Užtikrinkite EV ir pramoninės sistemos saugumą naudodami naujos kartos saugiklių technologiją
Naujausioms energijos kaupimo sistemoms reikalingi aukštos kokybės saugos komponentai ir sudėtingi apsaugos nuo grandinės sprendimai, kurie gali užtikrinti kritinį apsaugos lygį, kad būtų užtikrintas saugumas ir patikimumas.
Elektra varomos transporto priemonės egzistuoja nuo XIX amžiaus vidurio ir buvo gana populiarios, kol pigus benzinas iš Teksaso naftos telkinių pakeitė dinamiką. Tie ankstyvieji elektriniai varikliai turėjo rimtų problemų dėl energijos tankio ir jėgos pavaros efektyvumo, tačiau iki praėjusio amžiaus pradžios elektra varoma transporto priemonė pasiekė sausumos greičio rekordą. Didžiausias saugumo klausimas, susijęs su tomis pirmosios kartos transporto priemonių akumuliatorių sistemomis, daugiausia susijęs su gabenimu ir rūgščių laikymu elektrolite (1 pav.).
1. Ankstyvosiose akumuliatorių sistemose buvo mažas energijos tankis ir naudojamos kaustinės medžiagos.
Šiuolaikinio EV akumuliatoriaus energijos tankis ir talpa yra žymiai didesni nei tų senovinių sistemų, o saugos klausimai ir procesai, reikalingi jiems išspręsti, perėjo prie pažangesnių pagrindinių technologijų. Didelės srovės, susijusios su šių dienų EV, valdymas tapo pagrindine saugumo problema, nes netinkamai valdomas trumpojo jungimo įvykis gali tapti katastrofiška gedimo situacija.
Sauga ir efektyvumas
Tie patys efektyvumo ir energijos tankio reikalavimai taikomi EV galios elektronikai, kuriai taip pat reikia itin aukšto lygio saugos ir funkcionalumo. Tik turėdami tiek pažangias baterijų sistemas, tiek energijos valdymo elektroniką, šiandieniniai EV gali patenkinti diapazono, našumo ir saugos poreikius. Perėjimas prie pažangių medžiagų, tokių kaip plačiajuosčiai puslaidininkiai maitinimo sistemose, yra dviašmenis kardas, padidinantis našumą ir saugaus eksploatavimo poreikį.
Geresnės baterijos
Geresnio energijos kaupimo paklausa stabiliai auga beveik kiekviename rinkos sektoriuje. Šiandienos sprendimams reikalingi didelio tankio akumuliatoriai - nuo mažų prietaisų, tokių kaip medicininės nešiojamosios priemonės, iki tokių didelių sistemų, kaip elektros tinklas.
Norint saugiai ir patikimai veikti, šioms programoms reikia įvairių metodų, nes galios lygiai nepalieka vietos klaidoms. Nuo tinklelio smailių skutimosi ir kitų apkrovos perkėlimo metodikų elektros tinkle iki greito įkrovimo elektronikos, aptarnaujančios prie jo pritvirtintus EV, labai svarbu užtikrinti susijusių baterijų saugumą (2 pav.).
2. Pažangios galios programos, tokios kaip greitas transporto priemonės įkrovimas, turi veikti saugiai, patikimai ir ekonomiškai.
Susiliejimas dėl saugumo
Norint užtikrinti, kad šios didelio tankio energijos valdymo sistemos būtų saugios visą transporto priemonės eksploatavimo laiką, labai svarbu į jų konstrukciją integruoti tvirtus, našius apsaugos komponentus. Saugikliai ar panašūs įtaisai yra būtini grandinės apsaugos komponentai, apsaugantys automobilį nuo trumpojo jungimo sąlygų nutraukiant maitinimo jungtį labai specifinėmis sąlygomis. Daugelis šių nesuskaičiuojamų saugiklių tipų turi pagrindinį aspektą - inžinieriaus laidininką.
Ši pritaikyta jungtis, paprastai metalinė, yra vertinama kaip pažeidžianti jungtį, lydydama (arba garuodama) kontroliuojamu būdu. Paprastai tai atsitinka esant aukštesnės temperatūros sąlygoms, atsirandančioms dėl trumpojo jungimo, užtikrinant sistemos saugumą visiškai atjungiant ją nuo maitinimo šaltinio. Tačiau yra keletas trūkumų, tarp kurių yra tai, kad apkrovos grandinė ne visada rodys reguliarų ir sklandų srovės srautą.
Pavyzdžiui, projektuojant didelių galių impulsus, gaunami dideli srovės pokyčiai reiškia, kad reikia naudoti didesnės vertės saugiklį, kad būtų išvengta nepatogumų. Problema ta, kad dėl šio sprendimo grandinė yra labiau veikiama perkaitimo ir terminio gedimo. Be to, vienkartinis saugiklių aspektas paskatino labiau naudoti pažangius saugos įtaisus, pvz., Automatinius jungiklius, kuriuos galima pakeisti ir kuriuose nėra sudegusių dalių.
Kontaktoriai jungiami
Kontaktoriai yra elektromechaniniai apsaugos įtaisai, kurie, nors ir panašūs į automatinius jungiklius, skiriasi tuo, kad nesustabdo trumpojo jungimo. Veikiau jie veikia kaip didelio našumo perjungimo įtaisai, kurie tiesiogiai jungiasi prie didelės srovės apkrovų. Išorinio valdymo pagalba valdomi kontaktoriai atlieka sudėtingas grandinės atstatymo užduotis, kai yra didelis srovės lygis. Panašiai kaip ir relės, kontaktoriai taip pat siūlo funkcijas, skirtas valdyti ir slopinti lankus, sukurtus perjungiant.
Aukštos įtampos kontaktoriai užtikrina hibridinių ir elektrinių transporto priemonių akumuliatorių, akumuliatorių įkroviklių ir didelės galios pramoninių sistemų saugumą ir grandinės nenutrūkstamumą, greitai ir saugiai prijungdami ir atjungdami maitinimą tvarkydami lanko ir įsibrovimo problemas. Vienas iš pavyzdžių yra EV, kai paprastai atviri kontaktoriai valdo ryšį tarp akumuliatoriaus ir sistemos ir automatiškai atjungiami, kai automobilis nenaudojamas.
Naujos kartos apsauga
Egzistuoja ir kiti grandinės apsaugos sprendimai, kurie gali atidaryti grandinę greičiau nei saugiklis ir yra atsparesni trikdžiams. Ši ir kitos pažangios funkcijos užtikrina mažesnę pažeidimų riziką nei terminiai saugikliai. Tokio sprendimo pavyzdį galima rasti „Sensata Technologies“ prekės ženklo „GIGAVAC“ sukurtame „Dissmann“ saugiklyje (3 pav.).
3. Taikomas EV, „Sensata Dissmann Fuse“ yra greito veikimo elektromechaninis įtaisas, gaminantis mažai šilumos.
Hermetiškai uždarytas, greitai veikiantis elektromechaninis įtaisas turi mažai šilumos ir įsijungia tikslia srove. Tarp savybių yra labai sumažintas atsparumas, terminis senėjimas ir didesnis sistemos efektyvumas. Tiek pasyviais, tiek pasyviais-aktyviais variantais prietaisai naudoja srovės srauto magnetinį lauką (Lorenco jėgą). 4 paveiksle parodyta, kaip jis veikia, o mėlyna linija diagramoje rodo paleidimo slenkstį.
4. Ši schema parodo grandinės apsaugos sprendimų, tokių kaip „Dissmann“ saugiklis, veikimą. Mėlyna linija rodo paleidimo slenkstį, rodantį, kad prietaisas gali atidaryti grandinę greičiau nei saugiklis ir arčiau norimų darbo sąlygų.
Šioje diagramoje parodyta, kad prietaisas gali atidaryti grandinę greičiau ir arčiau norimų darbo sąlygų nei saugiklis. Galimas nuolatinis diapazonas nuo 200 iki 500 A, jo paleidimo slenksčio kelias taip pat yra reguliuojamas. Dirbdamas mažai šilumos, jis apsaugotas nuo šiluminio senėjimo ir nepatogumų, atsirandančių dėl karšto ir vėsaus veikimo ciklų, kurie laikui bėgant sukelia laidininko trapumą.
Teigiama, kad „Dissmann“ saugiklis yra pirmasis pramonėje veikiantis hermetiškas saugiklis, įsijungiantis tikslia srove. Jis sukurtas taip, kad žymiai sumažintų pasipriešinimą, įdiegimo laiką, sudėtingumą ir išlaidas, padėdamas padidinti sistemos efektyvumą.
Pailginant sistemos eksploatavimo laiką užtikrinant fizinį ir eksploatacinį jungties vientisumą, saugiklis turi greitą ir pastovų aiškų laiką, nepaisant aplinkos temperatūros. Tai vis svarbiau didelės galios elektrinėse, kur bet koks pavaros elektronikos šiluminio poveikio papildymas gali turėti įtakos kitų termiškai jautrių posistemių veikimui.
Greitas veikimas taip pat pagerina kontaktoriaus našumą. Kontaktorius gali levituoti veikimo metu, išsklaidydamas energiją, kuri turėtų būti saugikliui suveikti, ir vietoj to pakraunant srovę ant kontaktoriaus. Tai gali užkirsti kelią saugikliui „nematyti“ trumpo ir gali sukelti katastrofišką gedimą. Pažvelgus į situaciją su 500 A kontaktoriumi ir 500 A saugikliu, tokia konfigūracija užtruks sekundę ar dvi, esant 1000 A, o greito suveikimo sprendimą galima nustatyti, pavyzdžiui, 1000 A, ir suveikti per 3 ms.
Šiluminių saugiklių atveju yra veikimo sritis, kurioje srovės lygis gali užgožti kontaktorių, pažeidžiant jo gebėjimą nutraukti apkrovą, blokuojant jį pasiekti šilumos tašką, kad suveiktų saugiklis. Ši rizika pašalinama naudojant gaminius, kurių kontaktinė varža yra labai maža, mažesnė nei 0,15 mΩ, o tai taip pat sumažina galios praradimą ir padidina sistemos efektyvumą.
Svarstymai
Tikslūs ir greitai suveikiantys apsaugos įtaisai padeda spręsti grandinės saugumą didelės galios sistemose, tačiau jų nauda neapsiriboja vien tik pažangių baterijų tiekimu. Daugybė programų, įskaitant pramoninę robotiką ir alternatyvias energijos sistemas, gali pasinaudoti tokio sprendimo efektyvumu, šiluminėmis savybėmis ir veikimo greičiu. Šie greitai veikiantys, hermetiškai uždaryti elektromechaniniai įtaisai yra gerai pritaikyti toms vietoms, kuriose terminis senėjimas ar trukdžiai yra problemiški.
Apsaugos nuo maitinimo sprendimai, tokie kaip „Dissmann Fuse“ pagalbos kontaktoriaus koordinavimas, užtikrina apsaugą trumpojo jungimo sąlygomis. Naujos kartos energijos kaupimo sistemoms reikalingi vienodai našūs saugos komponentai ir sudėtingi grandinės apsaugos sprendimai, kurie gali užtikrinti reikiamą kritinį apsaugos lygį, kad būtų užtikrintas saugumas ir patikimumas.