Sikkerhetsvalg av høyspenningssikringer for nye energikjøretøyer: nøkkelteknologier for keramisk rørkropp, likestrømslysbueslukking og installasjonsdesign

Etter hvert som strømbatterisystemet til nye energikjøretøyer utvikler seg mot høy spenning, stor kapasitet og høy effekt, har høyspent elektrisk sikkerhet blitt et viktig tema i utformingen av kjøretøyet og batterisystemet. Som en viktig overstrømbeskyttelsesenhet i strømbatterikretsen, må høyspenningssikringen raskt kutte av feilstrømmen under unormale forhold som kortslutning og alvorlig overbelastning, og begrense spredningen av feilenergi gjennom en pålitelig lysbueslukkingsstruktur. Derfor er sikringens nominelle spenning, merkestrøm, brytekapasitet, lysbueslukkingsevne, isolasjon og varmemotstand direkte relatert til sikkerheten til høyspenningssystemet.

 

Forskjellig fra tradisjonelle lavspente-kretser, gir nye energibilbatterier ut høyspent likestrøm. Det er ikke noe naturlig null-krysspunkt for DC, og lysbuen kan ikke lett slukke seg selv etter en kortslutning. Derfor må høyspennings DC-sikringer ha spesielle strømbegrensnings- og lysbueslukkingsmuligheter. Når det oppstår en alvorlig kortslutning i strømbatterisystemet, må sikringen fullføre smeltesikringen, lysbuekontrollen og strømavbruddet på svært kort tid for å unngå ytterligere skade på batteriet, releer, kontakter og andre- høyspenningskomponenter av feilstrømmen.

 

 

 

Strømbatterier består vanligvis av et stort antall enkeltceller koblet i serie og parallelt for å danne en batteripakke, og deres energilagringskapasitet og kortslutningsenergi er mye høyere enn vanlige elektriske-lavspenningssystemer. Når det først oppstår en kortslutning i hovedkretsen, kan feilstrømmen stige raskt på svært kort tid. Uten pålitelig overstrømsbeskyttelse kan varmen som genereres av unormal strøm forårsake overoppheting av ledere, skade på isolasjonsmaterialer og til og med forårsake mer alvorlige termiske sikkerhetsulykker.

 

Høy-sikringer er vanligvis installert i hovedkretsen til strømbatteriet, ladekretsen eller andre steder som krever høy-energifeilisolering. Når en alvorlig overbelastning eller kortslutningsstrøm oppdages, når smelten smeltetilstanden gjennom sin egen oppvarming, og bruker det indre lysbue-slukkingsmediet for å begrense lysbuen, og fullfører dermed feilstrømavskjæringen innen den angitte tiden.

 

Derfor er ikke sikringen en "sikring" i enkel forstand, men en aktiv feilisolasjonskomponent i høyspentsystemet til nye energikjøretøyer. Utformingen må ta hensyn til både lav-drift under normale arbeidsforhold og høye-energibrytende evner under feilforhold.

 

I faktiske produkter må strukturer som EV Fuse Ceramic Body vanligvis ta hensyn til mekanisk styrke, isolasjonsytelse, varmebestandighet og intern trykkutholdenhet. Spesielt for applikasjoner med høy spenning og høy strøm vil valget av rørmateriale direkte påvirke sikkerhetsmarginen til sikringen.

 

 

Høyspentsikringer består vanligvis av en smelte, rørlegeme, lysbueslukkende fyllstoff, endelokk og forbindelsesstruktur. Under normal drift lar smelten driftsstrømmen innenfor det spesifiserte området fortsette å passere, og dets eget effekttap bør kontrolleres innenfor et rimelig område.

 

Når kretsen er alvorlig overbelastet eller kortsluttet-, vil den lokale temperaturen på smelten stige raskt, og en sikring vil oppstå.

 

Etter at smelten bryter, kan det fortsatt eksistere høy lysbueenergi i kretsen. For DC-systemer kan ikke lysbuen slukkes ved å stole på den naturlige nullkryssingen til AC, så det er nødvendig å absorbere energi, redusere lysbuetemperaturen og begrense lysbuekanalen gjennom lysbueslukkingsmaterialer.

 

Granulært lysbue-slukningsmiddel som kvartssand kan absorbere store mengder varme under smelteprosessen og bidra til å danne et smelteprodukt med høy isolasjonsstyrke, og dermed fullføre den endelige galvaniske isolasjonen.

 

Under denne prosessen påtar rørkroppen ikke bare rollen som mekanisk støtte, men må også tåle den høye temperaturen og det indre trykket som genereres under smelteprosessen. Hvis den mekaniske styrken, varmebestandigheten eller isolasjonsytelsen til rørlegemet er utilstrekkelig, kan problemer som rørbrudd, utvendig lysbue eller isolasjonssvikt oppstå selv om smelten i seg selv kan fungere normalt.

 

Derfor kan materialdesignet til den keramiske kroppen for EV-sikringer ikke bare fokusere på de mekaniske egenskapene ved normal temperatur, men må også vurdere de omfattende effektene av øyeblikkelig høy temperatur, høyspenning og lysbuepåvirkning under kortslutningsbryteprosessen.

 

 

Høyspentsikringer i nye energikjøretøyer er vanligvis installert i batteribokser,-høyspentdistribusjonsbokser eller andre steder med begrenset plass. På grunn av det høye nivået av integrering i disse områdene, vil varmespredningsforhold, installasjonsavstand og omkringliggende materialer påvirke driftsstatusen til sikringen.

 

Hvis sikringen utsettes for et miljø med høy temperatur i lang tid, må rørmaterialet ha god termisk stabilitet. Hvis materialet mykner, eldes, deformeres eller forringer isolasjonsegenskaper under vedvarende termisk påkjenning, kan sikkerhetsmarginen til hele sikringen reduseres.

 

Under feilavbrudd vil lokale temperaturer være mye høyere enn normale driftstemperaturer, så materialer må ikke bare tåle kontinuerlige driftstemperaturer, men også kortsiktige ekstreme termiske sjokk. Dette er spesielt viktig for nye energikjøretøyer fordi feilstrømmen til strømbatterisystemet kan ha et høyt energinivå.

 

Keramiske materialer har høy varmebestandighet og elektriske isolasjonsegenskaper, så de er mye brukt i rørkroppen og isolasjonsstrukturen til høyspenningssikringer. For høyspente bilsikringer kan Alumina Ceramic Tube for High Voltage EV Fuse gi bedre omfattende ytelse mellom isolasjon, varmebestandighet og mekanisk stabilitet.

 

 

 

Alumina keramikk er en vanlig type elektrisk isolerende keramisk materiale med høy isolasjonsmotstand, varmebestandighet og mekanisk styrke. I høyspenningssikringer kan alumina-keramikk brukes til å danne et stabilt isolerende rørlegeme for å gi et pålitelig innelukket rom for det indre smelte- og-slukkemediet.

 

Sammenlignet med enkelte organiske isolasjonsmaterialer har alumina-keramikk bedre dimensjonsstabilitet under høye temperaturforhold og mykner og brenner ikke like lett som brennbare polymerer. Derfor, i høyspenningssystemet til nye energikjøretøyer med høye brannsikkerhetskrav, har keramiske rørkropper visse strukturelle fordeler.

 

For sikringer med forskjellige spenningsnivåer kreves omfattende design basert på faktorer som elektrisk klaring, isolasjonsstyrke, mekanisk styrke, rørstørrelse og innvendig trykk. De spesifikke spesifikasjonene til Alumina Ceramic Tube for Electrical Automotive Fuse må samsvare med smeltestrukturen og bruddparametrene til hele sikringen, og kan ikke velges basert på rørstørrelsen alene.

 

 

 

Når du velger en høyspentsikring, må du først bestemme den maksimale driftsspenningen til systemet. Sikringens nominelle spenning skal kunne dekke den maksimale driftsspenningen til strømbatterisystemet og gi en rimelig margin for normal drift og forbigående forhold.

 

Neste er nominell strøm. Merkestrømmen velges ikke bare basert på den maksimale kontinuerlige arbeidsstrømmen til kjøretøyet. Det må også evalueres grundig basert på omgivelsestemperatur, installasjonsmetode, varmespredningsforhold, kontinuerlig arbeidstid og strømsvingninger. En for liten merkestrøm kan forårsake hyppig oppvarming eller til og med falske sikringer under normal drift, mens en for stor merkestrøm kan redusere feilbeskyttelseshastigheten.

 

Brytekapasitet er også en viktig indikator på høyspente DC-sikringer. Designere må bekrefte at sikringen trygt kan kutte feilstrømmen innenfor det spesifiserte området basert på den maksimale kortslutningsstrømmen til strømbatteriet, systemimpedans og feilkretsstruktur.

 

I tillegg er det også nødvendig å ta hensyn til tids-gjeldende egenskaper. Smeltehastighetene til forskjellige sikringer er ikke helt like, og de må velges i henhold til systemets krav for kortslutningsbeskyttelse, overbelastningsbeskyttelse og enhetskoordinasjonsbeskyttelse.

 

 

Strømbatterisystemet kan møte to unormale forhold: overbelastning og kortslutning på samme tid. Overbelastning manifesterer seg vanligvis ved at driftsstrømmen fortsetter å overskride det normale designområdet, men feilstrømmen øker relativt sakte; en kortslutning kan føre til at strømmen raskt når et høyt nivå på svært kort tid.

 

For forskjellige feiltyper må sikringer oppnå tilsvarende beskyttelsesegenskaper gjennom forskjellige sikringsdesign. Derfor må produktstrukturen som tilsvarer den keramiske kroppen for overbelastnings- og kortslutningssikring utformes sammen med smelte, fyllstoff og nominell bruddkapasitet.

 

For nye høyspenningssystemer for energikjøretøyer, må sikringer også danne et koordinert beskyttelsesforhold med kontaktorer, forhåndsladekretser, BMS og høyspentdistribusjonssystemer. Å forbedre beskyttelsesevnen til en bestemt enhet alene kan ikke erstatte beskyttelsesstrategien til hele høyspentsystemet.

 

 

En kjerneteknisk vanskelighet ved høyspennings DC-sikringer- er lysbuekontroll. Etter at smelten smelter, kan det dannes en høy-temperaturbue mellom de to bruddene. Hvis lysbuen fortsetter, kan ikke elektrisk isolasjon virkelig oppnås.

 

Det lysbueslukkende fyllstoffet og rørstrukturen bestemmer sammen kjøle-, segmenterings- og avioniseringsprosessen til lysbuen. Den stabile keramiske rørkroppen kan opprettholde integriteten til den indre strukturen under smelteprosessen, og gir et lukket og stabilt rom for bueslukkingsprosessen.

 

For DC bilsikringer må den keramiske strukturen som brukes av Ceramic for DC Automotive Fuses vanligvis matches og utformes basert på spenning, strøm, bruddkapasitet og internt trykk. Isolasjonsytelsen til materialet er bare grunnlaget, og det faktiske produktet må fortsatt verifiseres gjennom en fullstendig kortslutningstest.

 

 

Høyspentsystemet til nye energikjøretøyer har vanligvis høy likespenning, så i tillegg til overstrømsbeskyttelse, må sikringen også opprettholde tilstrekkelig isolasjonsevne under normale arbeidsforhold og etter smelting.

 

Isolasjonsdesign involverer den dielektriske styrken til selve materialet, så vel som krypeavstander, elektriske klaringer, endestrukturer og installasjonsmiljøet. Hvis høyspenningssikringen er for nær den omkringliggende metallstrukturen, eller hvis det er forurensning eller kondens på overflaten, kan den faktiske isolasjonsmarginen reduseres.

 

For isolerende keramiske strukturer som Isolerende elektrisk Steatite Ceramic Fused Body, må materialsystemet og de strukturelle dimensjonene bestemmes basert på spesifikke spenningsnivåer og miljøforhold. Nye energikjøretøyer vil også oppleve temperaturendringer, fuktighetsendringer, mekaniske vibrasjoner og veipåvirkninger under faktisk drift, så isolasjonsstrukturen må ha langsiktig-stabilitet.

 

 

 

I tillegg til ytelsen til selve sikringen, påvirker installasjonsstedet også systemsikkerheten. Høyspentsikringer bør unngås på overfylte steder, har ekstremt dårlige varmespredningsforhold eller er utsatt for mekanisk skade.

 

Hvis installasjonsplassen er nær en høyvarmekilde til strømbatteriet, må varmeledning, varmestråling og luftstrøm evalueres. For konstruksjoner som krever vedlikehold og utskifting, bør driftsområdet for vedlikeholdspersonell og høyspent sikkerhetsisolasjon også vurderes fullt ut.

 

I høyspenningsstrømdistribusjonssystemer må sikringer vanligvis legges ut sammen med kontaktorer, releer, samleskinner og tilkoblingsklemmer. For rørkonstruksjoner som Ceramic Casing for Fuse Link, påvirker det omkringliggende rommet ikke bare varmeavledningen, men er også relatert til sikker avstand under feilforhold.
 

 

Verifiseringen av høyspentsikringer for nye energikjøretøyer bør dekke både normal drift og unormale arbeidsforhold. Under normale arbeidsforhold må oppmerksomhet rettes mot temperaturøkning, kontinuerlig strømbæreevne, motstandsstabilitet og isolasjonsytelse; under unormale arbeidsforhold er det nødvendig å fokusere på å verifisere overbelastning, kortslutning, bruddkapasitet og evne til å motstå ekstreme strømmer.

 

I tillegg må miljøpålitelighetsevaluering utføres basert på det faktiske bruksmiljøet til nye energikjøretøyer, inkludert tester som høy- og lavtemperatursykluser, varme og fuktighet, vibrasjoner, mekaniske støt og-langvarig energitilførsel.

 

For produkter som bruker alumina keramiske rørkropper, er det også nødvendig å fokusere på dimensjonskonsistensen, overflatekvaliteten, mekanisk styrke og monteringspålitelighet av selve keramikken med endemetalldelene. Materialparametrene til Al2O3 Alumina Keramikkrør for høyspenningssikring kan bare virkelig gjenspeile sikkerhetsnivået til produktet hvis de er verifisert sammen med den generelle sikringsstrukturen.
 

 

Ettersom spenningsplattformen til strømbatterier fortsetter å øke, utvikler høyspentsystemer seg gradvis fra den tradisjonelle plattformen med hundrevis av volt til høyere spenningsnivåer. Høyere systemspenning kan redusere driftsstrømmen ved samme effekt, og dermed redusere ledertap i ledningsnett og samleskinner, men samtidig stiller det høyere krav til isolasjon, lysbueslukking og feilbeskyttelse.

 

En av de fremtidige utviklingsretningene for høyspentsikringer- er miniatyrisering og høy effekttetthet. Den begrensede installasjonsplassen for kjøretøyet krever at sikringen reduserer størrelsen ytterligere samtidig som den opprettholder brytekapasiteten, og forbedrer feilenergihåndteringskapasiteten per volumenhet.

 

En annen viktig retning er materialoptimalisering. Alumina keramisk isolasjonsrør for sikring krever en balanse mellom dielektrisk styrke, termisk stabilitet, mekanisk styrke og prosesskonsistens. Etter hvert som standardiseringen av nye energikjøretøysplattformer øker, vil dimensjonsnøyaktigheten og batchkonsistensen til keramiske rørkropper også bli viktige produksjonsindikatorer.

 

I tillegg vil integreringen av sikringer og-høyspente kraftdistribusjonssystemer fortsette å øke. Fremtidige løsninger for høyspenningsbeskyttelse vil ikke bare måtte vurdere individuell sikringsytelse, men også kreve system-koordinering med kontaktorer, forhåndsladekretser, BMS, høyspentforbindelser og samleskinner.

 

 

Fra et sikkerhetsdesigns perspektiv bør høyspentmaterialet for sikringsrør i det minste oppfylle flere grunnleggende krav: det har tilstrekkelig mekanisk styrke til å motstå det indre trykket som genereres av bruddprosessen; den har stabil isolasjonsytelse for å møte de langsiktige-driftskravene til høyspentsystemet; den har god varmebestandighet for å opprettholde strukturell stabilitet i unormalt høye temperaturmiljøer; den bør også ha god dimensjonskonsistens for å sikre et nøyaktig monteringsforhold mellom smelte, fyllstoff og endestruktur.

 

For høyspenningsbruk for nye energikjøretøyer er 95 % aluminiumoksyd keramisk rør for høyspenningssikring en representativ løsning for keramisk rørmateriale.

 

Den faktiske applikasjonen må fortsatt verifiseres basert på den spesifikke nominelle sikringsspenningen, merkestrømmen, kortslutningsstrømmen og den mekaniske strukturen.

 

For forskjellige typer hjelpekretser er det også forskjeller i størrelse og beskyttelsesparametere til sikringer. For eksempel er hjelpesikringer til elektriske kjøretøy med keramisk karosseri mer egnet for matching basert på driftsstrømmen, nominell spenning, installasjonsplass og andre forhold til hjelpestrømkretsen, i stedet for bare å bruke designparametrene til strømbatteriets hovedkrets.

 

 

 

Sikkerheten til høyspenningssikringer for nye energikjøretøyer bestemmes ikke av én enkelt parameter, men av smeltedesign, lysbueslukkemiddel, rørmateriale, endestruktur, installasjonsmetode og høyspentsystembeskyttelsesstrategi.

 

I høyspennings-DC-systemer må sikringer raskt begrense energien etter at en feil oppstår, samtidig som de sikrer at lysbuen som genereres under bruddprosessen ikke forårsaker sekundær skade på omkringliggende strukturer. Derfor er sam-design mellom materialer, strukturelle og elektriske parametere nødvendig.

 

For høyspente bilapplikasjoner,Keramisk aluminiumsrør for høyspente bilsikringer.-overtar ikke bare isolasjons- og mekaniske støttefunksjoner, men deltar også i hele sikringssviktenergikontrollprosessen. Etter hvert som nye energikjøretøyer utvikler seg mot høyspenning, høy effekt og høy integrasjon, vil viktigheten av dette designkonseptet på system-nivå øke ytterligere.

 

Samlet sett bør valget av høyspentsikringer ikke bare fokusere på de to grunnleggende parametrene merkespenning og merkestrøm, men må også vurdere maksimal kort-strøm, tids-strømkarakteristikk, bruddkapasitet, omgivelsestemperatur, isolasjonsavstand, installasjonssted og vedlikehold.