Corps en céramique pour les connaissances de l'industrie des séries de fusibles

Dans les nouveaux systèmes de protection des circuits énergétiques, le corps en céramique pour la série boulonnée de fusibles sert de «noyau protecteur» du fusible, un composant clé qui équilibre les performances d'isolation, la stabilité thermique et la résistance mécanique. Des circuits à haute tension des véhicules électriques aux systèmes DC de stockage d'énergie photovoltaïque, ses performances déterminent directement la vitesse de réponse et la fiabilité de la protection du fusible dans des conditions de fonctionnement extrêmes. Les analyses suivantes analysent les connaissances de l'industrie de base et les points clés techniques du point de vue des propriétés des matériaux, de la logique de performance, des scénarios d'application, des normes de fabrication et des tendances technologiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La sélection des matériaux pour le corps en céramique pour le fusible Siemens LV HRC doit répondre aux triple exigences de "l'isolation d'abord, la résistance à la température comme noyau et la résistance comme fondation". Cela détermine sa valeur fondamentale dans des environnements de circuits complexes. Le grand public de l'industrie utilise une céramique d'alumine à 95% et des céramiques d'oxyde de béryllium comme substrats. Ces deux matériaux forment une solution technique complémentaire. La céramique d'alumine (al₂o₃), avec une résistance à l'isolation dépassant 1000mΩ et une résistance à la flexion de 300 MPa, sont le choix préféré pour équilibrer l'isolation et les propriétés mécaniques. Dans le circuit de batterie à haute tension des véhicules électriques, sa résistance à l'isolation assure un courant de fuite inférieur ou égal à 1 μA à 1000V, bien en dessous du seuil de sécurité. La céramique d'oxyde de béryllium (BEO), avec une conductivité thermique élevée de 280W / (M ・ K) (environ cinq fois celle de l'alumine), convient aux scénarios nécessitant une dissipation de chaleur rapide, telle que les circuits de fusibles à haute fréquence des invertisseurs photovoltaïques, où ils peuvent contrôler la hausse de la température locale au moment de melting à 50 degrés. La pureté des matériaux et le processus de frittage ont un impact direct des limites de performance: le corps en céramique du fusible EV nécessite un frittage à 1600 degrés pour atteindre une densité supérieure à 3,85 g / cm³, assurant la stabilité de la résistance à l'isolation. Les céramiques d'oxyde de béryllium doivent maintenir une teneur en impureté inférieure ou égale à 0,5% pour empêcher la dégradation de la conductivité thermique en raison des défauts du réseau. Le traitement en surface est également crucial. Le broyage de précision (Rugité RA inférieure ou égale à 0,8 μm) réduit la concentration de champ électrique et améliore la tension avec 20%, ce qui est crucial pour un fonctionnement sûr dans les applications à haute tension (comme les circuits supérieurs à 400 V).

 

 

La conception des paramètres de performance du corps en céramique pour le fusible EV est toujours étroitement alignée sur les exigences électriques des applications en aval, formant une cartographie technique précise. L'exigence de résistance à l'isolation est supérieure ou égale à 1000mΩ provient des exigences de redondance de sécurité à différents niveaux de tension. Dans les alimentations de stockage d'énergie portables (sous 36 V), une résistance à l'isolation de 1000mΩ maintient le courant de fuite inférieur à 0,036 μA. Dans les circuits à haute tension des véhicules électriques (800 V), une résistance à l'isolation de 1500 mΩ ou plus est nécessaire pour maintenir le courant de fuite inférieur ou égal à 0,5 μA pour éviter le risque de choc électrique.

 

La conception à plusieurs niveaux de la capacité de tension (allant de quelques centaines à plusieurs milliers de volts) reflète la pensée basée sur le scénario. Les contrôleurs solaires à domicile utilisent des céramiques de tension avec 500 V, qui passent un test de tension de fréquence de puissance de 1 minute sans panne. Le circuit de batterie principal d'un véhicule électrique nécessite une cote de tension de 3000v pour maintenir l'intégrité de l'isolation sous une tension de surtension de 10 kV. La plage de résistance à la température (-50 degrés à 500 degrés) aborde également des environnements extrêmes: l'équipement photovoltaïque extérieur dans le nord-est de la Chine doit résister à des températures aussi basses que -40 degrés pour empêcher les composants céramiques cassants; Le corps en céramique de fusible pour les fusibles auxiliaires des véhicules électriques près du compartiment moteur doit maintenir la stabilité dimensionnelle (coefficient de dilatation thermique inférieur ou égal à 6 × 10⁻⁶ / k) à long terme à 150 degrés.

 

La conception de la résistance mécanique équilibre le poids et la protection: la petite céramique pour les fusibles automobiles DC (5 mm de diamètre) présente une épaisseur de paroi de 1 mm et une résistance à la flexion de plus ou égale à 200 MPa, répondant aux exigences légères des appareils portables. Les grands composants de céramique industrielle (20 mm de diamètre) présentent une épaisseur de paroi de 3 mm, atteignant une résistance à la flexion dépassant 350 MPa et résigquant une pression axiale de 500 N, répondant aux exigences de résistance aux vibrations des éoliennes (pas de fissuration dans un test de fréquence de balayage de 10-2000 Hz).

 

Les exigences de performance pour le boîtier en céramique pour les liaisons de fusibles dans différents nouveaux scénarios énergétiques diffèrent considérablement, ce qui stimule l'itération raffinée de la technologie des produits. Dans le secteur des véhicules électriques, les exigences de base sont "une isolation à haute tension + résistance aux vibrations": le corps en céramique dans l'unité de distribution de puissance (PDU) à haute tension doit passer un test de voltage de 3000v et maintenir l'intégrité structurelle lors d'un test de vibration 10g. L'utilisation de la céramique d'alumine avec un processus de soudage du capuchon final en métal (résistance à la soudage supérieure ou égale à 100N) peut réduire le taux de défaillance à 0,01% par an.

Les systèmes de stockage d'énergie PV hiérartissent la «résistance aux intempéries + stabilité thermique»: leCéramique pour les fusibles électriques et hybridesdu fusible côté DC dans les onduleurs centralisés doit maintenir une fluctuation de résistance à l'isolation de moins de 10% ou d'égal pendant les cycles de température de -30 degrés à 85 degrés. La conductivité thermique élevée de la céramique d'oxyde de béryllium raccourcit le temps de refroidissement après la fusion à moins de 1 seconde, empêchant la réactivation de l'arc. L'équipement de stockage d'énergie distribué utilise une céramique d'alumine avec un nano-revêtement, ce qui augmente la résistance au spray salin à 1000 heures, ce qui le rend adapté aux environnements côtiers humides. Les exigences de base pour les nouveaux dispositifs d'énergie portables (tels que les alimentations extérieures) sont la «miniaturisation + faible coût». En utilisant une céramique en alumine à 90% (15% de coût inférieur à 95% de modèles), ce produit atteint une minuscule empreinte de 5 mm x 3 mm grâce à la moulure d'injection de précision. Il maintient également une résistance à l'isolation supérieure ou égale à 1000mΩ, répondant aux exigences de protection des circuits inférieurs à 100 V.