Personalizat Relee pentru energie nouă fotovoltaică și încărcare EV Producători

De ce întreruperea arcului de curent continuu este provocarea de proiectare a noilor relee energetice

Inginerii Fanhar Electronics adresează în mod regulat această întrebare de la proiectanții de invertoare și încărcătoare: de ce nu poate fi utilizat pur și simplu un releu de curent alternativ stşiard la o tensiune de curent continuu echivalentă? Răspunsul se află în fizica arcului. În circuitele de curent alternativ, curentul trece prin zero de două ori pe ciclu, ceea ce stinge în mod natural arcul dintre contacte în timpul comutării. Circuitele de curent continuu nu au o astfel de trecere cu zero - odată ce se formează un arc între contactele de deschidere, acesta se menține atâta timp cât tensiunea pe decalaj depășește pragul de stingere a arcului.

Relee de energie noi destinat pentru serviciul de înaltă tensiune DC abordează acest lucru printr-o combinație de măsuri de proiectare: goluri de contact lărgite pentru a forța arcul să se întindă și să se răcească, bobine de explozie magnetice care deviază arcul în jgheaburi de arc ceramice și materiale de contact selectate pentru eroziune scăzută în cazul arcului susținut. Fără aceste caracteristici, un releu de comutare de 600–1000 VDC poate eșua să se întrerupă în timpul necesar, ceea ce duce la sudarea prin contact sau carbonizarea internă care compromite izolarea.

Contează și polaritatea conexiunii DC. Multe modele de relee sigilate sunt evaluate pentru comutarea DC numai într-o orientare de polaritate specifică în raport cu magnetul de explozie a arcului. Inversarea polarității poate reduce forța efectivă de stingere a arcului cu 30-50%, scurtând dramatic durata de viață a contactului. Confirmați întotdeauna cerințele de polaritate în fișa de date a releului înainte de a finaliza configurația PCB-ului sau a blocurilor de borne.

Strategii de management termic pentru relee în carcase sigilate pentru invertoare fotovoltaice

Invertoarele de tip șir și microinvertoarele sunt instalate în mod obișnuit în aer liber, în lumina directă a soarelui, unde temperaturile interne ale carcasei pot atinge 70°C–85°C chiar și atunci când mediul este de numai 40°C. Pentru Relee fotovoltaice and Relee de energie solară montat în interiorul acestor carcase, managementul termic nu este o considerație secundară - afectează direct atât capacitatea de contact, cât și longevitatea bobinei.

Rezistența bobinei crește odată cu temperatura (aproximativ 0,4% per °C pentru înfășurări de cupru ), ceea ce înseamnă că un releu proiectat să tragă la 80% din tensiunea nominală la temperatura camerei poate eșua să acționeze în mod fiabil la temperaturi ridicate dacă tensiunea bobinei este la capătul inferior al domeniului de alimentare. Inginerii ar trebui să valideze marja de tensiune de tragere pe întregul interval de temperatură de funcționare, nu doar la mediul ambiant.

Pe partea de contact, curbele de reducere a curentului continuu publicate în fișele de date ale releelor ​​presupun de obicei convecție în aer liber. În carcasele sigilate cu un flux de aer slab, reducerea efectivă poate fi cu 15-25% mai agresivă decât curba publicată. Acolo unde spațiul pe placă permite, selectarea unui releu cu o clasă de curent mai mare decât curentul de sarcină maxim calculat oferă un spațiu termic semnificativ fără un impact semnificativ asupra costurilor.

Cerințe de anduranță mecanică pentru infrastructura de încărcare a vehiculelor electrice

Stațiile comerciale de încărcare pentru vehicule electrice experimentează cicluri de comutare care le depășesc cu mult pe cele ale majorității aplicațiilor de control industrial. Se poate finaliza o stație de încărcare rapidă DC ocupată 40–80 de sesiuni de încărcare pe zi , fiecare necesitând mai multe operațiuni de conectare și deconectare a releului pentru detectarea vehiculului, secvențierea preîncărcării și controlul contactorului principal. Pe o durată de viață de zece ani, aceasta se poate acumula până la 150.000–300.000 de operațiuni mecanice numai pe releele de comutare primare.

Relee de încărcare EV destinat acestei sarcini trebuie să îndeplinească obiectivele atât de rezistență mecanică (operații fără sarcină) cât și rezistență electrică (operații la curent și tensiune nominală de sarcină). Cele două cifre nu sunt echivalente - rezistența electrică la sarcină DC completă este de obicei o zecime sau mai puțin din valoarea nominală a rezistenței mecanice. Specificarea doar a rezistenței mecanice atunci când se compară opțiunile de releu este o eroare comună de achiziție care duce la defecțiuni premature ale câmpului.

Circuitele releului de preîncărcare, utilizate pentru a limita curentul de pornire în condensatorii magistralei înainte de închiderea contactorului principal, merită o atenție deosebită. Aceste relee comută frecvent în condiții de sarcină parțială care accelerează un anumit mod de defecțiune: rugosirea suprafeței de contact din cauza arcurilor repetate de energie scăzută. Utilizarea unui tip de releu cu contacte sigilate și suprapunere de contacte din metal nobil în poziția de preîncărcare extinde intervalele de întreținere în mod substanțial în comparație cu modelele cu cadru deschis.

Alegerea între relee DC de înaltă tensiune și contactori pentru sisteme de energie regenerabilă

Granita dintre Relee DC de înaltă tensiune și contactoarele de curent continuu sunt adesea înțelese greșit în proiectarea noilor sisteme energetice. Releele și contactoarele au același principiu fundamental de funcționare - o bobină electromagnetică acționează un set de contacte - dar diferă în ceea ce privește capacitatea de curent, factorul de formă și puterea circuitului de control de care au nevoie. Pentru Relee de energie regenerabilă în gama 10A–100A, pachetele de relee sigilate oferă avantaje semnificative în ceea ce privește spațiul pe placă și greutatea față de contactoarele echivalente, cu un consum de putere a bobinei adesea sub 1W în configurațiile de blocare.

Criteriile practice de selecție se rezumă la trei parametri:

• Curent nominal de comutare: Releele sunt în general preferate până la 100A; mai presus de aceasta, contactoarele sunt mai rentabile pe amper de capacitate.
• Tensiune de operare: Releele sigilate cu explozie magnetică sunt acum disponibile pentru până la 1500 VDC, acoperind majoritatea tensiunilor șirurilor fotovoltaice rezidențiale și comerciale. Aplicațiile la scară de utilitate peste 1500 VDC necesită de obicei dispozitive de tip contactor.
• Integrarea circuitului de control: Bobinele releului pot fi comandate direct de la ieșirile microcontrolerului sau ale driverului de poartă; majoritatea contactoarelor necesită o șină dedicată de alimentare cu bobine de 24 VDC sau AC, adăugând complexitate BOM.

Furnizăm soluții de relee validate prin invertoare de stocare rezidențiale, cutii de combinare fotovoltaice comerciale și sisteme de gestionare a bateriilor cuplate în curent continuu, sprijinind echipele de proiectare în potrivirea dispozitivului de comutare potrivit fiecărui nod din lanțul de conversie a energiei..