Elektromos jármű akkumulátorok védelmét ellátó DC kontaktor megszakítóképesség-vizsgálata
Az utóbbi években egyre nagyobb teret nyernek a villamos meghajtású járművek. Ezen járművek több szempontból is kritikusak tudnak lenni, hisz a nagyobb térhódításhoz, menetidőhöz, illetve távolság megtételhez egyre nagyobb akkumulátorokra van szükség. Az akkumulátorokon keresztülfolyó nagy áramerősség jelenti a legkritikusabb részt, hisz bármiféle baleset esetén (például tűzeset, sokezer amperes zárlat vagy egyéb baleset) a kontaktor biztonsági elválasztó funkciót tölt be. Feladata, hogy megszakítsa az áramkört és a nagy áram és feszültség miatt esetlegesen kialakuló villamos ívet kioltsa, ezáltal elhárítsa az életveszélyt, és biztonságossá tegye a gépjárművet mind az utasok, mind pedig a mentésre érkező személyzet részére.
Mindezen eszközök vizsgálata előtt szükséges, az alábbi és a hozzájuk kapcsolódó ismeretek elsajátítása: kisfeszültségű kapcsolókészülékek, egyenáramú kapcsolás, járműakkumulátorok és modelljeik, kontaktor szerepe, illetve a megszakítóképesség vizsgálata.
A fentiek alapján a legfontosabb vizsgálat az árammegszakító-képesség vizsgálata. Egy járműakkumulátor zárlatakor rövid időre többszáz voltos feszültség tartása mellett több ezer amper áram folyhat. Ilyen esetben a megszakítóképesség vizsgálatára a legmegfelelőbbnek a szintetikus vizsgálatot láttuk:
A szintetikus vizsgálatnak az a lényege, hogy szétválasztjuk az árammegszakítás során a nagyáramú szakaszt (érintkezők szétválásáig) és az ívoltási szakaszt (nagyfeszültségű szakasz). Egy áramgenerátor és egy feszültséggenerátor között végzünk szinkronizált átkapcsolást egy félvezetős kapcsolóval. A vizsgálatot a nagyáramú zárlattal kezdjük, amit az áramgenerátornak a zárt kapcsolók kis impedanciáján kell szolgáltatnia. Ezt követően nyitjuk a vizsgált kapcsolót, és amikor megjelenik az ívfeszültség, akkor áttérünk a nagy DC feszültségre. A specifikáció szempontjából arra van szükségünk, hogy az áramerősség nagyobb legyen, mint 1 A, U=800…1000 V-on (azaz fenn tudja tartani az ívet, amennyiben a kapcsoló nem alkalmas a megszakításra). Ehhez szükségünk van egy szinkronizáló kapcsolóra, ami észleli, ha a kapcsoló kinyílt és elkezdett égni az ív. Ilyenkor ráengedjük a nagyfeszültséget, a nagy áramot pedig le is választjuk a diódával. A szintetikus vizsgálat lényege, hogy a nagy áramnak és a nagy feszültségnek nem kell egyszerre rendelkezésre állnia.
Kutatásunk egyik legfontosabb célja, hogy detektáljuk a gyártói hibákat, az esetleges rossz metódusokat, legfőképpen azon okból kifolyólag, mivel a gyártói adatlapokon az esetek döntő többségében extrapolálással vannak feltűntetve a kontaktorok adatai a nagyobb áramokra.
A kutatás eredményeivel remélhetőleg képesek leszünk az elektromos autókhoz gyártott hibás termékek detektálására és kiszűrésére, mindezen által biztonságosabbá tehetjük vele a közlekedést és a járművet használó emberek mindennapjait.
szerző
-
Kalmár Dávid
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Cselkó Richárd
adjunktus, Villamos Energetika Tanszék