Un contattore CC ad alta tensione è un componente di commutazione fondamentale nei veicoli elettrici, nelle apparecchiature di ricarica e in altri sistemi di alimentazione CC ad alta tensione. Deve essere in grado di sopportare correnti elevate, commutare carichi CC senza attraversamento naturale dello zero della corrente e mantenere prestazioni di contatto affidabili nel tempo. La scelta di un contattore CC non è semplicemente una versione ingrandita della scelta di un contattore CA; il comportamento dell'arco, il controllo della bobina, i requisiti di isolamento e la protezione ambientale sono differenti.
La serie UKD-H di KRIPAL è composta da contattori CC ad alta tensione completamente sigillati , progettati per il controllo della commutazione di potenza in sistemi CC critici. La serie comprende modelli da 50 A, 100 A, 150 A, 200 A, 250 A e 300 A, con tensioni nominali dei contatti fino a 750 V CC a seconda del modello. Questa guida illustra i parametri chiave da verificare nella scelta di un contattore CC ad alta tensione.
Perché i contattori CC ad alta tensione sono diversi
Comportamento dell'arco in corrente continua
La differenza principale risiede nell'arco in corrente continua. Quando un contattore in corrente alternata si apre, la corrente alternata passa naturalmente per lo zero durante ogni ciclo, contribuendo all'estinzione dell'arco. Un contattore in corrente continua non presenta questo passaggio naturale della corrente per lo zero, pertanto l'arco deve essere controllato dal sistema interno di estinzione dell'arco del contattore stesso.
Tensione e isolamento
La seconda differenza riguarda il livello di tensione. I sistemi in corrente continua ad alta tensione possono funzionare a diverse centinaia di volt, pertanto il contattore deve essere progettato in base alla tensione in corrente continua e ai requisiti di isolamento applicabili. La distanza tra i contatti, il sistema di isolamento e la camera di contatto sigillata contribuiscono tutti a garantire una commutazione e un isolamento affidabili.
| Caratteristica |
Contattore AC |
Contattore CC ad alta tensione |
| Attraversamento dello zero corrente |
La corrente passa naturalmente attraverso lo zero durante ogni ciclo di corrente alternata |
Nessun attraversamento dello zero della corrente naturale |
| Comportamento dell'arco all'apertura |
Il passaggio per lo zero aiuta a estinguere l'arco |
L'arco in corrente continua deve essere controllato dal sistema di estinzione dell'arco del contattore. |
| Requisito di tensione |
Dipende dalla tensione del sistema CA |
Deve essere selezionato in base alla tensione di esercizio CC applicabile e alla potenza nominale del contattore |
| camera di contatto |
Può essere utilizzata una struttura aperta o chiusa a seconda dell'applicazione. |
Nei progetti ad alta tensione è possibile utilizzare una camera sigillata per controllare l'ambiente di commutazione. |
Il vantaggio del contatto sigillato
I contattori CC ad alta tensione utilizzati in applicazioni esigenti possono impiegare camere di contatto sigillate per proteggere i contatti dall'umidità e dalla contaminazione e per fornire un ambiente interno controllato per la commutazione in corrente continua.
La serie KRIPAL UKD-H utilizza una sigillatura in resina epossidica ad alta resistenza e un riempimento con gas a base di azoto. Secondo le specifiche del prodotto, l'area di contatto ha un grado di protezione IP67, mentre l'atmosfera interna controllata contribuisce a ridurre la contaminazione e l'ossidazione e garantisce prestazioni di commutazione stabili.
Anche la serie UKD-H utilizza un design a doppia bobina con un circuito stampato a risparmio energetico. Ciò rende la specifica della bobina una parte importante del processo di selezione, soprattutto quando il contattore è controllato da un sistema di gestione della batteria o da un altro circuito di controllo in corrente continua.
La differenza di potenza della bobina
Il circuito di controllo della bobina è un altro parametro di selezione importante. I contattori UKD-H utilizzano bobine in corrente continua, ma le specifiche delle bobine disponibili variano a seconda del modello.
Il modello UKD-50H è specificato con una bobina da 9–36 V CC, mentre le specifiche dei modelli UKD-100H, UKD-150H, UKD-200H, UKD-250H e UKD-300H indicano opzioni di bobina da 12 V, 24 V e altre opzioni applicabili. La tensione esatta della bobina deve quindi essere selezionata in base al singolo modello e al sistema di controllo, anziché presumere che tutti i contattori UKD-H utilizzino lo stesso intervallo di tensione della bobina.
Occorre inoltre considerare la tensione di attivazione, la tensione di rilascio, il tempo di attivazione, il tempo di rilascio, la corrente di avviamento e la potenza in standby della bobina. Ad esempio, le specifiche UKD-100H–UKD-300H indicano una corrente di avviamento massima di 2.5 A e una potenza in standby non superiore a 4.0 W.
le applicazioni
I contattori CC ad alta tensione sono utilizzati in diverse tipologie di sistemi di alimentazione CC. La corrente, la tensione, la frequenza di commutazione e la durata elettrica richieste dipendono dalla loro posizione nel circuito.
Veicoli elettrici
Un veicolo elettrico può utilizzare diversi contattori ad alta tensione per diverse funzioni di commutazione, tra cui:
- Collegamento e isolamento della batteria principale
- Circuiti di precarica
- circuiti di ricarica
- Carichi ausiliari ad alta tensione
Il contattore deve essere selezionato in base alla corrente e alla tensione del circuito specifico. Un contattore principale e un contattore di precarica non hanno necessariamente la stessa funzione elettrica.
La serie KRIPAL UKD-H è specificata per autobus e veicoli elettrici. La gamma di prodotti comprende modelli da 50A a 300A, con la portata dei singoli contatti che varia a seconda del modello.
Sistemi di alimentazione a batteria e in corrente continua
I contattori CC ad alta tensione possono essere utilizzati anche per controllare batterie e altri circuiti di alimentazione CC. Il contattore deve essere in grado di sopportare la corrente continua richiesta e resistere alle condizioni elettriche e ambientali dell'installazione.
Tuttavia, la corrente di commutazione del contattore non deve essere confusa con la corrente di cortocircuito nominale dell'intero sistema di alimentazione in corrente continua. Laddove siano possibili elevate correnti di guasto, il contattore deve essere coordinato con la protezione da sovracorrente o cortocircuito dedicata del sistema, come un interruttore automatico magnetotermico in corrente continua (CC MCCB) o altri dispositivi di protezione, e può anche funzionare con un sezionatore in corrente continua per l'isolamento di manutenzione.
Stazioni di ricarica per veicoli elettrici
La serie UKD-H è specificata anche per colonnine e stazioni di ricarica per veicoli elettrici. In questa applicazione, la scelta del contattore dipende dalla tensione CC, dalla corrente di carica, dalla frequenza di commutazione e dalla durata elettrica richiesta.
Le specifiche del prodotto identificano anche i sistemi di climatizzazione per autoveicoli e gli alimentatori per telecomunicazioni come aree di applicazione.
Il processo di selezione
Un contattore CC ad alta tensione deve essere selezionato verificando alcuni punti chiave sulla scheda tecnica del produttore:
| step |
Cosa controllare |
Perché è importante |
| 1. Corrente continua |
Corrente nominale di contatto nelle condizioni specificate |
Determina se il contattore è in grado di sopportare il carico richiesto in modo continuo |
| 2. Tensione CC |
Tensione nominale dei contatti e tensione effettiva del sistema |
Determina se il contattore è adatto al circuito in corrente continua |
| 3. Capacità di commutazione e interruzione |
Commutazione elettrica specificata e massime prestazioni di frenata |
Determina se il contattore è in grado di svolgere il compito di commutazione richiesto |
| 4. Controllo della bobina |
Tensione della bobina, corrente di avviamento e potenza in standby |
Garantisce la compatibilità con il circuito di controllo |
| 5. Durata elettrica e meccanica |
Durata di vita alla corrente e tensione specificate |
Determina la durata di commutazione prevista |
| 6. Ambiente |
Temperatura, vibrazioni, urti, tenuta e condizioni di installazione |
Determina se il contattore può funzionare in modo affidabile nell'ambiente reale |
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Fase 1: La corrente continua
La corrente nominale di contatto del contattore deve essere adeguata alla corrente continua massima del circuito nelle condizioni specificate dal produttore.
La gamma KRIPAL UKD-H comprende:
UKD-50H — 50A
UKD-100H — 100A
UKD-150H — 150A
UKD-200H — 200A
UKD-250H — 250A
UKD-300H — 300A
Le specifiche del prodotto indicano un funzionamento continuo, con un aumento della temperatura del terminale limitato a non più di 65 K. L'intervallo di temperatura di esercizio specificato è compreso tra -40 °C e +85 °C.
Il modello corretto deve quindi essere selezionato in base alla corrente effettiva del circuito e alle condizioni indicate nelle specifiche di prodotto applicabili.
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Passaggio 2: La tensione del sistema CC
La tensione nominale dei contatti è un parametro critico e non deve essere dedotta semplicemente dalla tensione nominale dell'applicazione.
Per la serie UKD-H, la tensione nominale dei contatti è specificata come segue:
- UKD-50H: 750 V CC, 50 A
- UKD-100H: 750 V CC, 100 A
- UKD-150H: 750 V CC, 150 A
- UKD-200H: 750 V CC, 200 A
- UKD-250H: 750 V CC, 250 A
- UKD-300H: 750 V CC, 300 A
Ciò significa che l'affermazione originale secondo cui "un sistema a 800 V necessita di un contattore da 900 V o 1000 V" non deve essere utilizzata come regola generale per la serie UKD-H. La tensione effettiva del sistema deve essere verificata rispetto alla tensione nominale dello specifico contattore.
Per i sistemi che operano a tensioni superiori alla tensione nominale del contattore, è necessario selezionare una configurazione di contattore diversa con una tensione nominale CC adeguata.
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Fase 3: Capacità di commutazione e interruzione
La capacità di commutazione di un contattore CC ad alta tensione deve essere valutata in base alla tensione, alla corrente, al carico e al ciclo di commutazione effettivi.
Le schede tecniche UKD-H specificano la corrente di interruzione massima separatamente dalla corrente nominale di contatto continuo. Ad esempio, la specifica UKD-50H indica una corrente di interruzione massima di 500 A a 320 V CC per una singola operazione, mentre le specifiche da UKD-100H a UKD-300H indicano 2000 A a 320 V CC per una singola operazione.
Questi valori non devono essere interpretati come la corrente continua del contattore o come un valore nominale di interruzione di cortocircuito generale per l'intero sistema. La protezione contro i cortocircuiti e la scelta del contattore devono essere coordinate in base all'architettura del circuito e al dispositivo di protezione effettivi.
La corrente massima istantanea dipende anche dal modello: il modello UKD-50H è specificato a 350 A per non più di 1 secondo; il modello UKD-100H è specificato a 500 A per non più di 1 secondo; e i modelli da UKD-150H a UKD-300H sono specificati a 800 A per non più di 1 secondo.
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Passaggio 4: Il controllo della bobina
La tensione e la potenza della bobina devono corrispondere a quelle del circuito di controllo.
Per la serie UKD-H, le specifiche della bobina dipendono dal modello. L'UKD-50H supporta una bobina con tensione da 9 a 36 V CC, mentre i modelli con corrente più elevata offrono opzioni per bobine da 12 V, 24 V e altre tensioni.
Il sistema di controllo deve pertanto essere adattato alle specifiche esatte della bobina del modello selezionato. Anche la corrente di avviamento e la potenza in standby devono essere verificate durante il dimensionamento del driver o dell'uscita di controllo.
La serie UKD-H utilizza un design a doppia bobina con un PCB a risparmio energetico e le specifiche del prodotto includono un tempo di attivazione non superiore a 30 ms e un tempo di rilascio non superiore a 20 ms.
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Passo 5: Valutazione della vita
La durata utile elettrica e meccanica deve essere valutata unitamente alle effettive condizioni di commutazione.
La serie UKD-H specifica una durata meccanica di almeno 300,000 operazioni. La durata elettrica varia in base al modello e alle condizioni di carico.
Ad esempio, il modello UKD-150H è progettato per almeno 1,000 operazioni elettriche a 1000 V/70 A, 900 V/90 A e 750 V/150 A, mentre a 450 V/150 A la durata elettrica specificata aumenta ad almeno 5,000 operazioni. Analogamente, il modello UKD-300H specifica valori di durata elettrica diversi per diverse combinazioni di tensione/corrente.
Questo esempio illustra perché la durata di un apparecchio elettrico non dovrebbe mai essere rappresentata da un singolo numero senza specificare le corrispondenti condizioni di tensione e corrente.
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Fase 6: L'ambiente
L'ambiente operativo è un altro importante fattore di selezione.
La serie UKD-H specifica:
- Temperatura di esercizio: -40 ° C a + 85 ° C
- Vibrazione: onda sinusoidale, 2.5 g, 5–50 Hz
- Impatto: 50 g, 11 ms, semionda sinusoidale
- Altitudine di salita: fino a 2 km
- Grado di protezione dell'area di contatto: IP67
- lavoro continuativo
Queste specifiche rendono le condizioni ambientali una parte importante del processo di selezione, in particolare nei veicoli e in altre applicazioni esposte a vibrazioni, cicli termici, umidità o impatti meccanici.
Il circuito di precarica
Il circuito di precarica è una componente importante di molti sistemi in corrente continua ad alta tensione. Quando un contattore principale si chiude su un condensatore del collegamento in corrente continua scarico, la corrente di spunto iniziale può essere molto elevata.
È possibile utilizzare un contattore di precarica e una resistenza per limitare questa corrente di spunto e consentire alla tensione del collegamento in corrente continua di aumentare prima che il contattore principale si chiuda.
Il contattore di precarica deve essere selezionato in base alla corrente di precarica effettiva, alla tensione, alla durata dell'impulso, alla frequenza di commutazione e alla durata elettrica richiesta.
Perché il pre-caricamento è importante
Senza un'adeguata sequenza di precarica, un condensatore del collegamento CC scarico può assorbire una forte corrente di spunto quando collegato direttamente alla batteria o alla sorgente CC. Ciò può creare notevoli sollecitazioni elettriche sul contattore principale e su altri componenti del percorso di alimentazione CC e può aumentare il rischio di danni ai contatti o di saldatura.
Il circuito di precarica deve quindi essere considerato parte integrante della progettazione complessiva del contattore e del percorso di alimentazione in corrente continua.
Il dimensionamento della resistenza
La resistenza di precarica viene generalmente selezionata in base alla capacità del collegamento in corrente continua, al tempo di carica desiderato, alla corrente iniziale ammissibile e alla capacità di erogazione di energia impulsiva della resistenza.
Per un circuito di ricarica RC semplificato:
V(t) = VDC × (1 − e^(-t/RC))
Il valore della resistenza influisce sia sulla corrente iniziale che sul tempo di carica. La resistenza deve inoltre essere in grado di gestire l'energia generata durante l'impulso di precarica.
Il contattore di precarica deve quindi essere verificato in base alla tensione, alla corrente, alla durata dell'impulso, alla frequenza di commutazione e alla durata elettrica risultanti.
FAQ
Qual è la differenza tra un contattore CC ad alta tensione e un contattore normale?
Un contattore CC ad alta tensione è specificamente progettato per la commutazione di potenza in corrente continua, dove non vi è alcun attraversamento naturale dello zero della corrente. Il suo sistema di contatti e il design di estinzione dell'arco devono pertanto essere adatti alla tensione e alla corrente CC applicabili.
Di quale tensione nominale ho bisogno per un sistema CC per veicoli elettrici?
La tensione CC nominale del contattore deve essere superiore alla tensione massima effettiva di esercizio del circuito. Non scegliere un contattore basandosi esclusivamente sui dati nominali riportati sull'etichetta del sistema; verificare la tensione nominale dei contatti indicata dal produttore e le effettive condizioni di esercizio.
Come scelgo il contattore di precarica?
Iniziate definendo la capacità del collegamento in corrente continua, il tempo di carica desiderato, la corrente di spunto ammissibile e la resistenza di precarica. Quindi selezionate un contattore la cui tensione, corrente, frequenza di commutazione e durata elettrica siano adatte al carico di precarica risultante.
Perché i contattori CC ad alta tensione sono sigillati?
Una camera di contatto sigillata contribuisce a proteggere i contatti da umidità e contaminazione e fornisce un ambiente interno controllato per la commutazione in corrente continua. La serie KRIPAL UKD-H utilizza una sigillatura in resina epossidica e un riempimento con gas a base di azoto, con un grado di protezione IP67 per l'area di contatto.
Posso utilizzare una qualsiasi tensione di bobina con un contattore CC ad alta tensione?
No. La tensione della bobina deve corrispondere alle specifiche del contattore selezionato. Ad esempio, il modello UKD-50H è specificato per una bobina da 9–36 V CC, mentre altri modelli UKD-H offrono opzioni per bobine da 12 V, 24 V e altre tensioni applicabili. Verificare sempre le specifiche esatte del modello prima di collegare il circuito di controllo.
Cosa succede se il contattore è sottodimensionato?
Un contattore sottodimensionato può subire un eccessivo aumento della temperatura dei contatti, un'usura accelerata e danni durante la commutazione di correnti elevate. Pertanto, è essenziale selezionare la corrente, la tensione, la capacità di commutazione, la durata elettrica e la classificazione ambientale corrette.
La selezione a sei punti dati
La scelta di un contattore CC ad alta tensione deve essere effettuata valutando sei aspetti principali: corrente continua, tensione CC, capacità di commutazione e interruzione, controllo della bobina, durata elettrica e meccanica e condizioni ambientali.
La serie KRIPAL UKD-H offre una gamma di prodotti con correnti nominali di contatto da 50 A a 300 A e tensioni nominali di contatto fino a 750 V CC, a seconda del modello. La serie è caratterizzata da una struttura sigillata, riempimento con gas a base di azoto, PCB a doppio avvolgimento a risparmio energetico e grado di protezione IP67 per l'area di contatto. I singoli modelli presentano specifiche diverse per quanto riguarda avvolgimento, durata elettrica, corrente istantanea e corrente di interruzione; pertanto, è necessario selezionare sempre il modello corretto consultando la relativa scheda tecnica.
Per veicoli elettrici, apparecchiature di ricarica per veicoli elettrici, sistemi di climatizzazione per autoveicoli, alimentatori per telecomunicazioni e altre applicazioni di commutazione di potenza CC, inviate a KRIPAL la tensione del circuito, la corrente continua, il ciclo di lavoro di commutazione, l'alimentazione della bobina e i requisiti ambientali. Il nostro team di ingegneri può aiutarvi a confermare la configurazione UKD-H appropriata. Consultate la gamma di contattori CC ad alta tensione , i contattori e i relè correlati oppure contattateci per supporto applicativo.
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Riferimento tecnico
I dati tecnici riportati in questo articolo si basano sulle specifiche del prodotto della serie KRIPAL UKD-H. La scelta effettiva del contattore deve essere verificata confrontandola con la scheda tecnica specifica del modello più recente e tenendo conto delle condizioni elettriche e ambientali dell'applicazione.
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Luglio 30, 2026
