一般问题

问:继电器与接触器有何区别?
答:一般说来,这两个术语表示按照相同的物理原理(利用线圈产生磁力,从而以机械方式操作导电接触件)工作的机电开关装置。术语“继电器”在各行各业中广泛地用于指代低功率和中等功率元件,而术语“接触器”则在高功率领域更为常用。不同于继电器常用的铰链式电枢设计,磁性“电机”通常通过接触器线圈体中心位置的柱塞实现。

问:新一代接触器在工作时无需充气。非充气式接触器有何优点?充气式接触器有可能发生破裂吗?
答:为了保护开关触点和快速消弥开关电弧,许多接触器都填充了加压惰性气体。通常使用氮气或氢气,也有使用 SF6(六氟化硫)的,但这主要用于工业应用。另一方面,要填充加压气体,需要在设计和制造过程中增加很多的工作,才能确保在接触器的整个生命周期可靠地保留气体。这种接触器本质上必须进行全密封,因此,当极强的电弧(如发生极高的过电流或短路情况时)在接触室内产生过大的气体压力时,它可能会发生破裂。TE 最新的接触器设计可在没有惰性气体参与的情况下工作,同时也消除了对气密密封的需要。此类设计具有环保特性、不产生污染、允许气体交换并可保持内外压力均衡,这实际上消除了在极端电弧情况下发生破裂的风险。请联系 TE Connectivity (TE) 进一步了解非充气式接触器的优点。 指向 EVC 250 视频的链接

问:高压 (HV) 继电器和接触器有哪些应用?
答:在混合动力及纯电动汽车中,高压继电器和接触器通常用于以下应用:

  • 主接触器:用于动力电池的正负线路。主接触器可用于动力电池和车辆的整个电力动力传动系统的连接与断连。
  • 预充电继电器:为保护主接触器免受过度浪涌电流冲击,结合使用预充电继电器和预充电电阻器,通常将电源逆变器的滤波电容器充电至电池电压的 90-98%。
  • 充电接触器:用于在车辆连接到充电站时建立电池充电器和动力电池之间的连接。
  • 辅助接触器:控制车辆中由高电压电池带动的其他电气负载。典型示例为全电动汽车乘客座舱的电暖气,这种情况下内燃机没有余热来给车厢供暖。

此外,汽车高电压接触器有时也用于固定系统,例如直流充电站、固定电池存储系统、不间断电源系统等等。

电气性能

问:接触器可用于哪些应用范围?
答:TE 的接触器产品组合包括满足功能最强大的电池电动汽车(峰值功率高达 500kW)需求的重载产品,以及适用于低功率串行负载和预充电应用的小型化产品。

问:接触器能够处理的持续电流是多少?
答:一般而言,载流量受限于内部热量损耗和热管理。损耗功率导致接触器内部部件温度升高并传输到外部。外部温度上升决定了接触器应用的电流限制。TE 建议接触端子最终温度不应连续超过 150°C。冷却机制的有效性取决于外部连接导体的横截面或热阻以及环境温度。热量通过电气连接传导到环境中。在恒定电流条件下,系统大约在 3 到 5 分钟后达到静止状态。 示例:连接 50mm² 汇流条后,EVC 250 接触器可在 85°C 环境温度下承载 250A 电流。如连接 125mm² 汇流条,电流限制将升至 375A。

问:接触器能够处理的过载电流是多少?
答:在短短几秒的峰值负荷下,热传递过程过于缓慢,导致端子温度无法显著变化。接触器内部的温度上升长时间持续会导致不可逆的损害。举例来说,EVC 250 接触器可承载 1,500A 电流长达 20 秒,2,000A 电流长达 5 秒。如需更多信息和支持,请联系 TE Connectivity。

问:接触器在短路时会发生什么情况?
答:发生短路时,上升的电流会产生脉冲力,这可能会超过触点的固定力。如果保险丝不能良好适应接触器的断流和载流能力,触点可能会焊接或过度电弧可能会热破坏接触器。EVC 175 接触器的载流限制为 5,000A。EVC 250 接触器的载流限制为 6,000A。在中等过流的短路情况下,由于保险丝动作时间太长,无法保护系统免遭严重损害,所以接触器必须分断过流。单个接触器在 400V 下可在几毫秒内分断高达 2,000A 的电流。由于电路中通常有两个接触器,我们建议同时打开,这会将 400V 下的分断限制提高到 6,000A。

问:线圈效率的决定因素是什么?对线圈驱动器有什么要求?
答:分离高压大触点间隙十分必要。在打开位置,保持弹簧固定电枢以提供合适的抗冲击性能。为克服这些大触点间隙和力,必须产生较高的磁通量。为获得必要的力,线圈采用了相对较低的电阻。因此,驱动器应能提供最高 6A 的电流。此类大电流只能用于闭合触点,之后必须降低电流以避免线圈过热。触点闭合且电枢处于固定位置后,保持电枢固定到位的必要磁通量将降低一个量级。可使用外部节能器或内部助力器/保持线圈结构来降低线圈功率。

问:操作带外部节能器的接触器时,最重要的是什么?
答:至少应在线圈通电 100ms 后开始操作外部节能器。对于脉冲宽度调制 (PWM),TE 建议最小频率为 20kHz。所产生的最小振荡线圈电压应始终高于指定保持电压。对于切断操作,机械系统的响应时间取决于线圈的外部端接。因此 PWM 驱动器的端接方式不应减缓触点打开速度。请参考《数据手册》中的“电路建议”。指向 EVC 250 主接触器数据手册的链接。 线圈电阻随线圈温度变化。磁力仅由线圈电流决定。如果将 PWM 设定为特定线圈电压等级,则必须考虑这些热量变化。为尽可能减小系统的热负荷,最好控制线圈电流以消除温度影响。

问:操作带有助力器线圈的接触器时,最重要的是什么?
答:助力器电子器件在有限时间内将全线圈电压施加于单独的助力器线圈。此脉冲在施加电压后立即开始。如果在助力器电子器件选通时间内未达到必要的吸合电压,接触器将不会闭合。因此,必须在 50ms 内达到最小吸合电压。保持线圈的端接使用 80V 齐纳二极管完成。可以并联安装一个额外的端接二极管。端接电压应为 Vz > 33V 以保持较短释放电压时间。

问:负载极性为何对接触器如此重要?
答:高压断流能力是通过使用与接触端子垂直放置的磁铁来实现的。两个端子从内部连接到触桥。当触桥从静止触点移开后,会产生两个电弧。在正向电流方向,磁铁将电弧偏转到外侧,使电弧快速消弥。在反向电流方向,电弧在中心融合,导致断流能力降低。

问:如果需要双向断流能力,应该怎么做?
答:如果电路中使用了两个接触器,可以将其中一个放在正向方向,另一个放在反向方向。同时打开两个接触器,两者结合的断流能力要显著优于正向方向的单个接触器。

应用建议

问:使用并非全密封的继电器或接触器时,需要考虑硅材料的哪些方面?
答:使用含硅材料或其衍生物会影响电气端子的正常工作。由于开关触点电弧中的能量,不稳定的硅分子将转化为硅化合物,堆积在触点表面并形成绝缘层。因此,TE Connectivity 强烈建议彻底测试将要使用的硅材料与触点的兼容性。如需更多信息和支持,请联系 TE Connectivity。

问:TE 是否提供针对 500VDC 以上应用的解决方案?
答:我们根据绝缘协调要求提供最高 900VDC 的解决方案。此外,TE 目前正在开发适用于高达 1000VDC 的电压等级并且符合 IEC 60664 标准的解决方案。有关详细信息,请联系 TE Connectivity。

问:如何保护线圈驱动器免受接触器线圈切断瞬变的影响?
答:最好的方法是使用与线圈驱动器并联的齐纳二极管。另请参见我们的产品目录 中“查看所有文档”下链接到各料号的“数据手册”以了解更多信息。更多信息请参见“汽车应用说明”和“继电器定义”。

问:将汇流条安装到接触器上有什么需要注意的地方?
答:请考虑最大允许扭矩并避免汇流条和接触器端子之间出现任何偏离,以确保接口压力统一。TE 建议使用锥形弹簧垫圈。安装电缆接线片时,请确保电缆未受到约束和挤压。

 

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