Hvilke faktorer påvirker levetiden på høyspent DC-relé?

Høyspent DC-releer ble opprinnelig hovedsakelig brukt i kraftindustrien og luftfarts- og romfartsindustrien. De siste årene har elektriske kjøretøy gradvis steget, og drivkraftdistribusjonssystemer har blitt et svært viktig applikasjonsscenario for høyspente DC-releer. Høy spenning er i forhold til 24V, 48V lavspenningssystemer. Noen lavhastighets elektriske kjøretøyer velger strømkonfigurasjonen til 60V- og 72V-systemer. Vanligvis er spenningen til høyhastighets personbiler over 200V, og bussen kan nå mer enn 600V. Releer som oppfyller kravene til denne spenningsfasen kalles høyspent DC-releer.

Høyspent DC-relé, levetiden inkluderer to parametere for mekanisk levetid og elektrisk levetid. Faktorene som påvirker den mekaniske levetiden inkluderer materialet til kontaktpunktene, design og produksjonsnivå for åpnings- og lukkemekanismen, etc. Flaskehalsen for elektrisk levetid er hovedsakelig kontaktlevetiden.

1.Effekt av magnetfeltbue på elektrisk levetid for kontakter

Som vist i figuren nedenfor, er prinsippet for den magnetiske blåsedesignen i reléet forklart. Den venstre statiske kontakten, i henhold til strømretningen vist i figuren, bruker høyreregelen for å bestemme retningen til spolens magnetiske felt. En lysbue er en strøm i en ioniseringskanal dannet av en spenning som bryter gjennom mediet mellom de statiske kontaktene. Den følger fullstendig loven om elektromagnetisk interaksjon. Magnetfeltet generert av buen er vist på figuren. Bruk venstrehåndsregelen for å bestemme kraftretningen til buen. Kraftretningen er angitt med F i figuren.

Magnetisk blåsing er å bruke en permanent magnet eller en elektromagnet for å generere et magnetfelt. Retningen som magnetfeltet samhandler med lysbuen er å trekke kretsen bort fra de dynamiske og statiske kontaktene.

Med den raske bevegelsen av den bevegelige kontakten og påføringen av den magnetiske blåseeffekten, strekkes buen og buemotstanden øker raskt, noe som får lysbuestrømmen til å falle kraftig og den termiske effektiviteten til buen synker. Ioniseringsgraden av mediet avtar når temperaturen synker, og den elektriske ledningsevnen til lysbuekanalen avtar. Hvis buen trekkes samtidig, i prosessen med at buen beveger seg utover, med andre midler for å kutte buen og avkjøle buen, vil buen slukkes raskere.

Å redusere lysbuetiden er et viktig middel for å beskytte kontaktene. Et godt magnetisk blåsedesign vil definitivt forlenge levetiden til reléet. Magnetisk blåsing har vært mye brukt i høyeffektsreléer og kontaktorer med mindre følsomme plassbehov, mens i små releer er lignende enheter designet for individuelle produkter.

2. Påvirkning av omgivende lufttrykk på elektrisk levetid for kontakter

For å forkorte lysbuetiden, i tillegg til å bruke den ovennevnte magnetiske blåsemetoden for å trekke lysbuen, inkluderer metodene som ofte brukes for å slukke lysbuer i trange rom å endre kontaktåpnings- og lukkemiljøet, fylle det forseglede lysbueslukkekammeret med en gass med høy ioniseringsenergi, eller Lysbueslukkekammeret evakueres.

Årsaker til høytrykksgassbuer

Ioniseringsenergi. I prosessen med at gassformige atomer mister elektroner og blir kationer, er det nødvendig å overvinne tiltrekningen av kjernen til elektronene, det vil si energien som trekker elektroner ut av atomorbitaler for å bli frie elektroner. Dette er ioniseringsenergien til slike elementer. Jo høyere ioniseringsenergi, jo mindre lett blir atomene ionisert, jo mindre lett blir de til kationer, og jo svakere metallisitet; tvert imot, jo lettere de mister elektroner og blir til kationer, desto sterkere blir metallisiteten. I det periodiske systemet er den høyeste ioniseringsenergien helium, så helium kan fylles inn i det forseglede lysbueslukkekammeret, noe som forbedrer reléets evne til å slukke lysbuen.

Det er mange studier som forklarer årsakene til lysbuedannelse i høytrykksgassmiljøer. Det generelle poenget er som følger. I et høytrykksgasskammer utføres lysbue i to trinn. Katodekontakten avgir elektroner under påvirkning av temperatur eller spenning og mottas av anoden for å danne det første sammenbruddet; den første dannelsen av lysbuen gir høy temperatur og ioniserte gasskationer, og ionebanen til lysbuen utvides ytterligere for å danne en mer massiv bue.

Årsaker til vakuumbue

Under vakuumforhold er det ikke lenger et medium som kan ioniseres. Det er vanskelig å brenne en lysbue, men det kan fortsatt brenne. I det øyeblikket de dynamiske og statiske kontaktene er separert, fordamper metallet på kontaktene og danner en metallionkanal, og det dannes en bue i kanalen. Det er flere ulike forklaringer på hvordan en slik ionekanal dannes.

Den første er å forklare teorien om høytemperaturemisjonselektroner. Det antas at det er originale defekter på katodekontaktene, som kalles flekker. Det anses at punktposisjonsmotstanden er relativt stor, og den lokale temperaturen er relativt høy under energiseringsprosessen. Når de dynamiske og statiske kontaktene er i ferd med å skilles, avgir høytemperaturdelen elektroner til anoden, og danner først en bue, lysbuen brenner, kontaktmaterialet fordamper, danner videre metalldamp, og danner deretter en bue i vakuum;

Den andre forklaringen på feltemisjonsteori er at katoden har evnen til å avgi elektroner når den påførte spenningen mellom de dynamiske og statiske kontaktene er høy nok. Når de dynamiske og statiske kontaktene er i ferd med å skilles, vil det generelt være en endelig kontaktposisjon med hverandre, og denne flaten er positivt liten. Den feltemitterende elektronstrømmen strømmer til anoden gjennom dette ekstremt lille området, og den enorme strømtettheten gir en dramatisk termisk effekt på både katoden og anoden, noe som fører til at smeltingen gradvis sprer seg til hele kontakten fra det punktet, og kontaktflaten smelter. Generer metalldamp. Et bedre ioniseringsmiljø får elektronstrømmen til å utvide seg, og danner en vakuumbue.

Vakuumgrad: Generelt, jo høyere vakuumgrad, jo mindre sannsynlig er det å bryte ned og jo vanskeligere er det å danne en bue. Under ideelle forhold kan den dielektriske styrken nå nivået på 10 000V per 0,1 mm. Men når vakuumet når et visst nivå, vil ytterligere økning ikke bidra til å redusere sammenbruddsspenningen. Som vist i kurven ovenfor viser den forholdet mellom vakuumet og sammenbruddsspenningen. Jo lavere nedbrytningsspenning, jo lettere er det å danne og vedlikeholde lysbuen, det vil si jo lengre lysbuetid. Graden av vakuum måles direkte ved lufttrykk. Jo lavere lufttrykk, desto høyere grad av vakuum.

Vakuumforseglet lysbueslukkekammer, for å få et vakuumbueslukkekammer, krever gode materialer og tetningsteknologi for å oppnå. Keramiske og harpiksforseglede lysbueslukkende kamre, to typer forseglet lysbueslukkekammerteknologi brukes samtidig, og ingen har oppnådd åpenbare fordeler.

Det keramiske forseglede lysbueslukkekammeret bruker keramikkens høytemperaturmotstandsegenskaper, og lysbuetemperaturen er ekstremt høy (senteret kan nå 5000 ° C). Generelt tåler ikke materialer slike temperaturer, og keramikk kan bare oppfylle dette kravet. Keramikk er imidlertid teknisk vanskelig å forsegle.

Bueslukkekammeret laget av harpiks har bedre tetningsteknologi enn keramikk, men motstanden mot høye temperaturer er utilstrekkelig.

3. Påvirkningen av mekaniske parametere på den elektriske levetiden til kontakter

De strukturelle parametrene knyttet til den elektriske levetiden til kontaktene inkluderer: kontaktområde, brytemekanisme, kontaktkontakttrykk, etc.

Kontaktområdet, det større kontaktområdet til de dynamiske og statiske kontaktene, kan gi en større bane for strømmen, redusere kontaktmotstanden og redusere temperaturstigningen. Når reléet er lukket eller frakoblet, vil varmen fra den lille lysbuen lettere spres av den større kontakten, og dermed reduseres risikoen for kontaktsmelting.

Brytemekanisme er et annet teknisk punkt i relédesign. Selve mekanismen har en stabil handlingssyklus. Tiden som kreves fra start til siste bevegelse til maksimal åpen posisjon, påvirker lysbuetiden direkte.

Kontakttrykk av dynamiske og statiske kontakter, det er alltid en kontaktmotstand mellom dynamiske og statiske kontakter, jo større kontakttrykk, jo mindre motstand. Stort kontakttrykk kan redusere det elektriske tapet og temperaturøkningen til reléet under normale arbeidsforhold; relativt små skader eller hevede grader på kontaktflaten vil ikke forårsake betydelige uheldige effekter under stort trykk, og Etter at flere punkter er lukket vil støtet mellom kontaktene jevne ut disse små defektene.

4.Tettheten til lysbueslukkekammeret

Det er umulig å oppnå en absolutt tetning i vakuumavbryteren, og det er mulighet for luftlekkasje i skallsveisene. En tillatt luftlekkasjekoeffisient er inkludert i designindeksen, og kronisk luftlekkasje er uunngåelig. I tillegg har bruken av reléer i elektriske kjøretøy, det alvorlige vibrasjonsmiljøet til enhver tid og sted, også testet tetningskvaliteten seriøst.

Ettersom mer og mer luft kommer inn i det forseglede hulrommet, og forseglingen av kabinettet blir dårligere, reduseres vakuumgraden i lysbueslukkingskammeret gradvis, og lysbueslukkingsevnen vil gradvis forringes, noe som er en viktig faktor som påvirker reléets levetid. .