Effekt av tidskonstant på HVDC-kontaktorns prestanda

Vad är en tidskonstant?

I en RL-krets bestämmer tidskonstanten T = L/R hastigheten på strömändringen. Ju större T är, desto långsammare ändras strömmen. Induktorns roll i kretsen undertrycker förändringen i strömmen. När kretsen är ansluten, hämmar induktorn den snabba ökningen av strömmen, vilket gör att den ökar långsamt; när kretsen är frånkopplad fortsätter induktorn att leverera ström, vilket gör att bågen mellan de rörliga och stationära kontakterna på den elektriska omkopplaren blir mer ihållande och svårare att bryta, vilket avsevärt förkortar omkopplarens elektriska livslängd.

I en RL-krets är tidskonstanten T = L/tidskonstant överenskommen i GB eller IEC elektriska standarder

Om man tar figuren (1) EVQ100-produkten från ALQ Company (Anlaiqiang) som ett exempel, tillhör denna produkt högspännings DC-kontaktorserien. Det används i stor utsträckning i elfordon, AGV:er, bussar, golfbilar, gruvlastbilar, elektriska gaffeltruckar, elektriska staplare, elektriska grävmaskiner, elektriska lastare, elektriska fartyg, DC-laddningsstationer, laddare, landpålar och annan laddningsinfrastruktur, såväl som i kraftbatteripaket, energilagringsomvandlare, UPS och andra högspännings-,G5-omvandlare. DC elektrisk utrustning. Den används för att ansluta och koppla från DC-kretsar, vilket ger tillförlitlig isolering efter frånkoppling.

Bild (1) EVQ100-produkt

För ALQ Company (som Anlaiqiang högspännings DC-kontaktorprodukter, som måste överensstämma med nationell standard GB14048.4 eller internationell standard IEC60947-4 i design, certifiering och typtestning), bör produkttester för anslutnings- och frånkopplingsprestanda utföras enligt DC-1-standarden. Se figur (2) EVQ100-produktbeskrivningen och figur (3) anslutnings- och frånkopplingsförhållandena för olika typer av produkter. Från ovanstående siffror är det tydligt att när EVQ100-produkter genomgår certifiering är tidskonstanten L/R = 1ms.

Bild（2）EVQ100 produktbeskrivning

Figur (3) anslutnings- och frånkopplingsförhållandena för olika typer av produkter

Konventionen av tidskonstant i den praktiska tillämpningen av HVDC-kontaktor

Belastningstypen för DC-1 kan erhållas genom att fråga efter IEC60947-standarden，Se figur（4）Exempel på användningskategorier för lågspänningsställverk och kontrollutrustning. Den visar att DC-1 tillhör icke-induktiva eller svagt induktiva laster, motståndsugnar.

Figur（4）Exempel på användningskategorier för lågspänningsställverk och styrdon

Trots detta, under DC-1-förhållanden, kan L/R=1ms ha en allvarlig inverkan på den elektriska livslängden för högspännings DC-kontaktorprodukter. Vid denna tidpunkt kommer den elektriska livslängden att minska avsevärt jämfört med rena resistiva belastningar, potentiellt cirka tio gånger. Nyckelfrågan är att de flesta applikationsscenarier för högspännings DC-kontaktorer involverar resistiva belastningar. Detta utgör ett problem: de tidskonstanter som används i certifieringstester skiljer sig markant från dem som påträffas vid faktisk produktanvändning. För att ta itu med detta, till skillnad från IEC-standarder, har en 'industristandard' dykt upp i industriapplikationer, som använder rena resistiva belastningar. Med EVQ100 som ett exempel, visar Figur (5) EVQ100 produktmanual där produktens elektriska livslängd i första hand kalibreras med hjälp av resistiva belastningar. Med tanke på de verkliga förhållandena för testutrustning i laboratoriet har de flesta enheter i sig viss induktans, inte rent motstånd, vilket bestämmer en parameter som L/R≤0,1ms.

Bild (5) EVQ100 produktmanual

Hur uppnår man prestandaparametern med högre tidskonstant i konstruktionen av högspännings DC-kontaktor?

Med den bredare tillämpningen av HVDC-kontaktorer kommer vissa arbetsförhållanden att kräva högre tidskonstant, vilket kräver att nya produkter vidtar relevanta tekniska åtgärder för att förbättra denna prestanda i design.

Baserat på studien av tidskonstant har det följande inverkan på produkter:

1. Inverkan på ljusbågssläckning: När kontaktorn bryter kretsen kommer energin som lagras av induktorn att frigöras genom ljusbågen. När T är stort är strömdämpningen långsam, ljusbågsenergin är hög och varaktigheten är lång, vilket ökar svårigheten att släcka ljusbågen.

2. Påverkan på produktkontakter: Frekvent drift i hög T-kretsar tenderar att påskynda kontaktförslitningen.

Därför, vid utformningen av produkter med hög T-värde, kan följande aspekter anses förstärka:

1. Vidta starkare ljusbågssläckningsåtgärder såsom magnetblåsning, vakuumbågssläckningskammare eller gasljussläckning.

2. Öka öppningsavståndet för rörliga och statiska kontakter.

3. Öka utrymmet i ljusbågssläckningskammaren.

4. Anslut relevanta komponenter i serie med kretsspolen i huvudkretsen.

Den tekniska utvecklingen av HVDC-kontaktorer upprepas med utvecklingen av applikationsindustrier och utrustning. HVDC-utrustning har inte bara resistiva belastningar, utan även induktiva, kapacitiva och blandade belastningar. För motsvarande industriella förhållanden krävs speciella typer av HVDC-kontaktorer för att matcha HVDC-utrustningen för att fungera mer långsiktigt och tillförlitligt.