Selecionando alto

Por Rachael Pasini | 22 de junho de 2023

Por Geoff Schwartz | Gerente de Desenvolvimento de Negócios • Littelfuse

O sucesso no mercado global de veículos elétricos depende da velocidade de lançamento no mercado. Porém, também é fundamental priorizar a qualidade e a funcionalidade, que possibilitem um design de alto desempenho e que conquiste a satisfação do cliente. Compreender como escolher relés CC de alta tensão pode ajudar a manter os projetos de veículos fora de estrada seguros e eficientes.

As aplicações de veículos elétricos fora de estrada exigem conhecimento em relés CC de alta tensão para evitar riscos de segurança e danos ao equipamento. Imagem cortesia de Littelfuse.

Ao eletrizar projetos de veículos, os engenheiros podem encontrar aplicações com tensões CC mais altas do que estão acostumados. Em tensões mais altas (48 a 1.800 V), um contator adequadamente selecionado pode significar a diferença entre uma falha catastrófica e um sucesso. Um projeto de sistema adequado reduzirá o risco de um relé entrar em erupção, iniciar um incêndio e desabilitar uma função crítica.

Os engenheiros devem compreender a tecnologia de relés, as principais especificações e os problemas especiais de aplicações CC de alta tensão. Ao selecionar relés de alta tensão para aplicações EV, os engenheiros devem considerar a levitação, a proteção coordenada do circuito, os gráficos de estabelecimento/interrupção, a polarização e evitar relés biestáveis.

Até recentemente, a maioria dos projetistas de veículos não precisava planejar o fenômeno da levitação porque ele é raro em sistemas CA e em tensões típicas de veículos. Em veículos elétricos e sistemas de veículos eletrificados, entretanto, a necessidade de alternar níveis mais elevados de energia CC aumenta o risco de levitação nos contatores. A levitação pode ocorrer durante uma condição de sobrecorrente, quando o campo magnético criado pela corrente é tão forte que empurra o contato móvel para longe do contato estacionário, criando arcos e vibrações. Isso pode danificar o relé a ponto de causar uma falha catastrófica.

Este evento inseguro é consequência de uma corrente além da especificação do relé. Os engenheiros precisam saber o nível de corrente que pode causar levitação e garantir que o circuito será aberto antes que a corrente atinja esse ponto. Os engenheiros também devem especificar a proteção do circuito a montante que operará rápido o suficiente para evitar a levitação no relé.

Em vez de um fusível padrão, que é um dispositivo térmico que demora para operar, um módulo de segurança pirotécnica (PSM) oferece alta velocidade e pode ser uma opção melhor. Devido ao custo mais elevado, os PSMs geralmente limitam-se a proteger a desconexão da bateria principal.

A proteção do circuito coordenada com um relé oferece um equilíbrio entre disparos indesejados do relé e arco excessivo nos contatos. Em algumas aplicações de alta tensão, um diferencial típico de 4 a 5 ms pode não ser rápido o suficiente. Os engenheiros devem obter dados relevantes de seus fornecedores para coordenar a proteção do circuito com o relé.

Além disso, a combinação de relé e fusível deve ser testada para verificar a proteção forte sem disparos indesejados.

Quanto maior a tensão, mais arco ocorrerá e mais tempo durará o arco. Portanto, relés com classificações de tensão mais altas exigem maior área de superfície do contator e construção mais robusta, o que significa que tendem a custar mais e ser fisicamente maiores. Os engenheiros podem reduzir o custo e o tamanho especificando um relé com uma classificação nominal ou contínua mais baixa, caso o relé experimente uma tensão superior à nominal apenas raramente. Este é o caso se o relé não abrir ou fechar com carga ou se o veículo normalmente for desligado antes de o relé ser aberto.

Por exemplo, um engenheiro pode especificar com segurança um relé nominal de 500 V ou 800 V se ele visualizar 1000 V apenas algumas vezes durante sua operação, em comparação com milhares de operações a 500 V. Na aplicação, o relé pode estabelecer ou interromper uma conexão em 1000 V apenas 50 vezes durante sua vida útil operacional.

Embora a classificação de tensão máxima seja o teto, os projetistas podem trocar classificações de tensão por ciclos de trabalho. Para ajudar a tomar essa decisão, os projetistas podem consultar o gráfico de acerto/interrupção do fabricante, que mostra o número de ciclos de acionamento/interrupção que um relé executará em cada combinação de tensão e corrente.