Елементи підключення високовольтного DC-контактора: Вимоги до полярності та правила безпеки

Високовольтові DC-контактори зазвичай мають відмінності за полярністю

Це особливо актуально в сценаріях застосування з високим струмом і напругою.

Чому існують відмінності за полярністю

Характеристики дуги

Постійний струм не має точок переходу через нуль, що робить гасіння дуги складнішим, ніж у випадку змінного струму. Полярність (напрямок струму) може впливати на розтягування та гасіння дуги.

Внутрішній конструктивний дизайн

Деякі контактори оптимізовані для пристроїв гасіння дуги (наприклад, магнітних витягівих катушок та постійних магнітів) залежно від напрямку струму. Обернений струм може призвести до зниження здатності до гасіння дуги.

Електронні допоміжні контури

Певні контактори інтегрують електронні контури гасіння дуги або пригнічування стрибків напруги (наприклад, діоди, RC-контур). Неправильна полярність може пошкодити ці компоненти.

Наслідки оберненого підключення

• Невдале гасіння дуги: тривалість дуги збільшується, що абразивно впливає на контакти та скорочує термін служби.

• Зниження продуктивності: опір контактів збільшується, а тепловиділення підвищується.

• Ризик пошкодження: якщо включаються електронні компоненти (наприклад, діоди пригнічування), це може спричинити короткі замикання або відмови.

Попередження щодо використання високовольтових реле

Стартовий струм

Причини стартового струму

Високовольтові DC-реле зазвичай використовуються в основних DC-колах інверторів (зберігання енергії), силових модулів (зарядні станції), електронних блоків керування (електромобілі) та іншого обладнання. DC-сторона такого обладнання зазвичай має конденсатори, які відіграють роль буферізації енергії та балансування потужності, фільтрування високочастотних гармонік та шумів, підтримки стабільної DC-шини напруги, захисту силових пристроїв та поліпшення динамічної відповіді системи. Однак це подібне до капацитивного навантаження, що може спричинити надмірну різницю напруги на високовольтовому DC-реле, що в свою чергу викликає стартовий струм.

Наслідки стартового струму

• Стартовий струм може призвести до злипання контактів високовольтового DC-реле. Коли катушка демагнітиться, контакти не можуть відкритися і автоматично відкриваються після деякого часу.

• Стартовий струм може призвести до одностороннього злипання контактів високовольтового DC-реле. Коли катушка намагнічується, реле не втягується, але допоміжні контакти залишаються закритими.

• Стартовий струм може призвести до нерівномірних контактів високовольтового DC-реле, що зменшує ефективну площу контакту, збільшує тепловиділення та створює потенційні ризики безпеки.

Переривання навантаження

Високовольтові DC-контактори стикаються з більш серйозними проблемами під час переривання навантаження (живого відключення), ніж AC-контактори. Основна причина полягає в тому, що постійний струм не має природної точки переходу через нуль, що робить гасіння дуги складним. Нижче наведено ключові моменти та протидії:

Складності під час переривання навантаження

• Тривала дуга: постійний струм не має точки переходу через нуль, тому дуга може тривати довго, що призводить до абразивного впливу на контакти або навіть їхнє сварювання.

• Висока енергетична віддача: коли індуктивні навантаження (наприклад, двигуни та трансформатори) демагнітуються, виникає висока викликана напруга, що може порушити ізоляцію або пошкодити обладнання.

• Вплив полярності: якщо контактор розроблений для однонаправленого гасіння дуги, обернений струм може погіршити проблеми з дугою.

Технологія гасіння дуги високовольтових DC-контакторів

Рішення для переривання навантаження

Контур передчасного зарядження (поширений у електромобілях)

Перед закриттям головних контактів контактора використовується резистор передчасного зарядження, щоб обмежити стартовий струм та знизити енергію під час відключення.

Допоміжні контури гасіння дуги

• RC-гаситель: підключений паралельно до контактів для поглинання індуктивної енергії.

• Діод свободного ходу: забезпечує контур струму для індуктивних навантажень (увага на відповідність полярності).

• Металооксидний варистор (MOV): обмежує наднапругу.

Поетапне відключення

Спочатку відключаються малопотужні допоміжні контакти, а потім головні контакти (наприклад, в дизайну з подвійними контактами).

Попередження

• Обмеження струму/напруги: забезпечте, щоб струм відключення не перевищував номінальну здатність контактора до відключення (наприклад, 1000V/500A); інакше може настати відмова.

• Відповідність полярності: якщо контактор розроблений для однонаправленого використання, він повинен бути живлено в номінальному напрямку; інакше здатність до гасіння дуги знизиться.

• Типи навантаження:

• Резистивні навантаження: легше відключати (низька енергія дуги).

• Індуктивні навантаження: потребують додаткових захисних контурів (наприклад, діодів).

• Капацитивні навантаження: будьте обережні зі стартовим струмом під час закриття (може призвести до злипання контактів).