High-Voltage DC Contactor Wiring Essentials: ข้อกำหนดเรื่องขั้วและแนวทางความปลอดภัย

ตัวต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงมักมีการระบุขั้ว

นี่เป็นจริงโดยเฉพาะในสถานการณ์ที่ใช้งานกับกระแสและแรงดันไฟฟ้าสูง

ทำไมต้องระบุขั้ว

ลักษณะของอาร์ค

กระแสไฟฟ้ากระแสตรงไม่มีจุดผ่านศูนย์ทำให้การดับอาร์คยากกว่ากระแสสลับ การระบุขั้ว (ทิศทางของกระแส) อาจมีผลต่อการยืดและดับอาร์ค

การออกแบบโครงสร้างภายใน

บางตัวต่อวงจรได้ออกแบบอุปกรณ์ดับอาร์ค (เช่น ขดลวดพัดลมแม่เหล็กและแม่เหล็กถาวร) สำหรับทิศทางของกระแส กระแสที่กลับขั้วอาจทำให้ความสามารถในการดับอาร์คลดลง

วงจรเสริมอิเล็กทรอนิกส์

บางตัวต่อวงจรรวมวงจรดับอาร์คหรือวงจรลดแรงดันเกิน (เช่น ไดโอด, วงจร RC) หากขั้วผิดพลาดอาจทำให้ชิ้นส่วนเหล่านี้เสียหาย

ผลจากการต่อขั้วผิด

• การดับอาร์คล้มเหลว: ระยะเวลาของอาร์คยาวนานขึ้นทำให้ตัวต่อสึกหรอและอายุการใช้งานสั้นลง

• ประสิทธิภาพลดลง: ความต้านทานของตัวต่อเพิ่มขึ้นและกำเนิดความร้อนมากขึ้น

• ความเสี่ยงต่อการเสียหาย: หากมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น ไดโอดระบายแรงดัน) อาจทำให้เกิดวงจรลัดวงจรหรือเสียหาย

คำแนะนำในการใช้รีเลย์แรงดันสูง

กระแสกระชาก

สาเหตุของกระแสกระชาก

รีเลย์แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงมักใช้ในวงจรหลักด้านกระแสตรงของอินเวอร์เตอร์ (ระบบเก็บพลังงาน), โมดูลกำลัง (เสาชาร์จไฟ), หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ยานยนต์ไฟฟ้า) และอุปกรณ์อื่น ๆ ด้านกระแสตรงของอุปกรณ์เหล่านี้มักมีตัวเก็บประจุซึ่งมีบทบาทในการบัฟเฟอร์พลังงานและการบาลานซ์กำลัง, กรองฮาร์โมนิกส์ความถี่สูงและเสียงรบกวน, รักษาแรงดันไฟฟ้า DC bus ให้คงที่, ป้องกันอุปกรณ์กำลัง, และปรับปรุงการตอบสนองแบบไดนามิกของระบบ อย่างไรก็ตาม นี่เหมือนกับโหลดแบบคาปาซิทีฟ ซึ่งอาจทำให้เกิดความต่างศักย์สูงข้ามรีเลย์ DC แรงดันสูงและทำให้เกิดกระแสกระชาก

ผลจากกระแสกระชาก

• กระแสกระชากอาจทำให้ตัวต่อของรีเลย์ DC แรงดันสูงติดแน่น เมื่อขดลวดถูกปลดกระแส ตัวต่อจะไม่สามารถเปิดได้และจะเปิดโดยอัตโนมัติหลังจากช่วงเวลาหนึ่ง

• กระแสกระชากอาจทำให้ตัวต่อของรีเลย์ DC แรงดันสูงติดแน่นด้านเดียว เมื่อขดลวดถูกใส่กระแส รีเลย์ไม่ดึงดูด แต่ตัวต่อเสริมยังคงปิดอยู่

• กระแสกระชากอาจทำให้ตัวต่อของรีเลย์ DC แรงดันสูงติดไม่สม่ำเสมอ ลดพื้นที่ติดต่อที่มีประสิทธิภาพ เพิ่มการกำเนิดความร้อน และสร้างภัยคุกคามด้านความปลอดภัย

การตัดโหลด

ตัวต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงเผชิญกับความท้าทายที่รุนแรงกว่าตัวต่อวงจรไฟฟ้ากระแสสลับในการตัดโหลด (การตัดขณะมีโหลด) สาเหตุหลักคือ กระแสไฟฟ้ากระแสตรงไม่มีจุดผ่านศูนย์ทำให้การดับอาร์คยาก ดังนี้คือประเด็นสำคัญและมาตรการแก้ไข:

ความยากในการตัดโหลด

• อาร์คคงอยู่: กระแสไฟฟ้ากระแสตรงไม่มีจุดผ่านศูนย์ ดังนั้นอาร์คอาจคงอยู่นาน ทำให้ตัวต่อสึกหรอหรือแม้กระทั่งเชื่อมติด

• การปล่อยพลังงานสูง: เมื่อโหลดอินดักทีฟ (เช่น มอเตอร์และหม้อแปลง) ถูกปลดกระแส จะเกิดแรงดันเหนี่ยวนำสูง ซึ่งอาจทำลายฉนวนหรือทำลายอุปกรณ์

• ผลกระทบของขั้ว: หากตัวต่อออกแบบมาสำหรับการดับอาร์คทางเดียว กระแสที่กลับขั้วอาจทำให้ปัญหาอาร์คแย่ลง

เทคโนโลยีดับอาร์คของตัวต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง

วิธีการแก้ไขการตัดโหลด

วงจรชาร์จล่วงหน้า (พบบ่อยในยานยนต์ไฟฟ้า)

ก่อนที่ตัวต่อหลักของตัวต่อจะปิด ใช้ตัวต้านทานชาร์จล่วงหน้าเพื่อลดกระแสกระชากและลดพลังงานระหว่างการตัด

วงจรเสริมดับอาร์ค

• วงจร Snubber RC: เชื่อมขนานกับตัวต่อเพื่อดูดซับพลังงานอินดักทีฟ

• ไดโอด Freewheeling: ให้วงจรป้อนกระแสสำหรับโหลดอินดักทีฟ (ระวังการจับคู่ขั้ว)

• วาไรสเตอร์ออกไซด์โลหะ (MOV): จำกัดแรงดันเกิน

การตัดลำดับขั้น

ตัดตัวต่อเสริมที่มีกระแสต่ำก่อน แล้วค่อยตัดตัวต่อหลัก (เช่น ในการออกแบบสองตัวต่อ)

คำแนะนำ

• การจำกัดกระแส/แรงดัน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสการตัดไม่เกินกำลังการตัดที่กำหนดของตัวต่อ (เช่น 1000V/500A); ถ้าไม่เช่นนั้น อาจล้มเหลว

• การจับคู่ขั้ว: หากตัวต่อออกแบบมาสำหรับการดับอาร์คทางเดียว ต้องใส่กระแสในทิศทางที่กำหนด; ถ้าไม่เช่นนั้น ความสามารถในการดับอาร์คจะลดลง

• ประเภทโหลด:

• โหลดแบบต้านทาน: ง่ายต่อการตัด (พลังงานอาร์คน้อย)

• โหลดแบบอินดักทีฟ: ต้องการวงจรป้องกันเพิ่มเติม (เช่น ไดโอด)

• โหลดแบบคาปาซิทีฟ: ระวังกระแสกระชากระหว่างการปิด (อาจทำให้ตัวต่อติดแน่น)