سرعت و تنوع برق‌رسانی در بسیاری از جنبه‌های زندگی روزمره ما، به دلیل هم‌گرایی عوامل متعدد، ادامه دارد. اینها شامل افزایش منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی از پانل‌های فتوولتائیک و نیروی باد از طریق توربین‌های بزرگ همراه با باتری‌های قابل شارژ با چگالی بالاتر و کم‌هزینه برای ذخیره‌سازی، سیستم‌های پیچیده مدیریت باتری برای نظارت بر شارژ/دشارژ آنها و اینورترها برای تبدیل ذخیره‌شده است. انرژی به توان قابل استفاده تبدیل شود.

ما شاهد گستره وسیعی از کاربردها هستیم، از تاسیسات بسیار قابل مشاهده در مقیاس شبکه و کاربردهای اداری و مسکونی با اندازه متوسط ​​تا افزایش استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و شارژرهای آنها (شکل 1) و حتی نقش های کمتر قابل مشاهده مانند پروپان . لیفتراک صنعتی رایگان. اندازه و دامنه این سیستم ها از مقیاس وسیع و منطقه ای تا بسیار متمرکز و محلی است.

شکل 1 : این ردیف از ایستگاه های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی شاهدی بر نفوذ بیشتر نیروی برق در زندگی روزمره و چالش های مرتبط با آن است

صرف نظر از اندازه یا دامنه یک پروژه، یک حقیقت وجود دارد که هر مهندس با هر تجربه دنیای واقعی آن را می داند: این اجزای کمتر قابل مشاهده و کمتر جذاب هستند که اغلب تفاوت بین سیستمی را ایجاد می کنند که تا حدی کار می کند اما دارای آن است. کاستی های متعدد و مسائل مربوط به عملکرد، در مقابل یکی که محکم، محکم، قابل اعتماد است و همچنین استانداردهای ایمنی و نظارتی حاکم بر عملکرد آن را برآورده می کند.

قطعات با عملکرد دقیق – مانند پانل‌های خورشیدی، توربین‌های آسیاب بادی، سیستم‌های مدیریت باتری (BMS) و اینورترهای برق – بیشتر تلاش و توجه طراحی را به خود جلب می‌کنند. مردم حتی تا حدودی آنها را به دلیل شهرت بالایشان می شناسند. با این وجود، واقعیت این است که برای یک سیستم کامل و به درستی به اجزای “کوچکتر” بیشتری نیاز است. به عنوان مثال، علاوه بر بلوک های اصلی یک نصب متوسط ​​اینورتر خورشیدی ( شکل 2 ) ، عملکردهای کوچکتر و حیاتی مورد نیاز است.

شکل 2 : یک نصب اولیه اینورتر خورشیدی دارای بلوک های کاربردی بزرگ و عملکردهای کوچکتر و در عین حال حیاتی است. (منبع: TE Connectivity )

دو تا از اینها عبارتند از:

• کنتاکتورها (دایره نارنجی 3) کلیدهای روشن/خاموش با ظرفیت بالا و قابل کنترل الکتریکی (شبیه به رله) هستند که برای توزیع برق، عملکرد کلید اصلی و کنترل کلی استفاده می شوند. کنتاکتور امکان سوئیچ و کنترل مسیرهای برق را فراهم می کند.
• فیلترهای EMI (دایره نارنجی 4) تضعیف مورد نیاز تداخل حالت مشترک و حالت دیفرانسیل و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را فراهم می کند، که به طور اجتناب ناپذیری توسط اینورترهای سوئیچینگ برق ایجاد می شود. بدون این فیلترها، سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) تداخل بیش از حد ایجاد می‌کنند که نه تنها بر عملکرد آن بلکه بر سیستم‌های مجاور نیز تأثیر می‌گذارد و همچنین احتمالاً گواهینامه را تا حد محدودیت‌های نظارتی شکست می‌دهد.

در حالی که این پیمانکاران و فیلترها دارای نمودارهای شماتیک و عملکردهای مشابه مشابه خود در سیستم کم مصرف هستند، شباهت ها به همین جا ختم می شود ( شکل 3 و 4 ).

شکل 3 : کنتاکتور یک کلید ولتاژ/جریان بالا با قابلیت کنترل الکتریکی است، شبیه به یک رله، که برای هدایت برق استفاده می شود

شکل 4 : فیلترهای EMI در پیکربندی های دو مرحله ای و تک مرحله ای ارائه می شوند و برای کاهش تداخل حالت مشترک و دیفرانسیل و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) ضروری هستند. (منبع: موزر الکترونیک)

قطعات باید از نظر فیزیکی قابل توجه تر باشند، تماس ها و اتصالات داخلی و خارجی قوی تری داشته باشند، از مواد مختلف و آبکاری تماسی استفاده کنند و برای جابجایی ناهموار و تاسیسات در معرض دید مناسب باشند. با توجه به ولتاژها و جریان های بالاتر، نگرانی های مربوط به فرسایش تماسی، گرمایش موضعی، و جرقه زدن و جرقه زدن ولتاژ بالا وجود دارد که می تواند عملکرد را کاهش دهد یا باعث خرابی کامل شود.

نگاهی دقیق تر به یک کنتاکتور و یک فیلتر حسی از این عملکردها را در کاربردهای با قدرت بالاتر ارائه می دهد.

سری کنتاکتورهای DC ولتاژ بالا ECK150/200/250 از TE Connectivity (TE) برای کنترل در ایستگاه‌های شارژ EV، اینورترهای خورشیدی، سیستم‌های ذخیره انرژی باتری، وسایل نقلیه هدایت‌شونده خودکار (AGV) و لیفتراک‌های باتری‌دار طراحی شده‌اند (شکل ) 5 ). واحدها را می توان برای ولتاژ قطع DC در 1000VDC و جریان قطع 2000A (هر دو حداکثر) با جریان حمل پیوسته 250A استفاده کرد.

برای دستیابی به این عملکرد، آنها در محفظه های استوانه ای مهر و موم شده با استفاده از فناوری سرامیکی بسته بندی می شوند و آنها را ایمن و قابل اعتماد می کند.

شکل 5 : سری کنتاکتورهای DC ولتاژ بالا ECK150/200/250 از فناوری آب بندی سرامیکی برای قابلیت اطمینان در شرایط چالش برانگیز استفاده می کنند. (منبع: موزر الکترونیک)

طول پیمانکاران 52 میلی‌متر با قطر 56 میلی‌متر در حالی که تمام تأییدیه‌های مربوطه UL، CE و CCC را رعایت می‌کنند. به عنوان یک مزیت دیگر، فعال‌کننده «اقتصادی‌کننده» مدوله‌شده با عرض پالس داخلی به این معنی است که با وجود درجه‌بندی‌های ولتاژ/جریان بالا، توان نگه‌داری کنتاکتور مورد نیاز فقط 1.7 وات است که انرژی تلف شده و اتلاف حرارتی را به حداقل می‌رساند.

سری فیلترهای EMI سه فاز با کارایی بالا Corcom AHV ، همچنین از TE Connectivity، ماژول هایی با ولتاژ نامی تا 760VAC و درجه جریان تا 1000A هستند. آنها دارای یک پیکربندی دلتای تک مرحله ای یا دو مرحله ای در یک قفسه کتاب جمع و جور یا طراحی شاسی، همراه با ردپایی کوچک برای صرفه جویی در فضا و هزینه ها هستند ( شکل 6 ). کوچکترین واحد (7A) تقریباً 300 میلی متر عمق × 140 میلی متر ارتفاع × 70 میلی متر عرض دارد در حالی که ابعاد مربوط به بزرگترین واحد (180 A) 310 × 265 × 165 میلی متر است.

شکل 6 : سری Corcom AHV از فیلترهای سه فاز EMI با کارایی بالا در مدل های تک مرحله ای یا دو مرحله ای برای ارائه سطوح مختلف کاهش نویز موجود است. (منبع: موزر الکترونیک)

آنها برای مبدل/اینورترهای انرژی تجدیدپذیر، امکانات شارژ EV، و سایر تجهیزات و دستگاه های صنعتی مناسب هستند. آن‌ها در پیکربندی‌های تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای در دسترس هستند تا اهداف مورد نیاز سرکوب EMI را برآورده کنند. به عنوان مثال، واحد قفسه کتاب 75-A تک مرحله ای با ورودی و خروجی بلوک ترمینال دارای این تلفات درج حالت مشترک و حالت دیفرانسیل در دسی بل است ( شکل 7 ):

شکل 7 : تضعیف حالت مشترک و دیفرانسیل (بر حسب دسی بل) از 0.01 تا 30 مگاهرتز برای فیلتر 75A تک مرحله ای Corcom سری AHV بالا است.

 ( شکل 8 )در مقابل، واحد قفسه کتاب دو مرحله ای مربوطه 75A دارای تضعیف بالاتری برای هر دو حالت در تمام فرکانس ها است.

شکل 8 : اگر تضعیف ارائه شده توسط یک واحد تک مرحله ای برای سیستم یا دستورات نظارتی کافی نباشد، واحد دو مرحله ای تقریباً 10 تا 20 دسی بل را در همان طیف فرکانسی اضافه می کند. (منبع: TE Connectivity)

در حالی که بلوک های عملکردی با مشخصات بالاتر یک سیستم BESS یا کوچکتر بسیار مهم هستند، برای طراحان نیز مهم است که هنگام انتخاب اجزای غیرفعال و کمتر قابل مشاهده مانند کنتاکتورها، فیلترهای EMI و حتی اتصالات توجه کنند. انتخاب دستگاه‌هایی که درجه‌بندی‌های لازم یا ناهمواری مکانیکی یا الکتریکی، مکانیکی یا محیطی را ندارند، منجر به نقص‌های عملکردی فوری، مسائل نظارتی و نگرانی‌های کوتاه‌مدت و بلندمدت قابلیت اطمینان می‌شود. TE Connectivity طیف کاملی از محصولات را در طیف گسترده‌ای از رتبه‌بندی‌ها و عوامل شکلی ارائه می‌کند تا این نیازها را برآورده کند و قطعات بزرگ و کوچک را برای سیستم‌های ذخیره‌سازی و تحویل انرژی موفق پر کند.