تجزیه و تحلیل فنی-کنتاکتورهای ولتاژ بالا DC: چگونه انواع اپوکسی و سرامیکی مرز ایمنی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی را تعریف می‌کنند

کنتاکتورهای ولتاژ بالا{0}DC دستگاه‌های سوئیچینگ هسته در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی هستند که خوشه‌های باتری را به سیستم‌های تبدیل نیرو (PCS) متصل می‌کنند. ظرفیت شکست آنها در شرایط ولتاژ بالا و جریان بالا مستقیماً حاشیه ایمنی سیستم را تعیین می کند. همانطور که سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی به سمت پلت‌فرم‌های ولتاژ 1500 ولت و بالاتر و چگالی توان بالاتر تکامل می‌یابند، سیستم مواد، ساختار بسته‌بندی و فن‌آوری خاموش کردن قوس{4}}کنتاکتورها در حال تبدیل شدن به حوزه‌های فناوری کلیدی هستند. در این میان، کپسوله‌سازی اپوکسی و محفظه سرامیکی مسیرهای اصلی فناوری فعلی را تشکیل می‌دهند، اما اساساً در منطق طراحی و مرزهای عملکرد متفاوت هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از دیدگاه مکانیزم اساسی، چالش فنی اصلی کنتاکتورهای ولتاژ بالا{0}DC در خاموش کردن سریع قوس‌های DC نهفته است.

از آنجایی که DC یک نقطه عبور طبیعی-صفر ندارد، پس از تشکیل یک قوس، باید توسط ابزارهای اجباری خارجی سرکوب شود. سازه‌های محصورکننده اپوکسی معمولاً از یک مکانیسم خاموش کننده ترکیبی قوس-«فشار مغناطیسی + خنک‌کننده گاز» استفاده می‌کنند. یک گاز بی اثر در حفره مهر و موم شده پر می شود و یک میدان مغناطیسی قوس را به سمت کشیده شدن و ورود به ساختار خاموش کننده قوس هدایت می کند و در نتیجه به اتلاف انرژی و خاموش شدن قوس می رسد. این نوع سازه دارای فناوری بالغ و هزینه قابل کنترل است که آن را برای کاربردهای ولتاژ متوسط ​​مناسب-می‌کند. با این حال، عملکرد آب بندی و مقاومت در برابر حرارت بالا توسط مواد محدود شده است و پایداری آن در شرایط شدید دارای مرزهایی است.

 

در مقابل، فناوری کپسولاسیون سرامیکی به طور قابل توجهی قابلیت خاموش کردن قوس{0}}را از طریق یک سیستم ساختاری هرمتیک‌تر بهبود می‌بخشد. محفظه محصورکننده هرمتیک، که بر اساس سرامیک های متالیزه آلومینا ساخته شده است، یک محیط خاموش کننده پایدار و با کارایی بالا-قوس گازی{3} در داخل ایجاد می کند و در ترکیب با ساختار فوران مغناطیسی، کنترل قوس کارآمدتری را به دست می آورد. خود ماده سرامیکی دارای مقاومت بسیار عالی در برابر حرارت، مقاومت در برابر ضربه قوس الکتریکی و استحکام مکانیکی است که آن را قادر می‌سازد در هنگام شکست{6} ولتاژ بالا در برابر شوک حرارتی و بارهای الکترودینامیکی بیشتر مقاومت کند. به خصوص با پشتیبانی از فرآیند متالیزاسیون سرامیک آلومینا، یک اتصال قابل اعتماد بین سرامیک و فلز به دست می آید که از هرمسیتی و پایداری ساختاری طولانی مدت اطمینان می دهد.

 

با توجه به پارامترهای کلیدی عملکرد، این دو فناوری تفاوت قابل توجهی دارند. کنتاکتورهای محصورشده اپوکسی معمولاً در سیستم‌های 1000 ولت و کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، و ظرفیت شکست و قابلیت مقاومت در مدار کوتاه{3} آن‌ها به دلیل خواص حرارتی مواد و استحکام ساختاری محدود می‌شود. از سوی دیگر، کنتاکتورهای سرامیکی محصور شده، می‌توانند در پلتفرم‌های ولتاژ 1500 ولت و بالاتر به‌طور پایدار عمل کنند و حتی در شرایط-ولتاژ بالا، جریان بالا{8}} قابلیت اطمینان بالاتری برای شکست حفظ کنند. حفره‌های خاموش کننده قوس{10}ساخته‌شده با استفاده از اجزای سرامیکی متالایز با استحکام بالا به‌طور قابل‌توجهی قابلیت مقاومت مدار کوتاه{12} و پایداری حرارتی را بهبود می‌بخشد و افزونگی ایمنی بیشتری را برای سیستم فراهم می‌کند.

 

در سطح مواد و تولید، مسیرهای فناوری سرامیک تقاضاهای بیشتری را برای تکنیک‌های فرآوری و متالیزاسیون ایجاد می‌کنند. برای مثال، ماشینکاری دقیق قطعات سرامیکی آلومینیومی برای دستیابی به کنترل ابعاد ساختاری با دقت بالا- استفاده می‌شود، در حالی که متالیزاسیون آلومینیوم برای تشکیل یک لایه فلزی قابل جوش بر روی سطح سرامیکی برای برآورده کردن الزامات پیچیده اتصال الکتریکی استفاده می‌شود. علاوه بر این، استفاده از سرامیک‌های متالایز دقیق، اجزای ساختاری کلیدی را قادر می‌سازد تا به استانداردهای بالاتری در سازگاری و هدایت ابعادی دست یابند، که برای عملکرد پایدار طولانی‌مدت دستگاه‌های ولتاژ بالا بسیار مهم است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از منظر کاربرد، کنتاکتورهای اپوکسی{0}روی محصور شده برای سناریوهای ولتاژ پایین- تا متوسط-مانند سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی تجاری و صنعتی و تجهیزات شارژ/تعویض مناسب‌تر هستند. این برنامه‌ها به هزینه{4}}حساس و فضا{5}}محدود می‌شوند و به اندازه دستگاه بالا و قابلیت‌های تولید در مقیاس بزرگ- نیاز دارند. در{8}}ذخیره انرژی جانبی شبکه، سیستم‌های تنظیم فرکانس توان، و سناریوهای انتقال و توزیع جریان مستقیم با ولتاژ بالا، سیستم‌ها به سرعت به سمت پلت‌فرم‌های ولتاژ بالاتر تکامل می‌یابند و نیازهای بیشتری را برای ایمنی و قابلیت اطمینان دستگاه ایجاد می‌کنند. در مقابل این پس‌زمینه، کنتاکتورهای سرامیکی{11}}که بر روی سرامیک‌های آلومینا متالیزه برای اجزای الکتریکی ساخته شده‌اند به طور فزاینده‌ای به یک انتخاب کلیدی تبدیل می‌شوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علاوه بر این، اجزای حیاتی در ساختارهای محفظه سرامیکی، مانند محفظه سرامیکی متالیزه برای نیمه هادی های برق و لوله های عایق سرامیکی متالیزاسیون قطعات سرامیکی، نه تنها پشتیبانی ساختاری را فراهم می کنند، بلکه نقش مهمی در عایق الکتریکی و مدیریت حرارتی دارند. این سرامیک های متالیزه برای قطعات الکتریکی با بهینه سازی مسیرهای هدایت گرما و توزیع میدان الکتریکی عملکرد کلی دستگاه را به طور موثر بهبود می بخشد. علاوه بر این، نقش سرامیک های فلزی آلومینا برای اتصال در دستیابی به اتصالات چند{2}}موادی، پشتیبانی فنی برای طرح های ساختاری پیچیده را فراهم می کند.

 

به طور خلاصه، کپسوله سازی اپوکسی و محفظه سرامیکی جایگزین های ساده ای نیستند، بلکه مسیرهای تکنولوژیکی هستند که سطوح ولتاژ و الزامات کاربردی متفاوتی را ارائه می دهند. راه‌حل‌های اپوکسی از برنامه‌های اصلی فعلی با فرآیندهای بالغ و مزایای هزینه پشتیبانی می‌کنند، در حالی که راه‌حل‌های سرامیکی به سیستم‌های مواد پیشرفته مانند سرامیک متالیزه آلومینا برای کاربردهای الکترونیکی تکیه می‌کنند، که پایه‌ای تکنولوژیکی برای سناریوهای-ولتاژ بالا و-بالا{2}}می‌دهد. با روند مداوم سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی که به سمت ولتاژهای بالاتر حرکت می‌کنند،-فناوری بسته‌بندی با عملکرد بالا بر اساسسرامیک متالایز برای برقعامل مهمی در تعیین مرز ایمنی سیستم خواهد بود.