سفارشی رلههای انرژی جدید فتوولتائیک و شارژ خودرو الکتریکی تولیدکنندگان

چرا قطع قوس DC چالش اصلی طراحی در رله های انرژی جدید است؟

مهندسان Fanhar Electronics مرتباً این سؤال را از طراحان اینورتر و شارژر مطرح می کنند: چرا نمی توان از یک رله AC استاندارد به سادگی با یک رتبه ولتاژ DC معادل استفاده کرد؟ پاسخ در فیزیک قوس نهفته است. در مدارهای AC، جریان دو بار در هر سیکل از صفر عبور می کند، که به طور طبیعی قوس بین کنتاکت ها را در حین سوئیچینگ خاموش می کند. مدارهای DC چنین تقاطع صفر ندارند - هنگامی که یک قوس بین کنتاکت های باز ایجاد می شود، تا زمانی که ولتاژ در سراسر شکاف از آستانه خاموشی قوس فراتر رود، خود را حفظ می کند.

رله های انرژی نو در نظر گرفته شده برای خدمات ولتاژ بالا DC این را از طریق ترکیبی از اقدامات طراحی برطرف می کند: شکاف های تماس افزایش یافته است برای وادار کردن قوس به کشش و سرد کردن، سیم‌پیچ‌های فوران مغناطیسی که قوس را به کانال‌های قوس سرامیکی منحرف می‌کنند، و مواد تماسی را که برای فرسایش کم تحت قوس‌های پایدار انتخاب می‌شوند، انتخاب می‌کنند. بدون این ویژگی ها، یک رله سوئیچینگ 600-1000 VDC ممکن است در مدت زمان مورد نیاز قطع نشود و منجر به جوشکاری تماسی یا کربنیزاسیون داخلی شود که عایق را به خطر می اندازد.

قطبیت اتصال DC نیز مهم است. بسیاری از طرح‌های رله مهر و موم شده برای سوئیچینگ DC فقط در جهت قطبیت خاص نسبت به آهنربای فوران قوس رتبه‌بندی می‌شوند. معکوس کردن قطبیت می تواند نیروی موثر خاموش شدن قوس را تا 30 تا 50 درصد کاهش دهد، به طور چشمگیری عمر تماس را کاهش می دهد. همیشه قبل از نهایی کردن طرح‌بندی PCB یا بلوک ترمینال، الزامات قطبیت را در برگه اطلاعات رله تأیید کنید.

استراتژی های مدیریت حرارتی برای رله ها در محفظه های اینورتر فتوولتائیک مهر و موم شده

اینورترهای رشته ای و میکرواینورترها به طور معمول در فضای باز و زیر نور مستقیم خورشید نصب می شوند، جایی که دمای داخلی محفظه می تواند به 70 درجه سانتی گراد تا 85 درجه سانتی گراد برسد، حتی زمانی که محیط تنها 40 درجه سانتی گراد است. برای رله های فتوولتائیک و رله برق خورشیدی در داخل این محفظه ها نصب شده است، مدیریت حرارتی یک ملاحظات ثانویه نیست - این به طور مستقیم بر ظرفیت تماس و طول عمر سیم پیچ تأثیر می گذارد.

مقاومت سیم پیچ با دما افزایش می یابد (تقریبا 0.4% در درجه سانتی گراد برای سیم پیچ های مسی ) که به این معنی است که رله ای که برای کشیدن 80 درصد ولتاژ اسمی در دمای اتاق طراحی شده است ممکن است در دماهای بالا به طور قابل اعتمادی عمل نکند اگر ولتاژ سیم پیچ در انتهای محدوده منبع تغذیه باشد. مهندسان باید حاشیه ولتاژ کششی را در سراسر محدوده دمای عملیاتی کامل تأیید کنند، نه فقط در محیط.

در سمت تماس، منحنی‌های کاهش جریان پیوسته منتشر شده در برگه‌های اطلاعات رله معمولاً همرفت هوای آزاد را فرض می‌کنند. در محفظه های مهر و موم شده با جریان هوا ضعیف، کاهش واقعی می تواند 15 تا 25 درصد تهاجمی تر از منحنی منتشر شده باشد. در جایی که فضای تخته اجازه می‌دهد، انتخاب یک رله یک کلاس جریان بالاتر از حداکثر جریان بار محاسبه‌شده، فضای حرارتی معنی‌داری را بدون تأثیر هزینه قابل‌توجه فراهم می‌کند.

الزامات استقامت مکانیکی برای زیرساخت شارژ EV

ایستگاه های شارژ EV تجاری چرخه های سوئیچینگ را بسیار فراتر از اکثر برنامه های کاربردی کنترل صنعتی تجربه می کنند. ممکن است یک ایستگاه شارژ سریع DC شلوغ تکمیل شود 40-80 جلسه شارژ در روز ، هر یک به چندین عملیات اتصال و قطع رله برای تشخیص وسیله نقلیه، توالی پیش شارژ و کنترل کنتاکتور اصلی نیاز دارند. در طول عمر ده ساله، این می تواند به 150000 تا 300000 عملیات مکانیکی تنها روی رله های سوئیچینگ اولیه انباشته شود.

رله شارژ EV در نظر گرفته شده برای این وظیفه باید هم اهداف استقامت مکانیکی (عملیات بدون بار) و هم استقامت الکتریکی (عملیات در جریان و ولتاژ بار نامی) را برآورده کند. این دو رقم معادل نیستند - استقامت الکتریکی در بار DC کامل معمولاً یک دهم یا کمتر از درجه استقامت مکانیکی است. مشخص کردن تنها استقامت مکانیکی هنگام مقایسه گزینه‌های رله یک خطای رایج خرید است که منجر به خرابی زودرس میدان می‌شود.

مدارهای رله پیش شارژ، که برای محدود کردن جریان هجومی به خازن های باس قبل از بسته شدن کنتاکتور اصلی استفاده می شوند، شایسته توجه ویژه هستند. این رله‌ها اغلب تحت شرایط بار جزئی سوئیچ می‌کنند که یک حالت خرابی خاص را تسریع می‌کند: زبری سطح تماس از قوس‌های مکرر کم انرژی. استفاده از نوع رله با کنتاکت های مهر و موم شده و پوشش فلزی نجیب در موقعیت پیش شارژ، فواصل تعمیر و نگهداری را به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با طرح های قاب باز افزایش می دهد.

انتخاب بین رله های ولتاژ بالا DC و کنتاکتور برای سیستم های انرژی تجدید پذیر

مرز بین رله های DC ولتاژ بالا و DC contactors is frequently misunderstood in new energy system design. Relays and contactors share the same fundamental operating principle — an electromagnetic coil actuates a set of contacts — but they differ in current capacity, form factor, and the control circuit power they require. For رله انرژی های تجدیدپذیر در محدوده 10A-100A، پکیج های رله مهر و موم شده دارای مزایای قابل توجهی از فضای برد و وزن نسبت به کنتاکتورهای معادل هستند، با مصرف برق سیم پیچ اغلب کمتر از 1W در تنظیمات چفت.

معیارهای انتخاب عملی به سه پارامتر کاهش می یابد:

• جریان سوئیچینگ نامی: رله ها معمولاً تا 100 آمپر ترجیح داده می شوند. بالاتر از آن، کنتاکتورها به ازای هر آمپر ظرفیت مقرون به صرفه تر هستند.
• ولتاژ کاری: رله های مهر و موم شده با فوران مغناطیسی در حال حاضر با حداکثر ولتاژ 1500 VDC در دسترس هستند و اکثر ولتاژهای رشته PV مسکونی و تجاری را پوشش می دهند. برنامه های کاربردی در مقیاس بالای 1500 VDC معمولاً به دستگاه های کلاس کنتاکتور نیاز دارند.
• یکپارچه سازی مدار کنترل: سیم پیچ های رله را می توان مستقیماً از خروجی های درایور میکروکنترلر یا گیت هدایت کرد. بیشتر کنتاکتورها به یک ریل تامین سیم پیچ 24 VDC یا AC اختصاصی نیاز دارند که پیچیدگی BOM را اضافه می کند.

ما راه‌حل‌های رله معتبر در اینورترهای ذخیره‌سازی مسکونی، جعبه‌های ترکیب‌کننده PV تجاری، و سیستم‌های مدیریت باتری متصل به DC را ارائه می‌کنیم، و از تیم‌های طراحی در تطبیق دستگاه سوئیچینگ مناسب با هر گره در زنجیره تبدیل نیرو پشتیبانی می‌کنیم.