DC Şarj Ünitesi Terminalinin Aşırı Isınmasının Analizi ve Bakır-Alüminyum Geçişi Standartları

1. Gereksinimler ve Kapsam

Yüksek güçli DC şarj istasyonlarının (120kW–360kW) işletimi sırasında, saha yöneticileri genellikle kablo yalıtımının yanması, yerel erimesi veya hatta bağlantı noktalarında ekipman yangınları ile karşılaşıyorlar. Bu arızalar genellikle şarj cihazının içindeki alüminyum kabloların bakır hatlara bağlandığı yerlerde ortaya çıkar.

Neden görünüşte sıkı elektriksel bağlantılar yüksek akım yükleri altında başarısız olup aşırı ısınıyor? Bu makale, terminal arızalarının fiziksel ve kimyasal tetikleyicilerini analiz eder ve uzun vadeli güvenilirlik ve güvenliği sağlamak için standartlaştırılmış bir kurulum çerçevesi sunar.

2. Kök Neden Analizi Elektrokimyasal ve Termal Mekanizmalar

Elektrokimyasal Korozyon (Birincil Tetikleyici)

Bakır ve Alüminyum'un standart elektrot potansiyelleri önemli ölçüde farklıdır:

• Bakır (Cu) Potansiyeli: $+0.34V$
• Alüminyum (Al) Potansiyeli: $-1.66V$

Bu iki metal atmosferik nem varlığında doğrudan temas halinde olduğunda, bir "galvanik hücre" oluştururlar. Daha reaktif olan metal olan alüminyum (anot), hızlı oksidasyon geçirdiğinde alüminyum oksit (Al2O3Al2​O3​) tabakası oluşur. Bu tabaka, yüksek dirençli bir yalıtkandır.

• Sonuç: Temas direnci $R$ keskin olarak artar. Joule Yasası'na göre Q=I²Rt, 250A–400A şarj akımlarında üretilen ısı termal kaçışa neden olur.

Termal Genleşme ve Kayma

• Genleşme Katsayısı (Al): Yaklaşık 23.8×10⁻⁶/K
• Genleşme Katsayısı (Cu/Çelik): Yaklaşık 17×10⁻⁶/K

Yüksek yük şarjı sırasında sıcaklık yükseldiğinde, alüminyum bakır hat veya çelik civdan daha fazla genişler. Bu, alüminyumun plastik deformasyon (kayma) geçirmesine neden olur. Akım durduğunda ve bağlantı soğuduğunda, alüminyum daralır ve mikroskopik bir boşluk bırakır. Bu boşluk, bir sonraki döngü için direnç ve oksidasyonu artırır.

3. Seçim Kriterleri Geçiş Çözümleri

Galvanik korozyonu önlemek için özel geçiş donanımı kullanılmalıdır.

4. Standart Kurulum Süreci

Kurumsal Uyumluluk

 GB 50149-2010 (Elektrik ekipmanı kurulumunda ana hat cihazının inşası ve kabulü için standart) uyarınca:

"Bakır ile alüminyum veya alüminyum alaşımı uç noktaları birleştirirken, bakır-alüminyum geçiş bağlantıları kullanılmalıdır."

Adım Adım Kurulum

• Oksit Kaldırma: Alüminyum uç noktasının yüzeyini ince zımpara kağıdı ile cilalayın ve iletken yağ uğraştırın, 60 saniye içinde yeniden oksitlemeyi önlemek için.
• İletken Yağ Uygulaması: Bu bileşen, temas direncini azaltır ve bağlantıya nem ve oksijenden koruma sağlar.
• Tork Kalibrasyonu: Optimum temas basıncını sağlamak için kalibre edilmiş tork anahtarı kullanın.
  • Hesaplama: Hedef temas basıncı P=F/S olmalı $10–15MPa$. M12 civata için önerilen tork $45–50N\cdot m$.

5. İşe Alma ve Doğrulama

Kurulumdan sonra, ilk 24 saat içinde operasyon sırasında termal görüntüleme yoluyla kalite doğrulanmalıdır.

• Infrasız (IR) Termografi: Şarj cihazı %80–%100 yük altında iken tüm bimetrik bağlantıları tarayın.
• Kabul Kriterleri: Cu-Al bağlantısının sıcaklığı, komşu iletkenin sıcaklığından daha fazla olmamalıdır $5K$. Mutlak sıcaklık asla aşmamalıdır 80^∘C (176^∘F).

6. Uzman Taktikleri ve Tehlikelerden Kaçınma

• Zorunlu Hesaplama: Her zaman kablo uç noktasının akım taşıma kapasitesini doğrulayın.
  • Formül: I_max=J⋅S, burada $J$ akım yoğunluğu (yüksek sıcaklık ortamlarında alüminyum için yaklaşık 1.5A/mm2).
• Tehlikelerden Kaçınma: Bir bakır ana hat üzerinde standart alüminyum ucu (DL) kullanmayın. Bazı uç noktaların gümüş renkli kaplaması genellikle sadece kalaydır, gerçek bir bimetrik geçiş değildir. sürtünme kaynak çizgisine (bakır baş ve alüminyum gövde arasındaki belirgin bir arayüz) bakın.
• Güvenlik Uyarısı: Sahil veya yüksek nemli ortamlarda Cu-Al bağlantılarını koruyucu ısı daralma tüpü veya ateşten koruyucu mühürleme olmadan açık bırakmayın.