Uchambuzi wa Overheating ya Terminal ya DC Charging Pile na Viwango vya Copper Aluminum Transition

1. Maalumishi na Msimbo

Katika uendeshaji wa vituo vya kuondoka kwa nguvu nyingi (120kW–360kW), wakurugenzi wa maeneo mara nyingi hupata kamba za upande kuzama, kupungua kwa njia ya eneo la kawaida, au hata moto vya vifaa kwenye mahali pa uhusiano. Matatizo haya yanaweza kutokea pale ambapo kamba za aluminum zinapomtana na busbar za copper ndani ya charger.

Kwanini uhusiano wa umeme wenyeonekana kukubalika kunafeli na kutetemeka kwa ongezeko la mzunguko wa umeme? Makala hii inaanaliza sababu za fizikia na kimya za matatizo ya mwisho na kukupa mfumo wa usimamizi unaofanikiwa kutathmini ubora na ustawi wa muda mrefu.

2. Tathmini ya Sababu Asili Mechanism vya Kimya na Joto

Ukosefu wa Kimya (Sababu Asili)

Copper na Aluminum yana potentiali tofauti sana:

• Potentiali ya Copper (Cu): $+0.34V$
• Potentiali ya Aluminum (Al): $-1.66V$

Wakati madini haya mawili yanaotana moja kwa moja na maji ya asili, wanajenga "galvanic cell." Aluminum, kuwa madini yenye reaktioni zaidi (anode), huchukua utaratibu wa oxidation. Hii hutengeneza kiwango cha oxide cha aluminum (Al2O3Al2​O3​), ambayo ni insulator mzuri wa resistance.

• Matokeo: Resistance ya contact $R$ inaongezeka haraka. Kulingana na Sheria ya Joule Q=I²Rt, joto linachukuliwa kwenye mzunguko wa 250A–400A linalowezesha thermal runaway.

Ukuaji wa Joto na Creep

• Coefficient of Expansion (Al): Zaidi ya 23.8×10⁻⁶/K
• Coefficient of Expansion (Cu/Steel): Zaidi ya 17×10⁻⁶/K

Wakati wa charging kwa nguvu nyingi, joto linarudi, na aluminum linakuwa zaidi kuliko copper busbar au bolt ya steel. Hii linachukua aluminum kwa plastic deformation (creep). Wakati mzunguko unastahimili na joint anasafiri, aluminum huchukua, akileo na gap kidogo kinachongeza resistance na oxidation kwa mzunguko ifuatayo.

3. Criteria ya Chaguzi Solutions za Transition

Kusisitisha ukosefu wa kimya, lazima tuatumie hardware maalum ya transition.

4. Mfumo wa Kuanzishwa wa Kiwango cha Kimataifa

Ukaidi wa Sera

Kulingana na GB 50149-2010 (Mwongozo wa kuundwa na kukubaliwa kwa vifaa vya busbar katika uwekezaji wa vifaa vya umeme):

"Wakati wa kununganisha kupiga na kupiga nguo za copper na aluminum au aluminum alloy, lazima kutumia viungo vya transition ya copper-aluminum."

Hatua kwa Hatua ya Kuanzishwa

• Ondoa Oxide: Ushirikiane mwenye grit finyo kwenye uwanda wa terminal ya aluminum na tumia maziwa ya kusambaza katika sekunde 60 ili kukosa re-oxidation.
• Tumia Conductive Grease: Muunganisho huu unachanganya resistance ya mawasiliano na kufunga muunganisho dhidi ya maji na oxygen.
• Calibration ya Torque: Tumia wrench yenye torque yenye calibration ili kukuhakikisha pressure ya mawasiliano bora.
  • Hesabu: Target contact pressure P=F/S inaweza kuwa $10–15MPa$. Kwa bolt M12, torque inayopendekezwa ni $45–50N\cdot m$.

5. Commissioning na Verification

Baada ya kuanzishwa, ubora unapaswa kutathmini kwa kutumia thermal imaging wakati wa masaa 24 ya awali ya matumizi.

• Infrared (IR) Thermography: Scan all bimetallic joints while the charger is at 80%–100% load.
• Criteria za Kupokea: Joto la muunganisho wa Cu-Al lafsi si zaidi ya $5K$ zaidi ya mwamba wa conductor. Joto la absolute lazima si zaidi ya 80^∘C (176^∘F.

6. Mapendekezo ya Wataalamu na Kutokuzama Vipimo

• Hesabu Inayofunuliwa: Wakati wowote ushauri capacity ya current ya cable terminal.
  • Formula: I_max=J⋅S, ambapo $J$ ni density ya current (approx 1.5A/mm2 kwa aluminum katika mazingira ya joto).
• Kutokuzama Vipimo: Usitumie lug standard wa aluminum (DL) kwenye busbar ya copper. Coat silver-colored kwenye baadhi ya lugs ni tangu tu, si transition bimetallic halisi. Tafuta friction weld line (seam tofauti kati ya kichwa cha copper na mwili wa aluminum).
• Taarifa ya Usalama: Usisite muunganisho wa Cu-Al exposed kwenye mazingira ya pwani au high-humidity bila tubing ya heat-shrink au sealing ya fireproof.