Безпечний вибір запобіжників високої-напруги для нових транспортних засобів: ключові технології для корпусу з керамічної труби, гасіння дуги постійного струму та дизайн установки

У міру того як система живлення акумуляторів нових автомобілів з енергією розвивається в напрямку високої напруги, великої ємності та високої потужності, електрична безпека високої-напруги стала важливим питанням при проектуванні транспортного засобу та акумуляторної системи. Як ключовий пристрій захисту від надструму в ланцюзі батареї живлення, запобіжник високої-напруги повинен швидко вимикати струм замикання за ненормальних умов, таких як коротке замикання та сильне перевантаження, і обмежувати поширення енергії замикання через надійну структуру гасіння дуги. Отже, номінальна напруга, номінальний струм, відключаюча здатність, гасіння дуги, ізоляція та термостійкість запобіжника безпосередньо пов’язані з безпекою високо-системи напруги.

 

На відміну від традиційних ланцюгів низької-напруги, нові батареї транспортних засобів живлення видають постійний струм-високої напруги. Немає природної точки перетину нуля-для постійного струму, і дуга не може легко згаснути після короткого замикання. Тому запобіжники постійного струму високої напруги потребують спеціальних можливостей обмеження струму та гасіння дуги. Коли в системі батареї живлення виникає серйозне коротке замикання, запобіжник має завершити розплавлення, контроль дуги та відключення струму за дуже короткий час, щоб уникнути подальшого пошкодження батареї, реле, роз’ємів та інших високо{7}}компонентів напруги струмом замикання.

 

 

 

Акумуляторні батареї зазвичай складаються з великої кількості окремих елементів, з’єднаних послідовно та паралельно, щоб утворити акумуляторну батарею, і їх ємність накопичення енергії та енергія короткого-замикання набагато вищі, ніж у звичайних електричних систем низької-напруги. Коли в головному ланцюзі виникає коротке замикання, струм пошкодження може швидко зрости за дуже короткий час. Без надійного захисту від надструму тепло, що утворюється аномальним струмом, може спричинити перегрів провідників, пошкодження ізоляційних матеріалів і навіть спричинити серйозніші аварії з термічної безпеки.

 

Запобіжники високої-напруги зазвичай встановлюються в головному ланцюзі батареї живлення, ланцюзі заряджання або в інших місцях, де потрібна ізоляція несправностей високої{1}}енергії. Коли виявляється значне перевантаження або струм-короткого замикання, розплав досягає стану плавлення завдяки власному нагріванню та використовує внутрішню вогнегасну речовину-для обмеження дуги, таким чином завершуючи відключення струму пошкодження протягом зазначеного часу.

 

Отже, запобіжник — це не «запобіжник» у простому сенсі, а активний компонент ізоляції несправностей у високо-системі напруги нових транспортних засобів. Його конструкція повинна враховувати як низьку-потужність у нормальних робочих умовах, так і високу{3}}енергетичну вимикальну здатність за умов несправності.

 

У реальних продуктах такі конструкції, як EV Fuse Ceramic Body, зазвичай повинні враховувати механічну міцність, ізоляційні характеристики, термостійкість і стійкість до внутрішнього тиску. Особливо для застосувань високої напруги та сильного струму вибір матеріалу трубки безпосередньо впливатиме на запас міцності запобіжника.

 

 

Запобіжники-високої напруги зазвичай складаються з розплаву, корпусу трубки, наповнювача для гасіння дуги, торцевої кришки та з’єднувальної конструкції. Під час нормальної роботи розплав дозволяє робочому струму в межах зазначеного діапазону продовжувати проходити, а його власні втрати потужності слід контролювати в розумному діапазоні.

 

Якщо ланцюг сильно перевантажено або замикано-, місцева температура розплаву швидко підвищиться, і станеться запобіжник.

 

Після розриву розплаву в ланцюзі все ще може існувати висока енергія дуги. У системах постійного струму дугу не можна погасити, покладаючись на природне перетинання нуля змінного струму, тому необхідно поглинати енергію, знижувати температуру дуги та обмежувати канал дуги за допомогою матеріалів для гасіння дуги.

 

Гранулят -засоби для гасіння дуги, такі як кварцовий пісок, можуть поглинати велику кількість тепла під час процесу плавлення та допомагати утворювати продукт плавлення з високою міцністю ізоляції, таким чином завершуючи остаточну гальванічну розв’язку.

 

Під час цього процесу тіло труби не тільки бере на себе роль механічної опори, але також має витримувати високу температуру та внутрішній тиск, що виникають під час процесу плавлення. Якщо механічна міцність, термостійкість або ізоляційні властивості корпусу труби недостатні, можуть виникнути такі проблеми, як розрив труби, зовнішня дуга або пошкодження ізоляції, навіть якщо сам розплав може працювати нормально.

 

Таким чином, розробка матеріалу керамічного корпусу для електрозапобіжників не може зосереджуватися лише на механічних властивостях за нормальної температури, але також має враховувати комплексний вплив миттєвої високої температури, високої напруги та удару дуги під час процесу відключення від короткого замикання.

 

 

Запобіжники-високої напруги в транспортних засобах з новою енергією зазвичай встановлюються в акумуляторних коробках,-розподільних коробках високої напруги або в інших місцях з обмеженим простором. Через високий рівень інтеграції в цих зонах умови розсіювання тепла, відстань між установкою та навколишні матеріали впливатимуть на робочий стан запобіжника.

 

Якщо запобіжник протягом тривалого часу піддається впливу високої температури, матеріал трубки повинен мати добру термічну стабільність. Якщо матеріал розм’якшується, старіє, деформується або погіршує ізоляційні властивості під дією тривалого термічного навантаження, запас міцності всього запобіжника може бути зменшений.

 

Під час переривання несправності місцеві температури будуть набагато вищими, ніж звичайні робочі температури, тому матеріали повинні витримувати не лише тривалі робочі температури, але й короткочасні екстремальні термічні удари. Це особливо важливо для транспортних засобів з новою енергією, оскільки струм замикання системи акумуляторної батареї може мати високий рівень енергії.

 

Керамічні матеріали мають високу термостійкість і електроізоляційні властивості, тому вони широко використовуються в корпусі трубки та ізоляційній структурі високовольтних-запобіжників. Для -автомобільних запобіжників високої напруги глиноземно-керамічна трубка для запобіжників високої напруги EV може забезпечити кращі комплексні характеристики ізоляції, термостійкості та механічної стабільності.

 

 

 

Глиноземна кераміка є поширеним типом електроізоляційного керамічного матеріалу з високим опором ізоляції, термостійкістю та механічною міцністю. У запобіжниках високої{1}}напруги кераміку з оксиду алюмінію можна використовувати для формування стабільного ізоляційного корпусу трубки, щоб забезпечити надійний замкнутий простір для внутрішнього розплаву та -засобу гасіння дуги.

 

Порівняно з деякими органічними ізоляційними матеріалами кераміка з оксиду алюмінію має кращу стабільність розмірів за умов високих температур і не розм’якшується та горить так легко, як легкозаймисті полімери. Таким чином, у високовольтній системі нових енергетичних транспортних засобів із високими вимогами пожежної безпеки корпуси керамічних труб мають певні конструктивні переваги.

 

Для запобіжників різних рівнів напруги потрібна комплексна конструкція на основі таких факторів, як електричний зазор, міцність ізоляції, механічна міцність, розмір труби та внутрішній тиск. Специфікації глиноземної керамічної трубки для електричних автомобільних запобіжників повинні відповідати структурі розплаву та параметрам розриву всього запобіжника, і їх не можна вибрати лише на основі розміру трубки.

 

 

 

Вибираючи запобіжник високої-напруги, спочатку потрібно визначити максимальну робочу напругу системи. Номінальна напруга запобіжника повинна покривати максимальну робочу напругу системи акумуляторної батареї та залишати розумний запас для нормальної роботи та перехідних умов.

 

Далі йде номінальний струм. Номінальний струм не просто вибирається на основі максимального постійного робочого струму автомобіля. Його також необхідно всебічно оцінити на основі температури навколишнього середовища, способу встановлення, умов розсіювання тепла, тривалості безперервної роботи та коливань струму. Надто малий номінальний струм може спричинити часте нагрівання або навіть помилкові запобіжники під час нормальної роботи, тоді як надто великий номінальний струм може знизити швидкість захисту від несправності.

 

Відключаюча здатність також є важливим показником-запобіжників постійного струму високої напруги. Розробники мають підтвердити, що запобіжник може безпечно відключати струм замикання в межах зазначеного діапазону на основі максимального -струму короткого замикання батареї живлення, опору системи та структури кола замикання.

 

Крім того, необхідно також звернути увагу на час-струмові характеристики. Швидкість розплавлення різних запобіжників не зовсім однакова, і їх потрібно вибирати відповідно до системних вимог щодо захисту від короткого-замикання, захисту від перевантаження та захисту координації пристроїв.

 

 

Система живлення батареї може зіткнутися з двома ненормальними умовами: перевантаженням і коротким замиканням одночасно. Перевантаження зазвичай проявляється, коли робочий струм продовжує перевищувати нормальний розрахунковий діапазон, але струм пошкодження зростає відносно повільно; коротке замикання може призвести до швидкого досягнення високого рівня струму за дуже короткий проміжок часу.

 

Для різних типів несправностей запобіжники повинні досягати відповідних характеристик захисту за допомогою різних конструкцій запобіжників. Таким чином, структуру продукту, що відповідає керамічному корпусу для запобіжника для захисту від перевантаження та короткого замикання, необхідно розробити разом із розплавом, наповнювачем і номінальною вимикаючою здатністю.

 

Для нових систем високої{0}}напруги транспортних засобів запобіжники також повинні створювати скоординований захисний зв’язок із контакторами, ланцюгами попереднього заряджання, BMS і системами розподілу високої{1}}напруги. Поліпшення захисної здатності окремого пристрою не може замінити стратегію захисту всієї-системи високої напруги.

 

 

Основною технічною складністю високовольтних-запобіжників постійного струму є контроль дуги. Після плавлення розплаву між двома тріщинами може утворитися -дуга високої температури. Якщо дуга продовжує горіти, електрична ізоляція не може бути справді досягнута.

 

Наповнювач для гасіння дуги та структура трубки спільно визначають процес охолодження, сегментації та деіонізації дуги. Стабільний корпус керамічної трубки може підтримувати цілісність внутрішньої структури під час процесу плавлення, забезпечуючи закритий і стабільний простір для процесу гасіння дуги.

 

Для автомобільних запобіжників постійного струму керамічну структуру, яку використовує Ceramic for DC Automotive Fuses, зазвичай потрібно підбирати та проектувати на основі напруги, струму, відключаючої здатності та внутрішнього тиску. Ізоляційні властивості матеріалу є лише основою, а фактичний продукт ще потрібно перевірити за допомогою повного-випробування на розрив короткого замикання.

 

 

Система високої{0}}напруги нових транспортних засобів зазвичай має високу напругу постійного струму, тому, окрім захисту від надточного струму, запобіжник також має підтримувати достатню ізоляційну здатність під час нормальних умов роботи та після запобіжника.

 

Конструкція ізоляції включає електричну міцність самого матеріалу, а також шляхи витоку, електричні зазори, кінцеві конструкції та середовище встановлення. Якщо запобіжник високої{1}}напруги розташований надто близько до навколишньої металевої конструкції або якщо на поверхні є забруднення чи конденсат, фактичний запас ізоляції може бути зменшений.

 

Для ізоляційних керамічних конструкцій, таких як ізоляційне електричне стеатитове керамічне сплавлене тіло, систему матеріалу та структурні розміри потрібно визначати на основі конкретних рівнів напруги та умов навколишнього середовища. Нові електромобілі також зазнають змін температури, зміни вологості, механічної вібрації та ударів дороги під час фактичної експлуатації, тому ізоляційна конструкція повинна мати-тривалу стабільність.

 

 

 

Окрім продуктивності самого запобіжника, місце встановлення також впливає на безпеку системи. Слід уникати-запобіжників високої напруги в переповнених місцях, які мають надзвичайно погані умови розсіювання тепла або чутливі до механічних пошкоджень.

 

Якщо місце встановлення знаходиться поблизу джерела високого тепла батареї живлення, необхідно оцінити теплопровідність, теплове випромінювання та потік повітря. Для конструкцій, які потребують технічного обслуговування та заміни, слід також повністю враховувати робочий простір для обслуговуючого персоналу та-вимоги до безпечної ізоляції високої напруги.

 

У -системах розподілу електроенергії високої напруги запобіжники зазвичай потрібно розміщувати разом із контакторами, реле, шинами та з’єднувальними клемами. Для конструкцій труб, таких як керамічний корпус для запобіжників, навколишній простір не тільки впливає на розсіювання тепла, але також пов’язаний з безпечною відстанню в умовах несправності.
 

 

Перевірка-запобіжників високої напруги для транспортних засобів з новою енергією має охоплювати як нормальну роботу, так і ненормальні умови роботи. За звичайних умов роботи слід звернути увагу на підвищення температури, тривалу пропускну здатність по струму, стабільність опору та характеристики ізоляції; за ненормальних умов роботи необхідно зосередитися на перевірці перевантаження, короткого замикання, відключаючої здатності та здатності витримувати екстремальні струми.

 

Крім того, оцінку екологічної надійності потрібно проводити на основі фактичного середовища використання транспортних засобів з новою енергією, включаючи такі випробування, як цикли високих і низьких температур, спека та вологість, вібрація, механічні удари та довготривале-підживлення.

 

Для виробів, в яких використовуються трубчасті корпуси з кераміки оксиду алюмінію, також необхідно зосередитися на відповідності розмірів, якості поверхні, механічній міцності та надійності складання самої кераміки з кінцевими металевими частинами. Параметри матеріалу керамічної трубки з оксиду алюмінію Al2O3 для запобіжника високої-напруги можуть справді відображати рівень безпеки виробу, лише якщо вони перевірені разом із загальною структурою запобіжника.
 

 

У міру того як платформа напруги акумуляторних батарей продовжує зростати, високо{0}}системи напруги поступово розвиваються від традиційної платформи сотень вольт до вищих рівнів напруги. Вища напруга системи може зменшити робочий струм при тій самій потужності, тим самим зменшуючи втрати в провіднику в джгутах проводів і шинах, але в той же час вона також висуває вищі вимоги до ізоляції, гасіння дуги та захисту від пошкоджень.

 

Одним із майбутніх напрямків розвитку високовольтних-запобіжників є мініатюризація та висока питома потужність. Обмежений простір для встановлення в транспортному засобі вимагає подальшого зменшення розміру запобіжника, зберігаючи при цьому його відключаючу здатність, а також покращення здатності обробки енергії при несправності на одиницю об’єму.

 

Ще одним важливим напрямком є ​​оптимізація матеріалів. Глиноземна керамічна ізоляторна трубка для запобіжника вимагає балансу між діелектричною міцністю, термічною стабільністю, механічною міцністю та послідовністю обробки. У міру того як стандартизація нових платформ енергетичних транспортних засобів зростає, точність розмірів і консистенція партій керамічних трубчастих корпусів також стануть важливими виробничими показниками.

 

Крім того, інтеграція запобіжників і-високовольтних систем розподілу електроенергії продовжуватиме зростати. Майбутні рішення для захисту від високої-напруги потребуватимуть не лише врахування ефективності індивідуальних запобіжників, а й потребуватимуть координації-системного рівня з контакторами, ланцюгами попереднього заряду, BMS, високо-з’єднувачами напруги та шинами.

 

 

З точки зору конструкції безпеки, матеріал корпусу трубки високовольтного запобіжника повинен принаймні відповідати кільком основним вимогам: він має достатню механічну міцність, щоб протистояти внутрішньому тиску, створюваному в процесі розриву; він має стабільну ізоляційну ефективність, щоб відповідати вимогам-довгострокової роботи високовольтної-системи; він має хорошу термостійкість для збереження структурної стабільності в середовищах з аномально високою температурою; він також повинен мати гарну консистенцію розмірів, щоб забезпечити точне співвідношення між розплавом, наповнювачем і кінцевою структурою.

 

Керамічна трубка з 95% глинозему для запобіжників високої напруги для високовольтних- транспортних засобів є репрезентативним рішенням для керамічних труб.

 

Його фактичне застосування ще потрібно перевірити на основі номінальної напруги запобіжника, номінального струму, струму короткого-замикання та механічної конструкції.

 

Для різних типів допоміжних ланцюгів також існують відмінності в розмірах і параметрах захисту запобіжників. Наприклад, допоміжні запобіжники з керамічними корпусами електромобілів більше підходять для узгодження на основі робочого струму, номінальної напруги, місця установки та інших умов допоміжного ланцюга живлення, а не простого застосування конструктивних параметрів основного ланцюга батареї.

 

 

 

Безпека нових високовольтних запобіжників-автомобілів визначається не єдиним параметром, а конструкцією розплаву, дугогасним середовищем, матеріалом труби, кінцевою конструкцією, способом встановлення та стратегією захисту високовольтної-системи.

 

У -системах постійного струму високої напруги запобіжники мають швидко обмежувати енергію після виникнення несправності, одночасно гарантуючи, що дуга, яка утворюється під час процесу розмикання, не спричиняє вторинного пошкодження навколишніх структур. Тому потрібен спільний-проектування матеріалів, структурних та електричних параметрів.

 

Для високовольтних-автомобільних застосувань,Керамічна трубка з оксиду алюмінію для-автомобільних запобіжників високої напругине тільки бере на себе функції ізоляції та механічної підтримки, але й бере участь у всьому процесі контролю енергії при виході з ладу запобіжника. У міру того, як транспортні засоби нових джерел енергії розвиваються в напрямку високої напруги, високої потужності та високої інтеграції, важливість цієї концепції-дизайну системного рівня зростатиме.

 

Загалом, вибір запобіжників високої-напруги має зосереджуватися не лише на двох основних параметрах — номінальній напрузі та номінальному струмі, але також має враховувати максимальний-струм короткого замикання, час-струмові характеристики, відключаючу здатність, температуру навколишнього середовища, ізоляційну відстань, місце встановлення та обслуговування.