Sponsorisé par TTI.

Polarisation dans les contacteurs CC pour les applications de véhicules électriques haute tension.

Littelfuse propose des contacteurs ou relais CC haute tension (HT) polarisés et non polarisés pour répondre à une large gamme d’exigences d’applications de véhicules électriques (VE). Adaptés à la majorité des applications HT EV, les contacteurs DC avec polarisation offrent un avantage significatif en termes de durée de vie du cycle électrique. Les relais HT sont conçus avec des éruptions magnétiques et des chambres de contact remplies de gaz, qui leur permettent de se fermer/se fermer à des tensions plus élevées. Cette note d’application traite de ces éléments de conception et de la fonctionnalité de polarisation dans les contacteurs HT DC.

Contacteurs HT polarisés et contacteurs HT non polarisés

Les contacteurs polarisés et non polarisés permettent au courant de circuler dans les deux sens. Cependant, la polarisation améliore considérablement la capacité de fermeture/déconnexion et la durée de vie des relais HT.

Les relais polarisés ont des éruptions magnétiques qui optimisent l’extinction de l’arc lorsque le courant circule de l’entrée positive (+) vers une sortie négative (-). Cela conduit à la meilleure extinction de l’arc et à la durée de vie du cycle électrique la plus longue du relais. Si le relais s’ouvre sur un circuit avec le courant inversé, sa durée de vie est considérablement réduite. Pour cette raison, les contacts sont marqués comme positifs (+) et négatifs (-) sur les relais polarisés, et une installation appropriée pour garantir le flux de courant correct est impérative.

Les relais non polarisés ont des champs magnétiques équilibrés pour éteindre l’arc avec un courant circulant dans les deux sens. Les aimants ne peuvent pas être placés aussi efficacement, ce qui provoque des arcs électriques plus importants et donc une usure plus importante et une durée de vie plus courte. L’arc électrique plus important dans les contacteurs non polarisés entraîne une réduction d’environ 50 % de la durée de vie du cycle électrique par rapport aux valeurs polarisées.

Comment les éruptions magnétiques et les chambres remplies de gaz améliorent la durée de vie d’un contacteur HT CC

Lorsqu’un relais CA s’ouvre, l’arc s’éteint rapidement, car la tension passe naturellement par le point 0 V plusieurs fois par seconde. Pour les relais CC, en revanche, la seule chose qui éteint l’arc est la résistance définie par la distance entre l’entrée et la sortie à travers le fluide dans la chambre de contact.

Pour éteindre efficacement l’arc électrique, il faut :

• Résistance des médias – Le gaz inerte à l’intérieur de la chambre de contact fournit un support énergétique d’ionisation plus élevé. Pour qu’un arc se propage et se déplace dans ce gaz, il doit dépenser plus d’énergie que s’il se déplaçait dans l’air.

• Distance – Pour allonger la distance qu’un arc doit parcourir, nous utilisons une combinaison de contacts à double ouverture et d’éruptions magnétiques.

Les contacts à double ouverture doublent efficacement la distance d’ouverture sur la base du même mouvement du pont de contact mobile.

Les éruptions magnétiques allongent efficacement la distance d’ouverture en forçant le chemin de l’arc vers le bord extérieur de la chambre de contact le long des lignes de champ magnétique créées par des aimants permanents dans la zone de contact. Les lignes de champ magnétique interagissent avec l’arc par charge, de sorte que la disposition des aimants détermine l’efficacité des aimants pour prolonger la trajectoire de l’arc.

Les aimants polarisés avec la direction correcte du flux de courant obtiennent le plus grand déplacement de l’arc et le plus grand degré d’extinction, car ils ont le meilleur alignement des lignes de champ et de l’arc.. Lorsque la direction du courant est inversée, les lignes du champ magnétique ne s’alignent pas bien et le déplacement de l’arc est considérablement réduit, ce qui entraîne une durée d’arc plus longue et davantage de dommages aux contacts.

Les aimants non polarisés sont un compromis. lorsque la direction du courant correspond à la polarisation, les champs magnétiques ne s’alignent pas aussi bien que les aimants polarisés, mais ils s’alignent mieux que les aimants polarisés lorsque le courant est inversé. Alors que la durée de vie du cycle électrique est réduite d’environ 50 % par rapport au relais polarisé dans la situation optimale, elle est bien meilleure dans la situation où l’ouverture s’effectue avec le courant inversé.

Choisir des contacteurs HT DC polarisés ou non polarisés

Comme indiqué, les contacteurs polarisés et non polarisés permettent au courant de circuler dans les deux sens. Le choix d’un relais HT polarisé ou d’un relais non polarisé revient à comprendre les considérations de fermeture/déconnexion et de durée de vie du cycle électrique d’une application.

La durée de vie du cycle électrique est généralement définie à une tension et un courant nominal définis. Cependant, dans la vie d’un véhicule, la plupart des cycles de contacteurs sont à courant faible ou nul. Par conséquent, les cycles complets de tension et de courant sont rares, et un nombre relativement inférieur de cycles complets de tension et de courant est très courant pour les contacteurs HT.

Même dans les applications qui nécessitent de courtes durées de courant revenant à travers le contacteur, comme c’est le cas avec le freinage par récupération, le courant circule la plupart du temps dans le sens primaire. Puisqu’un événement de commutation pendant un freinage par récupération serait très rare, le risque pour le système serait très faible.

Bien que les contacteurs HT non polarisés puissent être appropriés dans quelques cas où le courant circule fréquemment dans le sens inverse, un contacteur CC polarisé est le plus souvent le meilleur choix pour les applications HT EV supérieures à 350 V.

Téléchargez le livre blanc complet et plus d’informations ici.