การวิเคราะห์ปัญหาการเกิดออกซิเดชันของการสัมผัสในรีเลย์พลังงานใหม่และแนวทางทางเทคนิคสำหรับการบำรุงรักษาความน่าเชื่อถือ

 

ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงสูง-สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่ โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ อุปกรณ์จัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ และระบบควบคุมพลังงานทางอุตสาหกรรม รีเลย์พลังงานใหม่มีหน้าที่รับผิดชอบในการสร้างและทำลายวงจรไฟฟ้าแรงสูง-ในปัจจุบันอย่างปลอดภัย เนื่องจากเป็นส่วนติดต่อที่สำคัญสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้า ความเสถียรของการนำไฟฟ้าของหน้าสัมผัสรีเลย์จึงส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือในการปฏิบัติงานของระบบไฟฟ้าทั้งหมด

 

เมื่ออุปกรณ์พลังงานใหม่พัฒนาไปสู่การใช้งานกลางแจ้ง ระดับการบูรณาการที่สูงขึ้น และการทำงานระยะยาว- รีเลย์จึงถูกนำมาใช้มากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ระดับสเปรย์เกลือสูง- และความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมาก สถานที่ต่างๆ เช่น โครงรถ กล่องควบคุมแรงดันไฟฟ้าสูง- ตู้เก็บพลังงานกลางแจ้ง และเขตอุตสาหกรรมชายฝั่งทะเล มีความเสี่ยงที่ความชื้น เกลือ และก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจะเข้ามาบุกรุกได้

ผลกระทบที่สำคัญที่สุดของสภาพแวดล้อมที่ชื้นต่อหน้าสัมผัสรีเลย์คือการเร่งกระบวนการออกซิเดชั่นและการกัดกร่อนบนพื้นผิวโลหะ

 

การที่พื้นผิวสัมผัสกับความชื้น ออกซิเจน และสารมลพิษในบรรยากาศ-เช่น ซัลไฟด์ - ในบรรยากาศสัมผัสกับพื้นผิวสัมผัสเป็นเวลานาน จะกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าในวัสดุโลหะ ส่งผลให้เกิดฟิล์มออกไซด์หรือผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ชั้นเหล่านี้ซึ่งมีการนำไฟฟ้าต่ำ จะเพิ่มความต้านทานต่อการสัมผัส และทำให้ความสามารถในการส่งกระแสไฟลดลง

 

ในการใช้งานพลังงานใหม่ ความต้านทานต่อการสัมผัสที่เพิ่มขึ้นอย่างผิดปกติอาจทำให้เกิดปัญหาหลายประการ ตัวอย่างเช่น การปิดวงจรไฟฟ้าแรงสูง-อาจทำให้เกิดความร้อนมากเกินไป ส่งผลให้อุณหภูมิรีเลย์สูงขึ้น วงจรตรวจจับกระแสต่ำ-อาจมีความผิดปกติของสัญญาณเนื่องจากผลของการเป็นฉนวนของฟิล์มออกไซด์ และในกรณีร้ายแรง รีเลย์อาจทำงานไม่น่าเชื่อถือ หรือระบบควบคุมอาจตีความสถานการณ์ผิดว่าเป็นความผิดปกติ

 

ด้วยเหตุนี้ ความน่าเชื่อถือของหน้าสัมผัสรีเลย์พลังงานใหม่ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับการเลือกวัสดุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการทำงาน การออกแบบการป้องกัน และ-กลยุทธ์การบำรุงรักษาในระยะยาวด้วย

 

 

 

โดยทั่วไปแล้ว หน้าสัมผัสในรีเลย์พลังงานใหม่จะใช้วัสดุที่มีธาตุเงิน- วัสดุที่เป็นทองแดง- และโครงสร้างโลหะคอมโพสิตเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับค่าการนำไฟฟ้าสูง ความต้านทานส่วนโค้ง และความต้านทานต่อการสึกหรอทางกล ตัวอย่างเช่น วัสดุหน้าสัมผัสทองแดงผสมเงิน-จะรวมค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมของเงินเข้ากับความแข็งแรงเชิงกลของซับสเตรตทองแดง เพื่อรักษาประสิทธิภาพโดยรวมที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนความถี่สูง-

 

รีเลย์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง-บางตัวใช้โครงสร้างหน้าสัมผัสแบบคอมโพสิต-เช่น หน้าสัมผัสรีเวตโลหะคู่- ซึ่งใช้ประโยชน์จากการผสมผสานของโลหะชนิดต่างๆ เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า ความต้านทานความร้อน และความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน ในการใช้งานจริง แม้ว่าวัสดุหน้าสัมผัสที่เป็นเงิน-จะมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดี แต่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของพื้นผิวยังคงสามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมที่มีกำมะถันหรือเกลือ หรือในสภาวะที่มีความชื้นสูง-

 

เมื่อมีก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในอากาศ ชั้นซิลเวอร์ซัลไฟด์อาจก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุเงิน แม้ว่ากระบวนการนี้จะไม่ลดความแข็งแรงทางกลลงอย่างรวดเร็ว-ดังเช่นในกรณีของการกัดกร่อนของโลหะทั่วไป- แต่ฟิล์มพื้นผิวที่เกิดขึ้นจะบั่นทอนการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน และทำให้ประสิทธิภาพการสัมผัสลดลง

 

สำหรับหน้าสัมผัสที่ใช้โครงสร้างคอมโพสิตทองแดงเงิน- (เช่น หน้าสัมผัสโลหะคู่ Ag/Cu) การผสมผสานของโลหะภายในจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม อย่างไรก็ตาม หากชั้นป้องกันพื้นผิวเสียหาย วัสดุทองแดงที่อยู่ด้านล่างอาจยังคงเกิดการกัดกร่อนแบบออกซิเดชันเนื่องจากการสัมผัสกับความชื้น โดยทั่วไปคอปเปอร์ออกไซด์จะมีความต้านทานไฟฟ้าสูง ซึ่งจะเพิ่มการสูญเสียทางไฟฟ้าที่ส่วนต่อประสานหน้าสัมผัสอีก

 

นอกจากนี้ ใน-วงจรควบคุมกระแสต่ำ-เช่น สายตรวจจับของระบบจัดการแบตเตอรี่- กระแสที่ไหลผ่านหน้าสัมผัสไม่เพียงพอที่จะสร้างพลังงานอาร์คเพียงพอในระหว่างการปิดเพื่อสลายฟิล์มออกไซด์ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดความผิดปกติของการสัมผัสมากขึ้น

 

 

เมื่อเกิดความผิดปกติของหน้าสัมผัสในรีเลย์พลังงานใหม่ ควรกำหนดแนวทางการดำเนินการที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากประเภทโครงสร้างของรีเลย์ สภาพแวดล้อมการทำงาน และความรุนแรงของการเกิดออกซิเดชัน แทนที่จะใช้ขนาด-ขนาด-ที่เหมาะกับ-โซลูชันทั้งหมด

 

โดยทั่วไปแล้วรีเลย์กระแสตรงแรงดันสูง-จะมีโครงสร้างที่ปิดผนึกและใช้การป้องกันแก๊สหรือสภาพแวดล้อมสุญญากาศเพื่อลดผลกระทบของการอาร์ค หากเกิดออกซิเดชันของการสัมผัสอย่างมีนัยสำคัญในรีเลย์ดังกล่าว จะต้องตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีล หากสภาพแวดล้อมการป้องกันภายในล้มเหลว การใช้ต่อไปอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่สำคัญ ดังนั้นจึงแนะนำให้เปลี่ยนใหม่ทั้งหมด

 

สำหรับรีเลย์เสริมแบบเปิด-หรือกึ่ง- ถ้าการออกซิเดชั่นของการสัมผัสมีน้อย และโครงสร้างทางกลและประสิทธิภาพทางไฟฟ้ายังคงอยู่ภายในขีดจำกัดปกติ สภาพการสัมผัสสามารถปรับปรุงได้โดยใช้เทคนิคการฟื้นฟูทางไฟฟ้าเฉพาะ ภายใต้สภาวะการทดสอบที่ได้รับการควบคุม วงจรสั้นๆ ในการสร้างและทำลายกระแสไฟฟ้าที่กำหนดสามารถสร้างส่วนโค้งจางๆ ในระหว่างการปิดหน้าสัมผัส โดยใช้ผลกระทบด้านความร้อนเพื่อขจัดส่วนหนึ่งของชั้นออกไซด์ของพื้นผิว

 

อย่างไรก็ตาม วิธีนี้เหมาะสำหรับกรณีที่เกิดออกซิเดชันเล็กน้อยเท่านั้น เนื่องจากการอาร์กยังต้องใช้วัสดุสัมผัสด้วย จึงควรหลีกเลี่ยงการใช้บ่อยครั้งเพื่อป้องกันการระเหยของการสัมผัส เพิ่มความหยาบของพื้นผิว และอายุการใช้งานลดลง

 

หากหน้าสัมผัสมีการกัดกร่อนเป็นรูพรุน สะเก็ดโลหะ หรือการเปลี่ยนสีอย่างรุนแรง ไม่แนะนำให้ทำการเจียรด้วยกลไกเป็นวิธีการแก้ไข เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมักจะมีโครงสร้างชั้นโลหะแบบพิเศษ การเจียรอาจสร้างความเสียหายให้กับชั้นโลหะมีค่าได้ ดังนั้นจึงเร่งอัตราการกัดกร่อนตามมา สำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง- ควรเปลี่ยนชุดรีเลย์ทั้งหมด

 

 

 

วัสดุหน้าสัมผัสเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อ-ความน่าเชื่อถือของรีเลย์ในระยะยาว สภาพแวดล้อมการทำงานที่แตกต่างกันจำเป็นต้องมีการผสมผสานระหว่างโลหะและการปรับสภาพพื้นผิวโดยเฉพาะ

 

หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าสีเงินมักถูกใช้เป็นวัสดุเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าใน-การสลับความถี่สูงและ-อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความน่าเชื่อถือสูง ข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่ ความต้านทานต่ำ ค่าการนำไฟฟ้าสูง และความต้านทานส่วนโค้งที่ดีเยี่ยม

 

โครงสร้างหน้าสัมผัสแบบคอมโพสิตมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันสำหรับรีเลย์ที่ต้องรับแรงกระแทกทางกลและการทำงานแบบวงจรระยะยาว- ตัวอย่างเช่น หน้าสัมผัสเงินบิเมทัลลิกใช้การผสมผสานของชั้นโลหะที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม ทำให้สามารถทนทานต่อสภาวะการทำงานที่ท้าทายที่พบในยานพาหนะพลังงานใหม่และอุปกรณ์พลังงาน

 

หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่มีความแม่นยำถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ควบคุมความแม่นยำบางอย่างเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรในระหว่างการส่งสัญญาณกระแสต่ำ- โดยทั่วไปแล้วหน้าสัมผัสเหล่านี้ต้องการมาตรฐานที่สูงขึ้นเกี่ยวกับความสะอาดของพื้นผิว ความแม่นยำของขนาด และความสม่ำเสมอของวัสดุ

 

นอกจากนี้-การใช้งานทางไฟฟ้าระดับสูงอาจใช้ระบบหน้าสัมผัสโลหะมีค่า เช่น หน้าสัมผัสโลหะมีตระกูล ซึ่งใช้ประโยชน์จากความเสถียรทางเคมีที่เหนือกว่าเพื่อลดการเสื่อมประสิทธิภาพที่เกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

 

 

 

การปรับปรุงสภาพแวดล้อมการติดตั้งและการออกแบบการป้องกันเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการลดความเสี่ยงของการเกิดออกซิเดชันของการสัมผัสมากกว่าการพึ่งพาหลัง-การซ่อมแซมความล้มเหลว

 

ขั้นแรก ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบโครงสร้างของอุปกรณ์พลังงานใหม่ ควรเพิ่มระดับการป้องกันของตู้เพื่อลดการซึมผ่านของความชื้นภายนอก โดยทั่วไปแล้ว อุปกรณ์ต่างๆ เช่น กล่องจ่ายไฟแรงดันสูง-และตู้ควบคุมการจัดเก็บพลังงานจำเป็นต้องมีความสามารถในการปิดผนึกที่แข็งแกร่ง ขณะเดียวกันก็รองรับความต้องการในการระบายแรงดันและการแลกเปลี่ยนอากาศภายในไปพร้อมๆ กัน

 

สำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานกลางแจ้งเป็นระยะเวลานาน -การออกแบบการระบายอากาศที่ทนทานต่อความชื้น- เช่น การติดตั้งส่วนประกอบที่กันน้ำ/ระบายอากาศได้ เครื่องลดความชื้น หรือ-โมดูลทำความร้อนแบบควบคุมอุณหภูมิ- สามารถใช้เพื่อรักษาความชื้นภายในให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมและลดโอกาสที่จะเกิดการควบแน่น

 

ประการที่สอง ควรใช้มาตรการป้องกันการกัดกร่อน-ที่ได้รับการปรับปรุงในระหว่างการประกอบวงจร หลังจากการบัดกรีแผงวงจร จะต้องกำจัดฟลักซ์ที่ตกค้างออกอย่างทั่วถึง และเลือกการเคลือบป้องกันที่เหมาะสมตามสภาพแวดล้อมการทำงาน ในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูง (สเปรย์เกลือ) - การป้องกันที่จุดเชื่อมต่อโลหะจะต้องได้รับการเสริมกำลัง เพื่อป้องกันความชื้นไม่ให้แทรกซึมเข้าไปในพื้นที่สัมผัสผ่านช่องว่างการเชื่อมต่อ

 

สำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีลักษณะของบริเวณชายฝั่งหรือมีความชื้นสูง สามารถเลือกวัสดุหน้าสัมผัสที่มีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่า-เช่น หมุดสัมผัสโลหะคู่หรือหน้าสัมผัสเงินคงที่-สามารถเลือกได้ขึ้นอยู่กับความต้องการของระบบเพื่อเพิ่ม-เสถียรภาพในการทำงานในระยะยาว

 

 

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของยานพาหนะพลังงานใหม่ ระบบกักเก็บพลังงาน และอุปกรณ์กริดอัจฉริยะ สภาพแวดล้อมการทำงานของรีเลย์มีความซับซ้อนมากขึ้น ส่งผลให้มีความต้องการวัสดุหน้าสัมผัสและการออกแบบโครงสร้างที่สูงขึ้น

 

แนวโน้มในอนาคตในการพัฒนารีเลย์พลังงานใหม่จะมุ่งเน้นไปที่ประเด็นสำคัญหลายประการ:

ประการแรก วัสดุหน้าสัมผัสจะยังคงพัฒนาไปสู่การกัดกร่อนและความต้านทานส่วนโค้งที่สูงขึ้น พร้อมยืดอายุการใช้งานด้วยการออกแบบวัสดุคอมโพสิต ตัวอย่างเช่น การรวมโลหะผสมเงินและวัสดุที่ทำจากทองแดง-เข้ากับเทคโนโลยีการรักษาพื้นผิวแบบพิเศษสามารถเพิ่มความเสถียรในการสัมผัสภายใต้สภาวะที่มีความชื้นสูง อุณหภูมิสูง และภาระหนัก

 

ประการที่สอง กระบวนการผลิตจะมีความแม่นยำมากขึ้น เทคนิคการขึ้นรูปขั้นสูง-เช่นการผลิต-หน้าสัมผัสโลหะคู่ที่มีหัวเย็น-สามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของขนาดและลดความแปรผันของประสิทธิภาพในระหว่างการผลิตจำนวนมาก

 

นอกจากนี้ เนื่องจากความต้องการความน่าเชื่อถือสูงในยานพาหนะพลังงานใหม่และระบบกักเก็บพลังงานมีเพิ่มมากขึ้น การออกแบบรีเลย์จะให้ความสำคัญกับ-ความน่าเชื่อถือตลอดอายุการใช้งานมากขึ้น ซึ่งครอบคลุมถึงความทนทานของวัสดุ การเสื่อมประสิทธิภาพทางไฟฟ้า และความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม

 

การทำงานที่ปลอดภัยของระบบพลังงานใหม่ต้องอาศัยความเสถียรของจุดเชื่อมต่อที่สำคัญทุกจุด ด้วยการเลือกวัสดุสัมผัสอย่างรอบคอบ เพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างการป้องกัน การเสริมสร้างการควบคุมสิ่งแวดล้อม และการสร้างระเบียบวิธีการบำรุงรักษาทางวิทยาศาสตร์รีเวท Bimetal สำหรับรีเลย์สามารถลดความเสี่ยงของการเกิดออกซิเดชันจากการสัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มความน่าเชื่อถือของรีเลย์-ในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน ดังนั้นจึงรับประกันประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เสถียรยิ่งขึ้นสำหรับรถยนต์พลังงานใหม่และอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน