Vlastné Relé pre fotovoltiku a nabíjanie elektromobilov (nová energia) Výrobcovia

Prečo je prerušenie jednosmerného oblúka hlavnou výzvou v oblasti dizajnu nových energetických relé

Inžinieri spoločnosti Fanhar Electronics pravidelne kladú túto otázku od konštruktérov meničov a nabíjačiek: prečo nemožno jednoducho použiť štaardné striedavé relé s ekvivalentným menovitým napätím jednosmerného prúdu? Odpoveď leží vo fyzike oblúka. V striedavých obvodoch prúd prechádza cez nulu dvakrát za cyklus, čo prirodzene zhasne oblúk medzi kontaktmi počas spínania. Obvody jednosmerného prúdu nemajú žiadne takéto prekročenie nuly - akonáhle sa medzi otvorenými kontaktmi vytvorí oblúk, udrží sa tak dlho, kým napätie v medzere prekročí prah zhasnutia oblúka.

Nové energetické relé určené pre vysokonapäťovú službu jednosmerného prúdu to riešia kombináciou konštrukčných opatrení: rozšírené kontaktné medzery na prinútenie oblúka, aby sa natiahol a ochladil, magnetické vyfukovacie cievky, ktoré vychýlia oblúk do keramických zhášacích žľabov, a kontaktné materiály vybrané pre nízku eróziu pri trvalom oblúku. Bez týchto funkcií sa relé spínajúce 600–1000 V DC nemusí prerušiť v požadovanom čase, čo vedie k zváraniu kontaktov alebo vnútornej karbonizácii, ktorá ohrozuje izoláciu.

Dôležitá je aj polarita DC pripojenia. Mnohé konštrukcie utesnených relé sú dimenzované na spínanie jednosmerným prúdom iba v špecifickej orientácii polarity vzhľadom na magnet vyfukujúci oblúk. Obrátenie polarity môže znížiť účinnú silu zhášania oblúka o 30–50 %, čím sa dramaticky skráti životnosť kontaktu. Pred dokončením rozloženia dosiek plošných spojov alebo svorkovníc vždy potvrďte požiadavky na polaritu v údajovom liste relé.

Stratégie tepelného manažmentu pre relé v uzavretých krytoch fotovoltaických invertorov

Stringové invertory a mikroinvertory sa bežne inštalujú vonku na priamom slnečnom svetle, kde vnútorná teplota krytu môže dosiahnuť 70 °C – 85 °C, aj keď je okolitá teplota iba 40 °C. Pre Fotovoltaické relé and Relé solárnej energie Tepelný manažment namontovaný vo vnútri týchto krytov nie je druhoradým faktorom – priamo ovplyvňuje kapacitu kontaktu aj životnosť cievky.

Odpor cievky sa zvyšuje s teplotou (približne 0,4 % na °C pre medené vinutia ), čo znamená, že relé navrhnuté na vtiahnutie pri 80 % nominálneho napätia pri izbovej teplote nemusí fungovať spoľahlivo pri zvýšených teplotách, ak je napätie cievky na dolnom konci napájacieho rozsahu. Inžinieri by mali overiť rezervu napájacieho napätia v celom rozsahu prevádzkových teplôt, nielen pri okolitej teplote.

Na strane kontaktu krivky trvalého zníženia prúdu publikované v technických listoch relé zvyčajne predpokladajú konvekciu voľného vzduchu. V utesnených krytoch so slabým prietokom vzduchu môže byť skutočné zníženie o 15–25 % agresívnejšie ako publikovaná krivka. Ak to priestor na doske dovoľuje, výber relé o triedu vyššieho prúdu, ako je vypočítaný maximálny zaťažovací prúd, poskytuje zmysluplnú tepelnú výšku bez výrazného vplyvu na náklady.

Požiadavky na mechanickú odolnosť pre infraštruktúru nabíjania EV

Komerčné nabíjacie stanice EV zažívajú spínacie cykly, ktoré ďaleko prevyšujú cykly väčšiny priemyselných riadiacich aplikácií. Zaneprázdnená rýchlonabíjacia stanica jednosmerným prúdom môže byť dokončená 40 – 80 nabíjacích relácií za deň , z ktorých každá vyžaduje viacero operácií pripájania a odpájania relé na detekciu vozidla, sekvenciu predbežného nabíjania a ovládanie hlavného stýkača. Počas 10-ročnej životnosti sa to môže akumulovať na 150 000 – 300 000 mechanických operácií len na primárnych spínacích relé.

Relé nabíjania EV určené na túto činnosť musia spĺňať ciele mechanickej odolnosti (prevádzka bez záťaže) aj elektrickej odolnosti (prevádzka pri menovitom zaťažovacom prúde a napätí). Tieto dva údaje nie sú ekvivalentné – elektrická odolnosť pri plnom jednosmernom zaťažení je zvyčajne jedna desatina alebo menej hodnoty mechanickej odolnosti. Určenie iba mechanickej odolnosti pri porovnávaní možností relé je bežnou chybou obstarávania, ktorá vedie k predčasným poruchám poľa.

Prednabíjacie reléové obvody, používané na obmedzenie nábehového prúdu do kondenzátorov zbernice pred uzavretím hlavného stýkača, si zaslúžia osobitnú pozornosť. Tieto relé často spínajú v podmienkach čiastočného zaťaženia, ktoré urýchľujú špecifický režim poruchy: zdrsnenie kontaktného povrchu v dôsledku opakovaného elektrického oblúka s nízkou energiou. Použitie reléového typu s utesnenými kontaktmi a prekrytím kontaktov z ušľachtilého kovu v polohe predbežného nabitia podstatne predlžuje intervaly údržby v porovnaní s dizajnom s otvoreným rámom.

Výber medzi vysokonapäťovými jednosmernými relé a stýkačmi pre systémy obnoviteľnej energie

Hranica medzi Vysokonapäťové jednosmerné relé a DC stykače je často nesprávne chápaný v novom dizajne energetického systému. Relé a stykače zdieľajú rovnaký základný princíp činnosti – elektromagnetická cievka ovláda sadu kontaktov – líšia sa však prúdovou kapacitou, tvarovým faktorom a výkonom riadiaceho obvodu, ktorý vyžadujú. Pre Relé na obnoviteľnú energiu v rozsahu 10A–100A ponúkajú hermeticky uzavreté reléové balíky značné výhody v oblasti priestoru na doske a hmotnosti oproti ekvivalentným stýkačom so spotrebou energie cievky často pod 1W v blokovacích konfiguráciách.

Praktické výberové kritériá pozostávajú z troch parametrov:

• Menovitý spínací prúd: Relé sú všeobecne výhodné do 100A; nad tým sú stykače nákladovo efektívnejšie na ampér kapacity.
• Prevádzkové napätie: Uzavreté relé s magnetickým vyfukovaním sú teraz k dispozícii pre napätie až 1 500 V DC, ktoré pokrývajú väčšinu rezidenčných a komerčných napätí fotovoltických reťazcov. Aplikácie v úžitkovom meradle nad 1500 VDC zvyčajne vyžadujú zariadenia triedy stykačov.
• Integrácia riadiaceho obvodu: Cievky relé môžu byť riadené priamo z výstupov mikrokontroléra alebo hradla; väčšina stýkačov vyžaduje vyhradenú napájaciu lištu cievky 24 V DC alebo AC, čo zvyšuje zložitosť kusovníka.

Dodávame reléové riešenia overené v rámci rezidenčných úložných meničov, komerčných fotovoltaických zlučovacích boxov a systémov správy batérií s jednosmerným prúdom, čím podporujeme dizajnérske tímy pri prispôsobovaní správneho spínacieho zariadenia každému uzlu v reťazci konverzie energie.