Essenziali per il cablaggio del contattatore a corrente continua ad alta tensione: Requisiti di polarità e linee guida per la sicurezza

I contattori ad alta tensione in corrente continua solitamente hanno distinzioni di polarità

Questo è particolarmente vero negli scenari di applicazione con corrente e tensione elevate.

Perché esistono le distinzioni di polarità

Caratteristiche dell'arco

La corrente continua non ha un punto di passaggio a zero, rendendo l'estinzione dell'arco più difficile rispetto a quella della corrente alternata. La polarità (direzione della corrente) può influenzare l'estensione e l'estinzione dell'arco.

Progettazione strutturale interna

Alcuni contattori ottimizzano i dispositivi di estinzione dell'arco (come le bobine di soffiaggio magnetico e i magneti permanenti) per la direzione della corrente. La corrente inversa può portare a una diminuzione della capacità di estinzione dell'arco.

Circuiti ausiliari elettronici

Alcuni contattori integrano circuiti elettronici di estinzione dell'arco o di soppressione delle impennate (ad esempio, diodi, circuiti RC). Una polarità errata può danneggiare questi componenti.

Conseguenze della connessione inversa

• Fallimento nell'estinzione dell'arco: la durata dell'arco si prolunga, che abraza i contatti e riduce la vita utile.

• Degradazione delle prestazioni: la resistenza dei contatti aumenta e la generazione di calore si intensifica.

• Rischio di danni: se sono inclusi componenti elettronici (come i diodi di soppressione), possono causare cortocircuiti o guasti.

Precauzioni per l'uso dei relè ad alta tensione

Corrente di impulso

Cause della corrente di impulso

I relè ad alta tensione in corrente continua sono generalmente utilizzati nei circuiti principali in corrente continua degli inverter (stoccaggio energetico), moduli di potenza (pile di ricarica), unità di controllo elettronico (veicoli elettrici) e altre apparecchiature. Il lato in corrente continua di tali apparecchiature di solito ha condensatori, che svolgono ruoli di buffer energetico e bilanciamento del potere, filtraggio di armoniche e rumore ad alta frequenza, mantenimento di una tensione continua stabile, protezione dei dispositivi di potenza e miglioramento della risposta dinamica del sistema. Tuttavia, questo è simile a un carico capacitivo, che può causare un'eccessiva differenza di tensione attraverso il relè ad alta tensione in corrente continua e quindi indurre una corrente di impulso.

Conseguenze della corrente di impulso

• La corrente di impulso può causare l'aderenza dei contatti del relè ad alta tensione in corrente continua. Quando la bobina viene de-energizzata, i contatti non possono aprirsi e si apriranno automaticamente dopo un certo periodo di tempo.

• La corrente di impulso può causare l'aderenza unilaterale dei contatti del relè ad alta tensione in corrente continua. Quando la bobina è energizzata, il relè non attira, ma i contatti ausiliari rimangono chiusi.

• La corrente di impulso può causare contatti irregolari del relè ad alta tensione in corrente continua, riducendo l'area di contatto effettiva, aumentando la generazione di calore e creando potenziali pericoli di sicurezza.

Interruzione sotto carico

I contattori ad alta tensione in corrente continua affrontano sfide più severe durante l'interruzione sotto carico (interruzione viva) rispetto ai contattori in corrente alternata. La ragione principale è che la corrente continua non ha un punto naturale di passaggio a zero, rendendo difficile l'estinzione dell'arco. Di seguito sono riportati i punti chiave e le contromisure:

Difficoltà nell'interruzione sotto carico

• Arco persistente: la corrente continua non ha un punto di passaggio a zero, quindi l'arco può persistere per un lungo periodo, portando all'abrasione dei contatti o addirittura alla saldatura.

• Alta liberazione di energia: quando carichi induttivi (come motori e trasformatori) vengono de-energizzati, viene generata una tensione indotta elevata, che può rompere l'isolamento o danneggiare l'equipaggiamento.

• Impatto della polarità: se il contattore è progettato per l'estinzione unidirezionale dell'arco, la corrente inversa può aggravare i problemi dell'arco.

Tecnologia di estinzione dell'arco per contattori ad alta tensione in corrente continua

Soluzioni per l'interruzione sotto carico

Circuito di pre-carica (comune nei veicoli elettrici)

Prima che i contatti principali del contattore si chiudano, viene utilizzato un resistore di pre-carica per limitare la corrente di impulso e ridurre l'energia durante l'interruzione.

Circuiti ausiliari di estinzione dell'arco

• Circuito snubber RC: connesso in parallelo con i contatti per assorbire l'energia induttiva.

• Diodo di circolazione libera: fornisce un anello di corrente per carichi induttivi (nota la corrispondenza della polarità).

• Varistor di ossido metallico (MOV): limita la sovratensione.

Interruzione passo-passo

Prima interrompi i contatti ausiliari a bassa corrente, poi interrompi i contatti principali (ad esempio, in un design a doppio contatto).

Precauzioni

• Limitazione di corrente/tensione: assicurarsi che la corrente di interruzione non superi la capacità di interruzione nominale del contattore (ad esempio, 1000V/500A); altrimenti, potrebbe fallire.

• Corrispondenza della polarità: se il contattore è progettato in modo unidirezionale, deve essere alimentato nella direzione nominale; altrimenti, la capacità di estinzione dell'arco diminuirà.

• Tipi di carico:

• Carichi resistivi: più facili da interrompere (bassa energia dell'arco).

• Carichi induttivi: richiedono circuiti di protezione aggiuntivi (come diodi).

• Carichi capacitivi: fare attenzione alla corrente di impulso durante la chiusura (può causare l'aderenza dei contatti).