ईवी और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए हाई-वोल्टेज डीसी कॉन्टैक्टर को कैसे आकार दें

इलेक्ट्रिक वाहनों और ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी की बढ़ती लोकप्रियता के साथ, कुशल ईवी चार्जिंग और ऊर्जा भंडारण समाधानों की मांग में भी वृद्धि हुई है। डीसी फास्ट चार्जर का एक महत्वपूर्ण तत्व एक हाई-वोल्टेज डीसी कॉन्टैक्टर है। एक उचित हाई-वोल्टेज डीसी कॉन्टैक्टर चुनने से यह सुनिश्चित करने में मदद मिलती है कि बिजली हस्तांतरण सुरक्षित और कुशल है।

इस गाइड में, हम उन कारकों पर चर्चा करेंगे जिन्हें आपको हाई-वोल्टेज डीसी कॉन्टैक्टर को आकार देते समय ध्यान में रखना चाहिए।

हाई-वोल्टेज डीसी कॉन्टैक्टर क्या करता है

डीसी कॉन्टैक्टर का उपयोग आपके बैटरी पैक और लोड (ईवी ड्राइव इन्वर्टर या स्थिर स्टोरेज रैक में पीसीएस) के बीच बिजली प्रवाह में किया जाता है। यह स्पष्ट है कि यह सर्किट को खोलने और बंद करने में सक्षम होना चाहिए। ऐसा करने की भौतिकी ही डीसी संपर्ककर्ता को कठिन बनाती है।

एक एसी सर्किट में, करंट एक सेकंड में 100 या 120 बार शून्य हो जाता है, इस प्रकार चाप विलुप्त होने के लिए प्राकृतिक अवसर प्रदान करता है। DC करंट के साथ ऐसा नहीं होता है. डीसी सर्किट में अलग-अलग संपर्कों के बीच बना एक चाप तब तक बना रहता है जब तक कि कोई बाहरी बल (चुंबकीय विस्फोट, संपर्क ज्यामिति, या यहां तक ​​कि संपर्ककर्ता का बाधित डिज़ाइन) इसे सिस्टम से हटा नहीं देता है। यही कारण है कि आप डीसी संपर्ककर्ता की क्षमताओं को परिभाषित करने के लिए केवल एसी वर्तमान रेटिंग का उपयोग नहीं कर सकते हैं।

एक विशिष्ट ईवी या ईएसएस आर्किटेक्चर में, आपको आमतौर पर तीन संपर्ककर्ता भूमिकाएँ दिखाई देंगी:

• मुख्य सकारात्मक और नकारात्मक संपर्ककर्ता: यह संपर्ककर्ताओं का एक सेट है जो सभी पैक करंट को ले जाता है और बैटरी के लिए प्राथमिक अलगाव के रूप में कार्य करता है।

• प्रीचार्ज कॉन्टैक्टर: एक निम्न-रेटेड कॉन्टैक्टर, आम तौर पर एक अवरोधक के साथ, कैपेसिटिव लोड में प्रारंभिक बंद होने पर मुख्य कॉन्टैक्टर में इनरश करंट को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

• फास्ट-चार्ज या सहायक संपर्ककर्ता: ईवी और हाइब्रिड ईएसएस सिस्टम में पाए जाते हैं जहां एक अतिरिक्त वर्तमान पथ को स्वतंत्र रूप से स्विच किया जाना चाहिए।

डीसी संपर्ककर्ताओं का आकार केवल नाममात्र पैक वोल्टेज पर नहीं होना चाहिए। बैटरी वोल्टेज पूरे स्टेट-ऑफ़-चार्ज रेंज में बदलता है; इस प्रकार, आपको अधिकतम पैक वोल्टेज को संभालने की क्षमता सुनिश्चित करने के लिए कॉन्टैक्टर रेटेड वोल्टेज का उपयोग करना होगा, जो चार्जिंग या संतुलन के दौरान भी हो सकता है।

किसी संपर्ककर्ता को चुनने से पहले आपको मुख्य विद्युत पैरामीटर्स को परिभाषित करना होगा

सिस्टम वोल्टेज बनाम रेटेड इन्सुलेशन वोल्टेज बनाम ऑपरेटिंग वोल्टेज

केवल अपने नाममात्र पैक वोल्टेज के अनुसार आकार न लें। बैटरी वोल्टेज चार्ज की स्थिति वाली विंडो में घूमता है, इसलिए आपको पैक में मौजूद अधिकतम वोल्टेज को कवर करने के लिए संपर्ककर्ता के रेटेड वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जिसमें संतुलन की स्थिति और चार्ज समाप्ति भी शामिल है।

• अपने आर्किटेक्चर के साथ वोल्टेज वर्ग का मिलान करें: 400V प्लेटफ़ॉर्म के लिए आपको 450 से 750 VDC पर रेट किए गए संपर्ककर्ताओं का उपयोग करना होगा। हालाँकि, 800V प्लेटफ़ॉर्म के लिए संपर्ककर्ता 900-1000VDC वर्ग के होंगे; 1500VDC पर काम करने वाले यूटिलिटी-स्केल ईएसएस स्ट्रिंग्स को इस स्तर पर काम करने के लिए उसी वर्ग के संपर्ककर्ताओं की आवश्यकता होती है, जिन्हें रेट किया गया है और परीक्षण किया गया है।

• ऑपरेटिंग रेटिंग से अलग से ढांकता हुआ झेलने की रेटिंग की जाँच करें: एक संपर्ककर्ता के इन्सुलेशन को केवल स्थिर अवस्थाओं का ही नहीं, बल्कि ओवरवॉल्टेज ट्रांज़िएंट का भी विरोध करना चाहिए।

चिनहाउ के CHC6 सीरीज HVDC कॉन्टैक्टर्स इस रेंज को सीधे कवर करते हैं, 1500VDC तक रेट किए गए मॉडल आपको कस्टम पार्ट में मजबूर किए बिना ऑटोमोटिव और ग्रिड-स्केल वोल्टेज क्लास दोनों का समर्थन करते हैं।

सतत वर्तमान रेटिंग

आपकी निरंतर वर्तमान रेटिंग को सबसे खराब यथार्थवादी परिचालन स्थिति को प्रतिबिंबित करने की आवश्यकता है, न कि औसत को। देखो:

• नाममात्र लोड करंट: सिस्टम द्वारा खींचा गया करंट जब यह सामान्य और स्थिर स्थिति में होता है।

• पीक या सर्ज करंट: त्वरण, पुनर्योजी ब्रेकिंग या तीव्र चार्जिंग घटनाओं की अवधि के दौरान देखी जाने वाली क्षणिक धाराएं।

• कर्तव्य चक्र: लोड अवस्था में संपर्ककर्ता के बंद होने की आवृत्ति और अवधि। एक इलेक्ट्रिक वाहन मुख्य संपर्ककर्ता का कर्तव्य चक्र कई घंटों तक चल सकता है, जबकि ऊर्जा भंडारण प्रणाली संपर्ककर्ता का कर्तव्य चक्र कई दिनों तक निरंतर चल सकता है।

• परिवेश तापमान व्युत्पन्न: निर्माता व्युत्पन्न वक्र प्रकाशित करते हैं क्योंकि संपर्क प्रतिरोध और थर्मल अपव्यय बाड़े के तापमान के साथ बदलते हैं। 25°C पर 300A के लिए रेट किया गया एक कॉन्टैक्टर आवश्यक रूप से उस रेटिंग को सीलबंद 60°C बैटरी डिब्बे के अंदर नहीं रखेगा।

वर्तमान क्षमता बनाना और तोड़ना

यह वह जगह है जहां बहुत सारे आकार गाइड कम हो जाते हैं, और यह वही जगह है जहां क्षेत्र में कम आकार वाले संपर्ककर्ता विफल हो जाते हैं।

• कॉन्टैक्टर का प्रवाहित प्रवाह वह विद्युत प्रवाह है जो उपकरण स्थिर बंद होने के दौरान प्रवाहित करता है ।

• कॉन्टैक्टर का इंटरप्टिंग करंट वह करंट है जिसे कॉन्टैक्टर को कॉन्टैक्ट्स पर वेल्ड किए बिना या चाप के गठन के बिना सुरक्षित रूप से बाधित करने की आवश्यकता होती है।

• शॉर्ट सर्किट इंटरप्टिंग रेटिंग इस बात की जानकारी देती है कि संपर्ककर्ता अपने सामान्य परिचालन करंट की तुलना में बहुत अधिक फॉल्ट करंट को बाधित करते समय कैसा प्रदर्शन करता है।

यदि आपकी व्यवधान रेटिंग आपकी गलती के वर्तमान परिदृश्य से मेल नहीं खाती है, तो आप एक ऐसे संपर्ककर्ता के साथ समाप्त हो जाते हैं जो वेल्ड ठीक उसी समय बंद हो जाता है जब आपको इसे खोलने की आवश्यकता होती है। यही वह परिदृश्य है जिससे प्रत्येक बीएमएस इंजीनियर बचना चाहता है।

यांत्रिक और विद्युत जीवन (साइकिल रेटिंग)

संपर्ककर्ता डेटाशीट में दो जीवन आंकड़े सूचीबद्ध होते हैं: यांत्रिक जीवन (विद्युत भार के बिना संचालन) और विद्युत जीवन (रेटेड वर्तमान स्विच करते समय संचालन)। इसे अपने वास्तविक एप्लिकेशन से मिलाएं। एक ईवी जो अपने मुख्य संपर्ककर्ता को दिन में दर्जनों बार चक्रित करती है, उसे एक स्थिर ईएसएस इकाई की तुलना में एक अलग जीवन रेटिंग की आवश्यकता होती है जो एक बार बंद हो सकती है और हफ्तों तक बंद रह सकती है।

आक्रमण और प्रीचार्ज स्थितियों के लिए आकार निर्धारण

किसी भी ईवी इन्वर्टर और किसी भी ईएसएस बिजली रूपांतरण प्रणाली में, लोड साइड पर डीसी-लिंक कैपेसिटर मौजूद होते हैं। मुख्य संपर्ककर्ता को बिना चार्ज किए गए कैपेसिटर बैंक से सीधे कनेक्ट करने से इनरश करंट स्पाइक होता है, जो कुछ मिलीसेकंड के लिए आपके नियमित ऑपरेटिंग करंट से दस गुना या अधिक होता है। इनरश करंट स्पाइक की यह मात्रा कॉन्टैक्टर पर संपर्क बिंदुओं को वेल्डिंग करने में सक्षम है, जिसमें इनरश करंट स्पाइक को झेलने की क्षमता नहीं है।

प्रीचार्ज सर्किट होने का कारण यह इनरश करंट स्पाइक है, जिसे कम-रेटिंग कॉन्टैक्टर कॉन्टैक्टर के साथ श्रृंखला में प्रीचार्ज रेसिस्टर होने के कारण झेलने में सक्षम है।

• प्रीचार्ज रेसिस्टर और कॉन्टैक्टर को एक साथ आकार दें: रेसिस्टर करंट प्रवाह को प्रतिबंधित करता है, जबकि किसी खराबी की स्थिति में प्री-चार्ज सर्किट को बाधित करने की आवश्यकता होने पर कॉन्टैक्टर को शेष करंट के लिए पर्याप्त व्यवधान क्षमता की आवश्यकता होती है।

• प्रीचार्ज समय को सिस्टम पैरामीटर के रूप में सेट करें, बाद में नहीं: यदि बहुत तेज़ है, तो मुख्य संपर्ककर्ता सुरक्षित नहीं हो सकता है। यदि बहुत धीमा है, तो यह संपूर्ण स्टार्ट-अप प्रक्रिया में देरी करता है।

• अपने मुख्य ठेकेदार की रेटिंग सत्यापित करें, मान लें कि प्रीचार्ज पहले ही पूरा हो चुका है: यदि आपके डिज़ाइन की वास्तुकला मुख्य ठेकेदार को कच्चे इनरश करंट से अलग करती है, तो इस परिदृश्य के लिए मुख्य संपर्ककर्ता को बड़ा न करें। यह अति-डिज़ाइन होगा और अतिरिक्त लागत का बोझ होगा।

आर्क दमन और संपर्क सामग्री चयन

400V पर DC चाप को बाधित करना, 1000V या 1500V को तो छोड़ ही दें, केवल बड़े संपर्कों के लिए नहीं, बल्कि जानबूझकर डिजाइन की आवश्यकता होती है।

• ब्लो-आउट डिज़ाइन चाप को तेजी से बढ़ाने और फैलाने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं और अधिकांश ऑटोमोटिव और ईएसएस-गुणवत्ता वाले एचवीडीसी संपर्ककर्ताओं में आम हैं।

• भली भांति बंद करके सील किए गए और सिरेमिक-सीलबंद संपर्ककर्ता संपर्क कक्ष को परिवेशी प्रदूषण और नमी से अलग रखते हैं, कठोर अंडरहुड या बाहरी कैबिनेट वातावरण में जीवन का विस्तार करते हैं। चिनहाउ की सीएचसी श्रृंखला सिरेमिक-सीलबंद रिले इस श्रेणी में आती है, जो विशेष रूप से ऑटोमोटिव और उच्च-चक्र अनुप्रयोगों के लिए बनाई गई है जहां सीलिंग गुणवत्ता सेवा जीवन निर्धारित करती है।

• वेल्ड प्रतिरोध के लिए संपर्क सामग्री का चयन मायने रखता है: सिल्वर-टिन-ऑक्साइड (AgSnO₂) और सिल्वर-निकल मिश्र धातु आम विकल्प हैं क्योंकि वे बार-बार स्विचिंग के दौरान सामग्री स्थानांतरण का विरोध करते हैं, जो सीधे वास्तविक कर्तव्य चक्र के तहत विद्युत जीवन का विस्तार करता है।

पर्यावरणीय और यांत्रिक व्युत्पन्न कारक

डेटाशीट रेटिंग मानक परीक्षण स्थितियों को मानती हैं। आपका इंस्टॉलेशन लगभग निश्चित रूप से उनसे बिल्कुल मेल नहीं खाता है।

• परिवेश और बाड़े का तापमान: बैटरी पैक और ईएसएस कैबिनेट बहुत गर्म हो सकते हैं। अपने स्वयं के अपेक्षित ऑपरेटिंग तापमान के लिए निर्माता द्वारा प्रदान किए गए व्युत्पन्न ग्राफ़ का उपयोग करें, न कि परिवेश के तापमान का।

• ऊंचाई व्युत्पन्न: उच्च ऊंचाई पर कम वायु घनत्व के कारण ढांकता हुआ ताकत कम हो जाती है और छत पर सौर पैनलों और पहाड़ी क्षेत्र ईएसएस प्रणालियों के साथ-साथ ऊंचाई पर चलने वाले ईवी वाहनों के लिए महत्वपूर्ण है। जिन संपर्ककर्ताओं को समुद्र स्तर पर संचालन के लिए रेट किया गया है, उन्हें 2000 मीटर से अधिक वोल्टेज घटाने की आवश्यकता हो सकती है।

• कंपन और झटका: ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों में, संपर्ककर्ताओं को कुछ कंपन विशिष्टताओं को पूरा करना होता है, जबकि ईएसएस उपकरणों में उनके स्थान के आधार पर झटके और भूकंपीय घटनाओं के संबंध में अन्य विचार होते हैं।

• प्रवेश सुरक्षा (आईपी रेटिंग): ईवी, बैटरी पैक और आउटडोर ईएसएस कैबिनेट के अंडरहुड डिब्बों के लिए, अलग-अलग आवश्यकताएं हैं। यह पुष्टि की जानी चाहिए कि संपर्ककर्ताओं की आईपी रेटिंग उनकी वास्तविक स्थापना साइट से मेल खाती है।

ईवी अनुप्रयोगों के लिए डीसी संपर्ककर्ताओं को आकार देना

जैसे-जैसे बैटरी की उम्र बढ़ती है और इसका आंतरिक प्रतिरोध बदलता है, ईवी पावरट्रेन संपर्ककर्ताओं को एक विस्तृत वोल्टेज विंडो के साथ संयुक्त रूप से बार-बार, उच्च-चक्र स्विचिंग के माध्यम से रखता है।

• मुख्य पैक संपर्ककर्ता (सकारात्मक और नकारात्मक): आपके ड्राइव इन्वर्टर की अधिकतम संभव अधिकतम निरंतर डिस्चार्ज वर्तमान आवश्यकता का आकार, जिसमें कोई भी पुनर्योजी ब्रेकिंग करंट शामिल है जो दूसरी दिशा में प्रवाहित होता है लेकिन अभी भी रेटिंग के भीतर है।

• प्रीचार्ज कॉन्टैक्टर: मुख्य कॉन्टैक्टर की रेटिंग के कुछ सामान्य प्रतिशत के बजाय विशेष रूप से आपके इन्वर्टर के डीसी लिंक कैपेसिटेंस का आकार।

• फास्ट-चार्जिंग पथ: फास्ट चार्जिंग के दौरान, लंबी अवधि के लिए सामान्य ऑपरेशन की तुलना में करंट बहुत अधिक होता है, जिससे थर्मल चक्र अकेले अधिकतम करंट से अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।

• बीएमएस और फ़्यूज़ सुरक्षा के साथ समन्वय: आपके संपर्ककर्ता की व्यवधान क्षमता को आपके पैक फ़्यूज़ से लड़ने के बजाय उनके साथ सहयोग करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। यदि आपके फ़्यूज़ खराबी को जल्दी ठीक नहीं कर पाते हैं, तो आपके संपर्ककर्ता को ओवरलोड करंट को बाधित करने की आवश्यकता हो सकती है।

ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए डीसी संपर्ककर्ताओं का आकार (बीईएसएस/सौर)

ईएसएस अनुप्रयोग एक प्रमुख मामले में ईवीएस से भिन्न हैं: कर्तव्य चक्र। एक स्थिर बैटरी संपर्ककर्ता प्रतिदिन दर्जनों बार साइकिल चलाने के बजाय अक्सर एक बार बंद होता है और घंटों या दिनों तक बंद रहता है।

• पीवी स्ट्रिंग और कंबाइनर बॉक्स कॉन्टैक्टर बनाम बैटरी-साइड कॉन्टैक्टर: शॉर्ट सर्किट के दौरान पीवी स्ट्रिंग्स और बैटरी पैक के व्यवहार में अंतर के कारण सर्किट के सौर पक्ष पर मौजूद गलती की स्थिति बैटरी पक्ष पर मौजूद लोगों से भिन्न होती है।

• निरंतर ड्यूटी रेटिंग यहां चक्र जीवन से अधिक मायने रखती है: यह महत्वपूर्ण है कि ठेकेदार स्विचिंग चक्र के संदर्भ में उच्च रेटिंग के बजाय समापन की निरंतर अवधि को संभाल सके।

• SCADA और आपातकालीन शटडाउन सिस्टम के साथ समन्वय: ग्रिड-बंधे इंस्टॉलेशन के लिए कुछ प्रकार की तेज़ शटडाउन क्षमता की आवश्यकता होगी। आपके संपर्ककर्ता आकार मानदंड को डिज़ाइन करते समय इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

• समानांतर स्ट्रिंग स्विचिंग: यदि बैटरी के दो या दो से अधिक तार एक ही बस से जुड़े हुए हैं, तो स्ट्रिंग के बीच समान रूप से विभाजित कुल सिस्टम करंट के बजाय लोड असंतुलन को ध्यान में रखना आवश्यक होगा।

चरण-दर-चरण आकार चेकलिस्ट

• चरण 1: वोल्टेज विंडो परिभाषा - किसी भी ओवरवॉल्टेज सहित, संपूर्ण स्टेट-ऑफ़-चार्ज रेंज में न्यूनतम और अधिकतम पैक वोल्टेज निर्धारित करें।

• चरण 2: सतत और पीक करंट - पुनर्जनन, तेज़ चार्ज करंट, या समानांतर स्ट्रिंग के साथ किसी भी लोड-साझाकरण परिदृश्य को ध्यान में रखें।

• चरण 3: व्यवधान क्षमता - अपनी गलती से वर्तमान परिदृश्य का निर्धारण करें और आप किसी भी फ्यूज या ब्रेकर सुरक्षा अपस्ट्रीम के साथ कैसे समन्वय करते हैं।

• चरण 4: ड्यूटी चक्र और चक्र जीवन लक्ष्य - पूरे सेवा जीवन में अपनी अनुमानित स्विचिंग आवृत्ति के सापेक्ष संपर्ककर्ता का चक्र जीवन निर्धारित करें।

• चरण 5: पर्यावरणीय विचलन - परिवेश के तापमान, ऊंचाई और घेरे संबंधी विचारों को ध्यान में रखें।

• चरण 6: कुंडल और नियंत्रण वोल्टेज - सुनिश्चित करें कि यदि आवश्यक हो तो आपके मौजूदा लो-वोल्टेज बुनियादी ढांचे और किसी भी पीडब्लूएम कॉइल के साथ संगतता है।

• चरण 7: प्रमाणन की आवश्यकता - सुनिश्चित करें कि आपके द्वारा चुना गया संपर्ककर्ता आपके अंतिम बाज़ार अनुप्रयोग के लिए प्रासंगिक मानकों के अनुसार प्रमाणित है। विचार करने के लिए विशिष्ट प्रमाणन यूएल 2202 / यूएल 2231 (ईवी चार्जिंग सिस्टम) / आईईसी 60947-4-1 / आईईसी-संबंधित संपर्ककर्ता मानक / आईएसओ 6469 (ईवी विद्युत सुरक्षा) होंगे।

निष्कर्ष

डीसी संपर्ककर्ता संपूर्ण ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए अंतिम द्वारपाल और भौतिक अवरोधक के रूप में कार्य करता है। इस उपकरण का चयन करते समय, आपको वोल्टेज स्पाइक्स, द्वि-दिशात्मक दोष धाराओं और पर्यावरणीय सीलिंग पर सावधानीपूर्वक विचार करना चाहिए।

सुरक्षा के लिए, चिनहाउ उच्च-मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए सौर प्रणाली और ऊर्जा भंडारण संपर्ककर्ताओं की एक व्यापक श्रृंखला बनाती है। अपने अगले प्रोजेक्ट के लिए अनुकूलित हाई-वोल्टेज स्विचिंग समाधान के लिए अभी हमसे संपर्क करें ।

पूछे जाने वाले प्रश्न

ईवी बैटरी पैक कॉन्टैक्टर के लिए मुझे किस वोल्टेज रेटिंग की आवश्यकता होगी?

एक इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) बैटरी पैक कॉन्टैक्टर को एक वोल्टेज रेटिंग की आवश्यकता होती है जो आपके बैटरी सिस्टम के अधिकतम कार्यशील वोल्टेज का कम से कम 1.25 गुना हो, जो आमतौर पर 500V से 1000V DC या इससे अधिक होती है।

मैं डीसी संपर्ककर्ता के लिए निरंतर वर्तमान रेटिंग की गणना कैसे करूं?

डायरेक्ट करंट (डीसी) कॉन्टैक्टर के लिए आवश्यक निरंतर वर्तमान रेटिंग की गणना करने के लिए, अपने लोड के सामान्य ऑपरेटिंग करंट को 1.25 से 1.50 के सुरक्षा और कर्तव्य कारक से गुणा करें, और फिर तापमान और ऊंचाई के लिए व्युत्पन्न कारक लागू करें।

क्या मैं ईवी और स्थिर ईएसएस अनुप्रयोगों दोनों के लिए एक ही संपर्ककर्ता का उपयोग कर सकता हूं?

हां, आप अक्सर इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) और स्थिर ऊर्जा भंडारण प्रणाली (ईएसएस) दोनों अनुप्रयोगों के लिए एक ही संपर्ककर्ता मॉडल का उपयोग कर सकते हैं, बशर्ते संपर्ककर्ता की निरंतर धारा, अधिकतम सिस्टम वोल्टेज और ब्रेकिंग क्षमता दोनों प्रणालियों की आवश्यकताओं के साथ संरेखित हो।