Analyse der DC-Schützparameter (I) in Bezug auf die Kontaktspannung

Bezüglich Kontaktspannung

Die Parameter von Gleichstromschützen sind die zentrale Grundlage für Auswahl, Installation und sicheren Betrieb und decken drei Schlüsseldimensionen ab: elektrische Leistung, Betriebseigenschaften und Sicherheitsschutz. Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auf einer detaillierten Analyse der Hauptkontaktspannung von Gleichstromschützen.

1、Schaltspannung (Usw)    („Usw“ ist kein allgemein akzeptierter allgemeiner Code; in diesem Artikel bezieht er sich speziell auf die Schaltspannung.)

Er bezieht sich auf den Gleichspannungswert, den seine Hauptkontakte unter Nennbedingungen sicher führen, schließen und unterbrechen können, und ist ein Schlüsselparameter, um sicherzustellen, dass während des Schaltvorgangs kein Lichtbogendurchschlag oder Geräteschaden auftritt. Um diesen Parameter zu verstehen, sollten die folgenden Kernpunkte erfasst werden:

(1) Prinzip der Spannungsanpassung: Die Schaltkreisspannung muss in praktischen Anwendungen kleiner oder gleich der Schaltspannung des Schützes sein. Wenn die Spannung im Stromkreis diesen Wert überschreitet, kann es beim Schalten leicht zu einem unauslöschlichen Lichtbogen zwischen den Kontakten kommen, der zu einer Ablösung oder Verklebung der Kontakte führt.

(2) Koordination mit den Abschaltstromparametern: Die Schaltspannung und der Abschaltstrom bestimmen gemeinsam die Leistungskapazität des Schützes (P=U×I). Die Schaltspannung eines Gleichstromschützes sollte zusammen mit dem Ausschaltstrom, der elektrischen Lebensdauer und der Lastart gekennzeichnet werden. Anwender sollten bei der Auswahl eines DC-Schützes das entsprechende Datenblatt des DC-Schützes im Detail lesen. Zum Beispiel: 750 Vdc / 300 A / 1000 Zyklen (ohmsche Last); 1000 Vdc / 250 A / 1000 Zyklen (ohmsche Last); 1500 Vdc / 50 A / 1000 Zyklen (ohmsche Last).

(3) Berücksichtigung induktiver Lasten: Wenn die Last in einem Gleichstromkreis eine induktive Komponente wie ein Motor oder eine Induktivität ist, wird beim Schalten eine umgekehrte elektromotorische Kraft erzeugt. Es ist notwendig, einen höheren Spannungsspielraum zu reservieren (im Allgemeinen wird empfohlen, dass die tatsächliche Spannung 80 % der maximalen Schaltspannung nicht überschreitet) oder eine Freilaufdiode zu verwenden, um Spitzenspannungen zu unterdrücken.

(4) Umweltfaktoren: Hohe Temperaturen und feuchte Umgebungen verringern die Isolationsleistung, daher sollten Gleichstromschütze mit höherer Schaltspannung entsprechend ausgewählt werden.

2、Nennbetriebsspannung (Ue)

Die Bemessungsbetriebsspannung (Ue) von DC-Schützkontakten ist der zentrale Benchmark-Parameter für Sicherheitszertifizierungen (wie UL, CE, TÜV, CCC). Sicherheitszertifizierungen enthalten verbindliche Anforderungen an die Ein- und Ausschaltkapazität (elektrische Lebenszyklen) von Gleichstromschützen, und es gibt Unterschiede zwischen verschiedenen Sicherheitszertifizierungen. Als Beispiel dient hier GB/T 14048.4-2020.

Herstellungs- und Unterbrechungsbedingungen für die Herstellung und Unterbrechung der Kapazität verschiedener Nutzungskategorien 

GB/T 14048.4-2020 Tabelle 7

Herstellungs- und Bruchbedingungen für die konventionelle Betriebsleistung verschiedener Nutzungskategorien 

GB/T 14048.4-2020 Tabelle 10

Die Parameter in den Tabellen 7 und 10 von GB/T 14048.4-2020 müssen gleichzeitig erfüllt werden und sind zwingende Anforderungen. Im Allgemeinen müssen Hersteller vor der Sicherheitszertifizierung von Gleichstromschützen Vorprüfungen durchführen, um den Nennbetriebsstrom (Ie) und die Nennbetriebsspannung (Ue) zu bestimmen. Normalerweise ist die Bemessungsbetriebsspannung (Ue) niedriger als die maximale Schaltspannung. Es ist notwendig, die Unterschiede zwischen „Ein- und Ausschaltvermögen“, „konventioneller Betriebsleistung“ und „elektrischer Lebensdauer“ zu beachten. Im Allgemeinen geben Hersteller von Gleichstromschützen im Produktdatenblatt nur die Anzahl der „elektrischen Lebenszyklen“ an, und unterschiedliche elektrische Lebenszyklen entsprechen unterschiedlichen Schaltspannungen, Ausschaltströmen, Lastkategorien und Schaltfrequenzen.

3、Bemessungsisolationsspannung (Ui)

■    Die Bemessungsisolationsspannung (Ui) eines Gleichstromschützes bezeichnet den maximalen Spannungswert, dem das Schütz unter bestimmten Bedingungen über einen langen Zeitraum ohne Isolationsschäden standhalten kann. Es ist ein grundlegender Sicherheitsindikator für die Konstruktion und Auswahl von Schützen und steht in direktem Zusammenhang mit dem sicheren Betrieb von Gleichstromschützen.

■    Die Nennisolationsspannung (Ui) ist die „Obergrenze der Spannungsfestigkeit“ des Isolationssystems des Schützes und ihre Hauptfunktionen umfassen die folgenden zwei Punkte:

（1）Gewährleistung der elektrischen Sicherheit: Verhinderung von Isolationsschäden durch übermäßig hohe Spannung, die zu Unfällen wie Leckagen und Kurzschlüssen führen können.

（2）Dient als Design-Benchmark: Parameter wie die Isolationsstruktur, die Kriechstrecke und der elektrische Abstand des Schützes müssen auf der Grundlage der Nennisolationsspannung ausgelegt werden.

■    Hinweise:

(1) Die Spannung im tatsächlichen Stromkreis (einschließlich der normalen Betriebsspannung und möglicher Überspannung) muss kleiner oder gleich Ui sein; andernfalls versagt die Isolationsleistung.

(2) Sie entspricht nicht der Nennbetriebsspannung (Ue) oder der maximalen Schaltspannung. Im Allgemeinen ist Ui höher als die maximale Schaltspannung und die maximale Schaltspannung ist höher als Ue.

（3）Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Verschmutzungsgrad wirken sich auf die Isolationsleistung aus. Auch wenn die Spannung Ui nicht überschreitet, können raue Umgebungen dennoch zu Isolationsschäden führen.