Hochspannungs-Gleichstrom-Elektromagnetrelais

Hochspannungs-Gleichstromrelais (HGÜ-Relais) sind Schaltgeräte zur Steuerung von Hochspannungs-Gleichstromkreisen. Ihr Funktionsprinzip beruht darauf, dass die mechanische Kontaktierung durch elektromagnetische Kräfte betätigt wird, um den Stromkreis ein- und auszuschalten. Im Vergleich zu Wechselstromrelais oder Niederspannungs-Gleichstromrelais zeichnen sich HGÜ-Relais durch ihre besondere Konstruktion und Leistungsfähigkeit aus, insbesondere in HGÜ-Umgebungen, wo zentrale Herausforderungen wie Lichtbogenbildung, Isolation und Spannungsfestigkeit gelöst werden müssen.

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Produktdetails

Funktionsprinzip

Die Kernkomponenten eines elektromagnetischen HGÜ-Relais umfassen eine elektromagnetische Spule, einen Eisenkern, einen Anker und einen mechanischen Kontakt. Wird die Spule erregt, zieht die erzeugte elektromagnetische Kraft den Anker an und betätigt so den mechanischen Kontakt zum Schließen oder Öffnen. Dadurch wird der Stromkreis ein- und ausgeschaltet. Aufgrund der konstanten Stromrichtung im Hochspannungs-Gleichstromkreis besteht die Gefahr, dass der Kontakt beim Öffnen einen Lichtbogen erzeugt. Daher benötigt das HGÜ-Relais üblicherweise eine spezielle Lichtbogenlöschvorrichtung.

Hauptstruktur

Der Aufbau eines elektromagnetischen HVDC-Relais umfasst im Wesentlichen folgende Teile:
Elektromagnetisches System: Sie besteht aus Spulen, Eisenkernen und Anker und ist für die Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und die Betätigung des Kontakts verantwortlich.
Kontaktsystem: einschließlich statischer Kontakte und beweglicher Kontakte, die in der Regel aus lichtbogenbeständigen, hochtemperaturbeständigen Materialien (wie z. B. Silberlegierungen) bestehen, um der Lichtbogenerosion unter Hochspannungs-Gleichstrombedingungen standzuhalten.
Lichtbogenlöschgerät: Da der Lichtbogen in Hochspannungs-Gleichstromkreisen nur schwer von selbst erlischt, ist das Relais üblicherweise mit einer Lichtbogenlöscheinrichtung ausgestattet, wie z. B. einer Magnetausblasvorrichtung, einer Vakuumlichtbogenlöschvorrichtung oder einer Gaslichtbogenlöschvorrichtung (z. B. mit SF6-Gas).
Isoliersystem: Bei der Anwendung von Hochdruckmaterialien müssen Relais eine gute Isolationsleistung aufweisen, wofür üblicherweise hochisolierende Materialien wie Keramik und technische Kunststoffe verwendet werden.
Hülse: Dient zum Schutz der inneren Struktur, üblicherweise mit einer abgedichteten Konstruktion, um Staub, Feuchtigkeit und andere äußere Einflüsse fernzuhalten.

Technische Merkmale

Elektromagnetische Relais für die Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) weisen folgende wesentliche Merkmale in Bezug auf Konstruktion und Leistung auf:
Hochspannungsfestigkeit: Kann Spannungen von Tausenden von Volt oder sogar höheren Gleichspannungen standhalten und eignet sich daher für Hochspannungs-Gleichstromsysteme.
Hohe Strombelastbarkeit: Kontakte sind für die Übertragung großer Gleichströme ausgelegt, typischerweise im Bereich von wenigen Ampere bis zu mehreren hundert Ampere.
Hohe Lichtbogenlöschfähigkeit: Durch den Einsatz spezieller Lichtbogenlöschtechnologie kann der beim Trennen des Kontakts entstehende Lichtbogen wirksam unterdrückt und die Lebensdauer des Relais verlängert werden.
Hohe Isolierleistung: In Hochspannungsumgebungen müssen Relais über ausgezeichnete Isolationseigenschaften verfügen, um Durchschläge oder Leckagen zu verhindern.
Mechanische Lebensdauer: Aufgrund der Verwendung mechanischer Kontakte ist ihre Lebensdauer üblicherweise auf Kontaktverschleiß und Lichtbogenerosion begrenzt und liegt im Allgemeinen zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden von Zyklen.

Anwendungsgebiete

Hochspannungs-Gleichstrom-Elektromagnetrelais finden breite Anwendung in folgenden Bereichen:
Elektrofahrzeuge: Für Hochspannungs-Gleichstromkreise wie Batteriemanagementsysteme (BMS), Ladesäulen und Motorsteuerungen.
Energiespeichersystem: Dient zur Steuerung des Lade- und Entladevorgangs des Akkus.
HGÜ-Übertragung: Wird für Schalter und Schutzvorrichtungen in HGÜ-Übertragungssystemen verwendet.
Industrieanlagen: Wird in Hochspannungs-Gleichstromversorgungen, Galvanisierungsanlagen, Elektrolytanlagen und anderen industriellen Anwendungen eingesetzt.
Neues Energiefeld: Hochspannungs-Gleichstromsteuerung für Solarenergieerzeugung, Windenergieerzeugung und andere neue Energiesysteme.