Effect van tijdconstante op de prestaties van de HVDC-schakelaar

Wat is een tijdconstante?

In een RL-circuit bepaalt de tijdconstante T = L/R de snelheid van de stroomverandering. Hoe groter T is, hoe langzamer de stroom verandert. De rol van de inductor in het circuit onderdrukt de stroomverandering. Wanneer het circuit is aangesloten, remt de inductor de snelle stijging van de stroom, waardoor deze langzaam toeneemt; wanneer het circuit wordt losgekoppeld, blijft de inductor stroom leveren, waardoor de boog tussen de bewegende en stationaire contacten van de elektrische schakelaar persistenter en moeilijker te doorbreken wordt, waardoor de elektrische levensduur van de schakelaar aanzienlijk wordt verkort.

In een RL-circuit wordt de tijdconstante T = L/tijdconstante overeengekomen in de elektrische normen van GB of IEC

Als we het EVQ100-product in figuur (1) van ALQ Company (Anlaiqiang) als voorbeeld nemen, behoort dit product tot de serie hoogspannings-DC-schakelaars. Het wordt veel gebruikt in elektrische voertuigen, AGV's, bussen, golfkarretjes, mijnbouwvrachtwagens, elektrische vorkheftrucks, elektrische stapelaars, elektrische graafmachines, elektrische laders, elektrische schepen, DC-laadstations, laders, walpalen en andere oplaadinfrastructuur, evenals in stroombatterijpakketten, energieopslagconverters, hoogspanningskasten, fotovoltaïsche omvormers, 5G, UPS en andere elektrische gelijkstroomapparatuur. Het wordt gebruikt voor het aansluiten en loskoppelen van DC-circuits en zorgt voor een betrouwbare isolatie na ontkoppeling.

Afbeelding (1) EVQ100-product

Voor ALQ Company (zoals Anlaiqiang hoogspannings-DC-contactorproducten, die moeten voldoen aan de nationale norm GB14048.4 of de internationale norm IEC60947-4 wat betreft ontwerp, certificering en typetesten), moeten producttests voor verbindings- en ontkoppelingsprestaties worden uitgevoerd volgens de DC-1-standaard. Raadpleeg Afbeelding (2) EVQ100-productbeschrijving en Afbeelding (3) de aansluit- en ontkoppelingsomstandigheden van verschillende soorten producten. Uit bovenstaande cijfers blijkt duidelijk dat wanneer EVQ100-producten een certificering ondergaan, de tijdconstante L/R = 1 ms.

Afbeelding (2) EVQ100-productbeschrijving

Figuur (3) de aansluit- en ontkoppelingsomstandigheden van verschillende soorten producten

De conventie van tijdconstante in de praktische toepassing van HVDC-schakelaar

Het belastingstype van de DC-1 kan worden verkregen door de IEC60947-standaard op te vragen. Zie figuur (4) Voorbeelden van gebruikscategorieën voor laagspanningsschakel- en besturingsapparatuur. Het laat zien dat DC-1 behoort tot niet-inductieve of licht inductieve belastingen, weerstandsovens.

Figuur (4) Voorbeelden van gebruikscategorieën voor laagspanningsschakel- en besturingsapparatuur

Toch kan L/R=1ms onder DC-1-omstandigheden een ernstige impact hebben op de elektrische levensduur van hoogspannings-DC-magneetschakelaars. Op dit punt zal de elektrische levensduur aanzienlijk afnemen in vergelijking met pure ohmse belastingen, mogelijk met ongeveer tien keer. Het belangrijkste probleem is dat de meeste toepassingsscenario's voor hoogspannings-DC-magneetschakelaars resistieve belastingen met zich meebrengen. Dit levert een probleem op: de tijdconstanten die worden gebruikt bij certificeringstests verschillen aanzienlijk van de tijdconstanten die worden aangetroffen bij feitelijk productgebruik. Om dit aan te pakken is er, los van de IEC-normen, een 'industriestandaard' ontstaan ​​in industriële toepassingen, die gebruik maakt van zuivere weerstandsbelastingen. Als we de EVQ100 als voorbeeld nemen, laat Figuur (5) de EVQ100-producthandleiding zien waar de elektrische levensduur van het product voornamelijk wordt gekalibreerd met behulp van resistieve belastingen. Gezien de reële omstandigheden van de testapparatuur in het laboratorium hebben de meeste apparaten inherent enige inductie en geen pure weerstand, waardoor een parameter als L/R≤0,1 ms wordt bepaald.

Afbeelding (5) EVQ100-producthandleiding

Hoe kan de prestatieparameter van een hogere tijdconstante worden bereikt bij het ontwerp van een hoogspannings-DC-magneetschakelaar?

Met de bredere toepassing van HVDC-contactoren zullen sommige werkomstandigheden een hogere tijdconstante vereisen, wat vereist dat nieuwe producten relevante technische maatregelen nemen om deze ontwerpprestaties te verbeteren.

Gebaseerd op de studie van tijdconstante, heeft dit de volgende impact op producten:

1. Invloed op het uitdoven van de boog: wanneer de contactor het circuit verbreekt, wordt de door de inductor opgeslagen energie via de boog vrijgegeven. Wanneer T groot is, is de stroomverzwakking langzaam, is de boogenergie hoog en is de duur lang, waardoor de moeilijkheid van het uitdoven van de boog groter wordt.

2. Invloed op productcontacten: Frequent gebruik in circuits met hoge T heeft de neiging de contactslijtage te versnellen.

Daarom kunnen bij het ontwerp van producten met een hoge T-waarde de volgende aspecten worden overwogen om te versterken:

1. Neem sterkere boogdovende maatregelen, zoals magnetisch blazen, een vacuümboogbluskamer of gasboogblussing.

2. Vergroot de openingsafstand van bewegende en statische contacten.

3. Vergroot de ruimte van de boogdovende kamer.

4. Sluit de relevante componenten in serie aan met de circuitinductor in het hoofdcircuit.

De technische ontwikkeling van HVDC-contactoren wordt herhaald met de ontwikkeling van toepassingsindustrieën en apparatuur. HVDC-apparatuur kent niet alleen ohmse belastingen, maar ook inductieve, capacitieve en gemengde belastingen. Voor de overeenkomstige industriële omstandigheden zijn speciale typen HVDC-schakelaars vereist om ervoor te zorgen dat de HVDC-apparatuur langduriger en betrouwbaarder werkt.