Selezione alta

Di Rachele Pasini | 22 giugno 2023

Di Geoff Schwartz | Responsabile dello sviluppo aziendale • Littelfuse

Il successo nel mercato globale dei veicoli elettrici dipende dalla velocità di immissione sul mercato. Tuttavia, è anche essenziale dare priorità alla qualità e alla funzionalità, che consentono un design ad alte prestazioni che conquisti la soddisfazione del cliente. Capire come scegliere i relè CC ad alta tensione può aiutare a mantenere sicuri ed efficienti i progetti di veicoli fuoristrada.

Le applicazioni per veicoli elettrici fuoristrada richiedono conoscenze sui relè CC ad alta tensione per prevenire rischi per la sicurezza e danni alle apparecchiature. Immagine gentilmente concessa da Littelfuse.

Durante l'elettrificazione della progettazione dei veicoli, gli ingegneri potrebbero incontrare applicazioni con tensioni CC più elevate di quelle a cui sono abituati. A tensioni più elevate (da 48 a 1800 V), un contattore adeguatamente selezionato può fare la differenza tra un fallimento catastrofico e un successo. Una corretta progettazione del sistema ridurrà il rischio che un relè esploda, provochi un incendio e disabiliti una funzione critica.

Gli ingegneri devono comprendere la tecnologia dei relè, le specifiche chiave e i problemi speciali delle applicazioni CC ad alta tensione. Quando si selezionano relè ad alta tensione per applicazioni EV, gli ingegneri dovrebbero considerare la levitazione, la protezione coordinata del circuito, i grafici di chiusura/interruzione, la polarizzazione ed evitare relè bistabili.

Fino a poco tempo fa, la maggior parte dei progettisti di veicoli non aveva dovuto prevedere il fenomeno della levitazione perché è raro nei sistemi CA e alle tensioni tipiche dei veicoli. Nei veicoli elettrici e nei sistemi di veicoli elettrificati, tuttavia, la necessità di commutare livelli più elevati di potenza CC aumenta il rischio di levitazione nei contattori. La levitazione può verificarsi durante una condizione di sovracorrente quando il campo magnetico creato dalla corrente è così forte da allontanare il contatto mobile dal contatto stazionario, creando archi e vibrazioni. Questi potrebbero danneggiare il relè fino al punto di un guasto catastrofico.

Questo evento pericoloso è una conseguenza della corrente che supera le specifiche del relè. Gli ingegneri devono conoscere il livello di corrente che potrebbe causare la levitazione e garantire che il circuito si apra prima che la corrente raggiunga quel punto. Gli ingegneri dovrebbero inoltre specificare una protezione del circuito a monte che funzioni abbastanza velocemente da impedire la levitazione nel relè.

Invece di un fusibile standard, che è un dispositivo termico che richiede tempo per funzionare, un modulo di sicurezza pirotecnico (PSM) offre alta velocità e può essere un'opzione migliore. A causa del costo più elevato, i PSM si limitano solitamente a proteggere la disconnessione della batteria principale.

La protezione del circuito coordinata con un relè offre un equilibrio tra scatti intempestivi del relè ed eccessivi archi di contatto. In alcune applicazioni ad alta tensione, un differenziale tipico da 4 a 5 msec potrebbe non essere sufficientemente veloce. Gli ingegneri dovrebbero ottenere i dati rilevanti dai propri fornitori per coordinare la protezione del circuito con il relè.

Inoltre, la combinazione relè-fusibile deve essere testata per verificare una forte protezione senza interventi intempestivi.

Maggiore è la tensione, maggiore sarà il numero di archi che si verificheranno e più a lungo durerà l'arco. Pertanto, i relè con tensioni nominali più elevate richiedono una superficie del contattore più ampia e una struttura più robusta, il che significa che tendono a costare di più ed essere fisicamente più grandi. Gli ingegneri possono ridurre i costi e le dimensioni specificando un relè con una potenza nominale o continua inferiore se il relè sarà sottoposto a una tensione superiore a quella nominale solo raramente. Questo è il caso se il relè non si apre o si chiude con un carico su di esso o se il veicolo viene solitamente spento prima che il relè venga aperto.

Ad esempio, un ingegnere può specificare in sicurezza un relè da 500 V o 800 V nominali se vedrà 1.000 V solo poche volte durante il suo funzionamento rispetto a migliaia di operazioni a 500 V. Nell'applicazione, il relè potrebbe stabilire o interrompere una connessione a 1000 V solo 50 volte nella sua vita operativa.

Anche se la tensione nominale massima rappresenta il limite massimo, i progettisti possono scambiare la tensione nominale con i cicli di lavoro. Per facilitare questa decisione, i progettisti possono consultare la tabella di chiusura/interruzione del produttore, che mostra il numero di cicli di chiusura/interruzione che un relè eseguirà per ciascuna combinazione di tensione e corrente.