herausforderungen dar als Wechselstrom-Kontaktoren. Der Hauptgrund dafür ist, dass Gleichstrom keinen natürlichen Nullübergangspunkt hat, was die Bogenlöschung erschwert. Die folgenden Punkte und Gegenmaßnahmen sind wichtig:

Herausforderungen bei der Lastunterbrechung

• Dauerhafter Bogen: Gleichstrom hat keinen Nullübergangspunkt, so dass der Bogen möglicherweise lange andauern kann, was zu Abtrag oder sogar Verklebung der Kontakte führt.

• Hohe Energieabgabe: Bei der Entmagnetisierung induktiver Lasten (wie Motoren und Transformatoren) entsteht hohe induzierte Spannung, die die Isolierung durchschlagen oder Geräte beschädigen kann.

• Polaritätsauswirkungen: Wenn der Kontakter für einseitige Bogenlöschung konzipiert ist, kann umgekehrter Strom Bogenprobleme verschlimmern.

Bogenlöschtechnologie von Hochspannungs-Gleichstrom-Kontaktoren

Lösungen für die Lastunterbrechung

Vorbelastungsschaltung (häufig in Elektrofahrzeugen)

Bevor die Hauptkontakte des Kontaktors schließen, wird ein Vorbelastungswiderstand verwendet, um den Einschaltstrom zu begrenzen und die Energie während der Unterbrechung zu reduzieren.

Hilfskreise zur Bogenlöschung

• RC-Schnellerregungsschaltung: Parallel zu den Kontakten angeschlossen, um induktive Energie aufzunehmen.

• Freilaufdiode: Bietet einen Stromkreis für induktive Lasten (beachte die Polarisierung).

• Metalloxidvaristor (MOV): Begrenzt Überspannungen.

Stufenweise Unterbrechung

Zuerst die Hilfskontakte mit geringem Strom unterbrechen, dann die Hauptkontakte (z.B. bei Doppelkontakt-Ausführung).

Vorsichtsmaßnahmen

• Strom/Spannungsbegrenzung: Stellen Sie sicher, dass der Unterbrechungsstrom die zulässige Unterbrechungskapazität des Kontaktors nicht überschreitet (z.B. 1000V/500A); andernfalls kann es versagen.

• Polaritätsübereinstimmung: Wenn der Kontakter einseitig ausgelegt ist, muss er in der Nennrichtung betrieben werden; andernfalls nimmt die Bogenlöschfähigkeit ab.

• Lastarten:

• Widerstandslasten: Einfacher zu unterbrechen (geringe Bogenenergie).

• Induktive Lasten: Erfordern zusätzliche Schutzzirkel (wie Dioden).

• Kapazitive Lasten: Achten Sie auf den Einschaltstrom beim Schließen (kann zu Kontaktanhaftung führen).