Безбедносни избор високонапонских-осигурача за возила нове енергије: кључне технологије за тело керамичке цеви, гашење једносмерног лука и дизајн инсталације

Како се систем електричних батерија нових енергетских возила развија ка високом напону, великом капацитету и великој снази, електрична безбедност високог напона{0}} постала је важно питање у дизајну возила и система батерија. Као кључни уређај за заштиту од прекомерне струје у струјном кругу акумулатора, високонапонски-осигурач треба да брзо прекине струју квара у ненормалним условима као што су кратки спој и озбиљно преоптерећење и да ограничи ширење енергије квара кроз поуздану структуру за гашење лука. Стога су називни напон, називна струја, прекидна способност, перформансе гашења лука, изолација и отпорност на топлоту осигурача директно повезани са безбедношћу високонапонског-система.

 

За разлику од традиционалних нисконапонских-кола, нове енергетске батерије возила производе високо{1}}једносмерну струју. Не постоји природна тачка укрштања нуле- за једносмерну струју и лук се не може лако угасити након кратког споја. Због тога, високонапонски ДЦ осигурачи морају да имају посебне могућности ограничавања струје и гашења лука. Када дође до озбиљног кратког споја у систему акумулатора за напајање, осигурач мора да заврши стапање топљења, контролу лука и прекид струје за веома кратко време да би се избегло даље оштећење батерије, релеја, конектора и других компоненти високог{7}}напона струјом квара.

 

 

 

Батерије за напајање обично се састоје од великог броја појединачних ћелија повезаних серијски и паралелно да формирају батеријско паковање, а њихов капацитет складиштења енергије и енергија кратког{0}}споја су много већи од обичних нисконапонских-електричних система. Једном када дође до кратког споја у главном колу, струја квара може брзо порасти за врло кратко време. Без поуздане заштите од прекомерне струје, топлота произведена ненормалном струјом може да изазове прегревање проводника, оштећење изолационих материјала, па чак и да изазове озбиљније несреће топлотне безбедности.

 

Високонапонски{0}}осигурачи се обично инсталирају у главном колу батерије, кругу за пуњење или на другим локацијама које захтевају-високоенергетску изолацију квара. Када се открије озбиљно преоптерећење или струја кратког{3}}спојног споја, растоп достиже стање топљења сопственим загревањем и користи медијум за гашење унутрашњег лука{4}}да ограничи лук, чиме се завршава прекид струје квара у одређеном времену.

 

Стога, осигурач није „осигурач“ у једноставном смислу, већ активна компонента за изолацију квара у високонапонском-систему нових енергетских возила. Његов дизајн треба да узме у обзир и рад мале{2}}раде у нормалним радним условима и високо{3}}могућности прекидања енергије у условима квара.

 

У стварним производима, структуре као што је ЕВ Фусе Церамиц Боди обично треба да узму у обзир механичку чврстоћу, перформансе изолације, отпорност на топлоту и издржљивост унутрашњег притиска. Посебно за апликације високог напона и велике струје, избор материјала цеви ће директно утицати на сигурносну маргину осигурача.

 

 

Високонапонски{0}}осигурачи се обично састоје од растопа, тела цеви, пунила за гашење лука, завршног поклопца и спојне структуре. Током нормалног рада, топљење дозвољава радној струји унутар наведеног опсега да настави да пролази, а сопствени губитак снаге треба контролисати у разумном опсегу.

 

Када је коло јако преоптерећено или кратко{0}}спојено, локална температура растопа ће брзо порасти и доћи ће до осигурача.

 

Након прекида топљења, велика енергија лука може и даље постојати у колу. За системе једносмерне струје, лук се не може угасити ослањањем на природни прелазак нуле наизменичне струје, тако да је неопходно апсорбовати енергију, смањити температуру лука и ограничити канал лука кроз материјале за гашење лука.

 

Грануларно{0}}средство за гашење лука као што је кварцни песак може да апсорбује велику количину топлоте током процеса стапања и да помогне у формирању производа за топљење високе изолационе чврстоће, чиме се завршава коначна галванска изолација.

 

Током овог процеса, тело цеви не само да преузима улогу механичке потпоре, већ такође треба да издржи високу температуру и унутрашњи притисак који се стварају током процеса спајања. Ако механичка чврстоћа, отпорност на топлоту или изолациони учинак тела цеви нису довољни, могу се појавити проблеми као што су пуцање цеви, спољашњи лук или квар изолације, чак и ако сама талина може нормално да ради.

 

Због тога, материјални дизајн керамичког тела за ЕВ осигураче не може се фокусирати само на механичка својства при нормалној температури, већ мора узети у обзир и свеобухватне ефекте тренутне високе температуре, високог напона и удара лука током процеса прекида кратког споја.

 

 

Високонапонски-осигурачи у новим енергетским возилима се обично постављају у кутије за батерије, високо-разводне кутије или на друге локације са ограниченим простором. Због високог нивоа интеграције у овим областима, услови одвођења топлоте, размак уградње и околни материјали ће утицати на радни статус осигурача.

 

Ако је осигурач дуго времена изложен високој температури, материјал цеви треба да има добру термичку стабилност. Ако материјал омекша, стари, деформише или деградира изолациона својства под сталним топлотним напрезањем, сигурносна маргина целог осигурача може бити смањена.

 

Током прекида у раду, локалне температуре ће бити много веће од нормалних радних температура, тако да материјали морају бити у стању да издрже не само сталне радне температуре већ и краткорочне{0}}екстремне топлотне ударе. Ово је посебно важно за возила са новом енергијом јер струја квара у систему акумулатора може имати велики енергетски ниво.

 

Керамички материјали имају високу отпорност на топлоту и електричну изолацију, тако да се широко користе у телу цеви и изолационој структури високонапонских -осигурача. За аутомобилске осигураче високог{2}}напона, алуминијумска керамичка цев за високонапонски ЕВ осигурач може да обезбеди боље свеобухватне перформансе између изолације, отпорности на топлоту и механичке стабилности.

 

 

 

Алуминијумска керамика је уобичајен тип електричног изолационог керамичког материјала са високом отпорношћу изолације, отпорношћу на топлоту и механичком чврстоћом. У -осигурачима високог напона, алуминијумска керамика може да се користи за формирање стабилног изолационог тела цеви да би се обезбедио поуздан затворени простор за интерни медијум за гашење топљења и лука-.

 

У поређењу са неким органским изолационим материјалима, алуминијумска керамика има бољу димензијску стабилност у условима високе температуре и не омекшава и не гори тако лако као запаљиви полимери. Стога, у високонапонском-систему нових енергетских возила са високим захтевима за безбедност од пожара, керамичка тела цеви имају одређене структурне предности.

 

За осигураче различитих напонских нивоа, потребан је свеобухватан дизајн заснован на факторима као што су електрични зазор, чврстоћа изолације, механичка чврстоћа, величина цеви и унутрашњи притисак. Специфичне спецификације алуминијумске керамичке цеви за електрични осигурач за аутомобиле морају да одговарају структури растопа и параметрима ломљења целог осигурача и не могу се изабрати само на основу величине цеви.

 

 

 

Када бирате -осигурач високог напона, прво морате да одредите максимални радни напон система. Називни напон осигурача треба да буде у стању да покрије максимални радни напон система акумулатора и остави разумну маргину за нормалан рад и прелазне услове.

 

Следеће је називна струја. Називна струја се не бира једноставно на основу максималне континуиране радне струје возила. Такође га треба свеобухватно проценити на основу температуре околине, методе уградње, услова одвођења топлоте, непрекидног радног времена и тренутних флуктуација. Претерано мала називна струја може узроковати често загревање или чак лажне осигураче током нормалног рада, док претерано велика називна струја може смањити брзину заштите од квара.

 

Прекидни капацитет је такође важан показатељ високонапонских{0}}осигурача једносмерне струје. Дизајнери треба да потврде да осигурач може безбедно да одсече струју квара унутар наведеног опсега на основу максималне струје кратког-споја напојне батерије, импедансе система и структуре кола грешке.

 

Поред тога, потребно је обратити пажњу и на временске{0}}тренутне карактеристике. Брзине топљења различитих осигурача нису потпуно исте и треба их изабрати у складу са захтевима система за заштиту од кратког-заштиту, заштиту од преоптерећења и заштиту координације уређаја.

 

 

Систем батерија за напајање може се суочити са два ненормална стања: преоптерећењем и кратким спојем у исто време. Преоптерећење се обично манифестује као радна струја која наставља да премашује нормални пројектовани опсег, али струја квара расте релативно споро; кратки спој може довести до тога да струја брзо достигне висок ниво у веома кратком временском периоду.

 

За различите типове квара, осигурачи морају да постигну одговарајуће карактеристике заштите кроз различите дизајне осигурача. Стога, структура производа која одговара керамичком телу за осигурач за заштиту од преоптерећења и кратког споја треба да буде пројектована заједно са топљењем, пунилом и номиналном прекидном способношћу.

 

За високонапонске системе за нова енергетска возила, осигурачи такође морају да формирају координирани заштитни однос са контакторима, струјним круговима, БМС-ом и високонапонским дистрибутивним системима{1}}. Само побољшање заштитне способности одређеног уређаја не може да замени стратегију заштите целог високонапонског-система.

 

 

Основна техничка потешкоћа високонапонских{0}}осигурача једносмерне струје је контрола лука. Након што се растопина отопи, између два прелома може да се формира лук високе{2}} Ако се лук настави, електрична изолација се не може заиста постићи.

 

Пунило за гашење лука и структура цеви заједно одређују процес хлађења, сегментације и дејонизације лука. Стабилно керамичко тело цеви може да одржи интегритет унутрашње структуре током процеса спајања, обезбеђујући затворен и стабилан простор за процес гашења лука.

 

За ДЦ аутомобилске осигураче, керамичка структура коју користи Церамиц за ДЦ аутомобилске осигураче обично треба да буде усклађена и дизајнирана на основу напона, струје, прекидног капацитета и унутрашњег притиска. Изолациони учинак материјала је само основа, а стварни производ још увек треба да се верификује кроз потпуни-тест прекида кратког споја.

 

 

Високонапонски-систем нових енергетских возила обично има висок једносмерни напон, тако да поред заштите од прекомерне струје, осигурач такође треба да одржи довољну изолациону способност током нормалних радних услова и након спајања.

 

Дизајн изолације укључује диелектричну чврстоћу самог материјала, као и пузне стазе, електричне размаке, крајње структуре и окружење за уградњу. Ако је високонапонски-осигурач преблизу околној металној структури, или ако на површини постоји контаминација или кондензација, стварна маргина изолације може бити смањена.

 

За изолационе керамичке структуре као што је изолационо тело стеатит керамичке изолације, систем материјала и структурне димензије треба да се одреде на основу специфичних нивоа напона и услова околине. Нова енергетска возила ће такође доживети промене температуре, промене влажности, механичке вибрације и ударе са пута током стварног рада, тако да изолациона структура мора да има-дугорочну стабилност.

 

 

 

Поред перформанси самог осигурача, локација уградње такође утиче на сигурност система. Треба избегавати-осигураче високог напона на пренасељеним локацијама, имају изузетно лоше услове одвођења топлоте или су подложни механичким оштећењима.

 

Ако је простор за инсталацију близу извора високе топлоте електричне батерије, потребно је проценити проводљивост топлоте, топлотно зрачење и проток ваздуха. За структуре које захтевају одржавање и замену, такође треба у потпуности узети у обзир радни простор за особље за одржавање и високо{1}}захтеве за сигурносну изолацију.

 

У високонапонским{0}}системима за дистрибуцију електричне енергије, осигурачи обично треба да буду постављени заједно са контакторима, релејима, сабирницама и прикључним терминалима. За цевне структуре као што је керамичко кућиште за везу осигурача, околни простор не утиче само на расипање топлоте, већ је такође повезан са безбедном удаљености у условима квара.
 

 

Верификација високонапонских{0}}осигурача за возила са новом енергијом треба да обухвати и нормалан рад и ненормалне услове рада. У нормалним радним условима, пажњу треба посветити порасту температуре, трајној носивости струје, стабилности отпора и перформансама изолације; у ненормалним условима рада, неопходно је фокусирати се на проверу преоптерећења, кратког споја, прекидне способности и способности да се издрже екстремне струје.

 

Поред тога, процена поузданости животне средине треба да се спроведе на основу стварног окружења коришћења нових енергетских возила, укључујући тестове као што су циклуси високих и ниских температура, топлота и влажност, вибрације, механички удари и дуготрајно{0}}напајање.

 

За производе који користе тело керамичких цеви од алуминијума, такође је потребно фокусирати се на конзистенцију димензија, квалитет површине, механичку чврстоћу и поузданост монтаже саме керамике са крајњим металним деловима. Параметри материјала Ал2О3 алуминијумске керамичке цеви за високонапонске -осигураче могу заиста да одражавају ниво безбедности производа само ако су верификовани заједно са целокупном структуром осигурача.
 

 

Како напонска платформа енергетских батерија наставља да расте,-системи високог напона се постепено развијају од традиционалне платформе од стотина волти ка вишим нивоима напона. Већи напон система може смањити радну струју под истом снагом, чиме се смањују губици проводника у сноповима жица и сабирницама, али истовремено поставља и веће захтеве за изолацију, гашење лука и заштиту од квара.

 

Један од будућих праваца развоја високонапонских{0}}осигурача је минијатуризација и велика густина снаге. Ограничени простор за инсталацију возила захтева да осигурач додатно смањи своју величину, а да притом задржи свој прекидни капацитет, и побољша свој капацитет управљања енергијом квара по јединици запремине.

 

Други важан правац је оптимизација материјала. Керамичка изолациона цев од алуминијума за осигурач захтева равнотежу између диелектричне чврстоће, термичке стабилности, механичке чврстоће и конзистенције обраде. Како се стандардизација платформи нових енергетских возила повећава, тачност димензија и конзистентност серије керамичких цеви такође ће постати важни производни индикатори.

 

Поред тога, интеграција осигурача и високо{0}}напонских система за дистрибуцију електричне енергије наставиће да се повећава. Будућа решења за заштиту од високог{2}}напона не само да ће морати да узму у обзир перформансе појединачних осигурача, већ ће захтевати и координацију система-на нивоу са контакторима, круговима за предпуњење, БМС, високо-конекторима и сабирницама.

 

 

Из перспективе сигурносног дизајна, материјал за кућиште високонапонске цеви осигурача треба да испуни најмање неколико основних захтева: да има довољну механичку чврстоћу да издржи унутрашњи притисак који ствара процес ломљења; има стабилне перформансе изолације како би задовољио-дуготрајне радне захтеве високонапонског-система; има добру отпорност на топлоту за одржавање структурне стабилности у окружењима са ненормално високим температурама; такође треба да има добру конзистентност димензија да би се обезбедио тачан однос монтаже између растопа, пунила и крајње структуре.

 

За високонапонску{0}}примену у новим енергетским возилима, керамичка цев од 95% алуминијума за високонапонске осигураче је репрезентативно решење за керамичке цеви.

 

Његова стварна примена још увек треба да се верификује на основу специфичног називног напона осигурача, називне струје, струје кратког{0}}споја и механичке структуре.

 

За различите врсте помоћних кола постоје и разлике у величини и параметрима заштите осигурача. На пример, помоћни осигурачи за електрична возила са керамичким телом су погоднији за усклађивање на основу радне струје, називног напона, простора за инсталацију и других услова помоћног струјног кола, уместо да се једноставно примењују пројектни параметри главног кола акумулатора.

 

 

 

Безбедност високонапонских -осигурача за нова енергетска возила није одређена једним параметром, већ дизајном талине, средством за гашење лука, материјалом цеви, крајњом структуром, методом уградње и стратегијом заштите високонапонског система{1}}.

 

У високо{0}}напонским системима једносмерне струје, осигурачи морају брзо да ограниче енергију након појаве квара, истовремено обезбеђујући да лук који се ствара током процеса прекида не изазове секундарно оштећење околних структура. Због тога је неопходан ко-пројект између материјала, структурних и електричних параметара.

 

За{0}}апликације у аутомобилима високог напона,Алуминијум керамичка цев за аутомобилски осигурач високог{0}}напонане само да преузима функције изолације и механичке потпоре, већ и учествује у целом процесу контроле енергије квара осигурача. Како се нова енергетска возила развијају ка високом напону, великој снази и високој интеграцији, значај концепта дизајна овог система{1}}и даље ће расти.

 

Све у свему, избор високонапонских-осигурача не треба да се фокусира само на два основна параметра називног напона и називне струје, већ треба да узме у обзир и максималну -струју кратког споја, временске{2}} карактеристике струје, прекидну моћ, температуру околине, изолациону удаљеност, локацију уградње и одржавање.