Preguntas frecuentes sobre contactores y relevadores automotrices de alto voltaje

P: ¿Cuál es la diferencia entre un relevador y un contactor?
R: En general, ambos términos designan un dispositivo de conmutación electromecánico que funciona según el mismo principio físico, en el que se utiliza una bobina para generar una fuerza magnética que acciona mecánicamente un contacto eléctrico. Mientras que el término relevador se utiliza ampliamente en diversas industrias para dispositivos de baja y media potencia, el término contactor es más común en el área de alta potencia. El motor magnético normalmente se diseña con un émbolo en el centro del cuerpo de la bobina en los contactores, a diferencia del diseño con armadura articulada, que se usa comúnmente en los relevadores.

 

P: La nueva generación de contactores funciona sin llenado de gas. ¿Cuál es la ventaja de los contactores no rellenos de gas? ¿Puede romperse un contactor lleno de gas?
R: Para proteger los contactos de conmutación y favorecer una rápida extinción de los arcos de conmutación, muchos contactores se llenan con gas inerte a presión. Normalmente se utiliza nitrógeno o hidrógeno, pero también SF6 (hexafluoruro de azufre), principalmente en aplicaciones industriales. Por otro lado, un relleno de gas presurizado exige mucho más trabajo en el diseño y el proceso de fabricación, para asegurar una retención confiable del gas durante toda la vida útil del contactor. Dado que este tipo de contactores deben estar herméticamente sellados por naturaleza, también conlleva el riesgo de rotura, cuando un arco extremadamente fuerte -en caso de sobrecorrientes o cortocircuitos elevados- genera un exceso de presión de gas en el interior de la cámara de contacto. Los últimos diseños de contactores de TE Connectivity funcionan, por tanto, sin gas inerte, eliminando también la necesidad de un sellado hermético. Estos diseños siguen protegidos contra contaminantes ambientales y permiten el intercambio de gas y la igualación de presión entre el interior y el exterior, lo que prácticamente elimina el riesgo de corte en caso de arqueo extremo. Contacto a TE Connectivity para obtener más información sobre las ventajas de los contactores sin relleno de gas.

 

P: ¿Cuáles son las aplicaciones de los relevadores y contactores de alto voltaje?
R: En los vehículos híbridos y eléctricos, los relevadores y contactores de alto voltaje suelen utilizarse para las siguientes aplicaciones:

• Contactor principal: se utiliza tanto en la línea positiva como en la negativa de la batería de tracción. Los contactores principales conectan y desconectan la batería de tracción de todo el tren motriz eléctrico del vehículo.
• Relevador de precarga: para proteger los contactores principales de un exceso de corriente de irrupción, se utiliza un relevador de precarga, junto con una resistencia de precarga, para cargar el condensador de filtro del inversor de potencia hasta un nivel de, por lo general, el 90-98 % de la voltaje de la batería.
• Contactor del cargador: se utiliza para establecer la conexión entre el cargador de baterías y la batería de tracción, cuando el vehículo está conectado a una estación de carga.
• Contactores auxiliares: controlan otras cargas eléctricas del vehículo que funcionan con la batería de alto voltaje. Un ejemplo típico es el calefactor eléctrico de la cabina de los vehículos totalmente eléctricos, donde no hay calor residual de un motor de combustión disponible para esta función.

Además, los contactores automotrices de alto voltaje también se utilizan a veces en sistemas estacionarios como estaciones de carga de corriente continua, sistemas estacionarios de almacenamiento de baterías, sistemas de alimentación ininterrumpida y otros.

P: ¿Para qué rangos de rendimiento pueden aplicarse los contactores?
R: El portafolio de contactores de TE Connectivity incluye productos de alta resistencia para los requisitos de los vehículos eléctricos de batería más potentes, con una potencia pico de hasta 500 kW, así como productos miniaturizados para cargas en serie de baja potencia y aplicaciones de precarga.

 

P: ¿Qué corriente continua pueden manejar los contactores?
R: En general, la capacidad de transporte de corriente está limitada por la disipación de calor interna y el manejo de la temperatura. La potencia disipada aumenta la temperatura de las partes internas del contactor y se transfiere al exterior. Este aumento de la temperatura exterior determina el límite de corriente para el que puede utilizarse el contactor. TE Connectivity recomienda que la temperatura final de los terminales de contacto no supere continuamente los 150 °C. La eficacia del mecanismo de refrigeración depende de la sección transversal o resistencia térmica del conductor conectado al exterior y de la temperatura ambiente. El calor se conduce a través de las conexiones eléctricas hasta el ambiente. Para una corriente constante, el sistema alcanza el caso estacionario después de unos 3 a 5 minutos. Ejemplo: Conectado con barras colectoras de 50 mm², el contactor EVC 250 capaz de soportar 250 A a una temperatura ambiente de 85 °C. Con una barra colectora de 125 mm² este límite cambia a 375 A.

 

P: ¿Qué sobrecarga puede soportar un contactor?
R: Para picos de carga de pocos segundos, el proceso de transferencia de calor es demasiado lento para que la temperatura terminal cambie de manera considerable. Para duraciones más largas, el aumento de temperatura en el interior del contactor podría causar daños irreversibles. El contactor EVC 250, por ejemplo, maneja 1,500 A hasta 20 s o 2,000 A hasta 5 s. Para más información, contacta a TE Connectivity Rumania.

 

P: ¿Qué le ocurre a un contactor durante un cortocircuito?
R: Durante un cortocircuito, la corriente ascendente genera una fuerza de repulsión que podría superar la fuerza de retención de los contactos. Si el fusible no está correctamente adaptado a la capacidad de corte y de carga del contactor, los contactos pueden soldarse o un arco excesivo podría destruir térmicamente el contactor. Para el contactor EVC 175, el límite de corriente admisible es de 5,000 A. Para el contactor EVC 250 es de 6,000 A. En caso de cortocircuitos con sobrecorrientes moderadas, el tiempo de disparo del fusible es demasiado largo para proteger el sistema de daños graves, por lo que el contactor tiene que interrumpir la sobrecorriente. Un solo contactor puede interrumpir corrientes de hasta 2,000 A a 400 V en unos pocos milisegundos. Como normalmente hay dos contactores en el circuito, se recomienda abrir ambos de manera simultánea, lo que aumenta el límite de corte hasta 6,000 A a 400 V.

 

P: ¿Qué determina la eficiencia de la bobina? ¿Cuáles son los requisitos del controlador de la bobina?
R: Para separar altos voltajes, los contactos requieren grandes separaciones. En posición abierta, el resorte de retención mantiene la armadura en su lugar para proporcionar una resistencia adecuada a impactos. Para superar estas grandes separaciones entre contactos y las fuerzas involucradas, se debe generar un flujo magnético alto. Para lograr las fuerzas necesarias, las bobinas se diseñan con resistencias relativamente bajas. Por lo tanto, los controladores deben ser capaces de proporcionar corrientes de hasta 6 A. Estas corrientes tan altas sólo podrían aplicarse para cerrar los contactos, después hay que reducir la corriente para evitar el sobrecalentamiento de la bobina. Una vez que los contactos se cierran y la armadura queda en posición asentada, el flujo magnético necesario para mantenerla en su lugar se reduce en un orden de magnitud. Esta reducción de potencia de la bobina puede realizarse con un economizador externo o mediante una configuración interna de bobina de refuerzo o retención.

 

P: ¿Qué es importante para el funcionamiento de un contactor con economizador externo?
R: El funcionamiento del economizador externo debe iniciarse sólo 100 ms como mínimo después de aplicar corriente a la bobina. Para la modulación por anchura de pulsos (PWM) TE Connectivity recomienda una frecuencia mínima de 20 kHz. El mínimo de la voltaje de la bobina oscilante resultante debe estar siempre por encima de la voltaje de retención especificada. Para la operación de desconexión, el tiempo de respuesta del sistema mecánico depende de la terminación externa de la bobina. Por lo tanto, el controlador PWM debe terminarse de forma que no ralentice la apertura del contacto. Se recomienda tomar en cuenta las Recomendaciones para circuitos de nuestras Fichas técnicas. Enlace a ficha técnica del contactor principal EVC 250. La resistencia de la bobina varía con la temperatura de la misma. La fuerza magnética sólo depende de la corriente de la bobina. Si el PWM se ajusta a un determinado nivel de voltaje de la bobina, se tendrán que considerar estas variaciones térmicas. Para minimizar la carga térmica del sistema, es preferible controlar la corriente de la bobina para despreciar la influencia de la temperatura.

 

P: ¿Qué importancia tiene el funcionamiento de un contactor con bobina de refuerzo?
R: La electrónica de la bobina de refuerzo aplica todo el voltaje a una bobina de refuerzo independiente durante un tiempo limitado. Este impulso se inicia inmediatamente cuando se aplica una voltaje. Si el voltaje de arranque necesario no se alcanza dentro del tiempo de activación de la electrónica de la bobina de refuerzo, el contactor no cierra. Por lo tanto, es necesario que el voltaje de accionamiento mínimo se alcance en 50 ms. La terminación de la bobina de retención se realiza con un diodo Zener de 80 V. Es posible instalar un diodo de terminación adicional en paralelo. El voltaje de terminación debe ser Vz > 33V, para mantener corto el tiempo de desactivación.

 

P: ¿Por qué es importante la polaridad de la carga para un contactor?
R: La capacidad de corte a alto voltaje se consigue utilizando imanes colocados perpendicularmente a los terminales de contacto. Ambos terminales están conectados internamente con un puente. Cuando el puente de contacto se aleja de los contactos estacionarios se generan dos arcos. En la dirección de corriente directa, los imanes desvían los arcos hacia el exterior, lo que provoca una extinción rápida del arco. En el sentido inverso de la corriente, los arcos podrían fusionarse en el centro provocando una reducción de la capacidad de corte.

 

P: ¿Qué se puede hacer si se requiere capacidad de corte bidireccional?
R: Si el circuito usa dos contactores, se pueden configurar uno en sentido directo y otro en sentido inverso. la capacidad de corte combinada es significativamente superior en comparación con un solo contactor en sentido directo.

P: ¿Qué se debe considerar al usar materiales de silicón con relevadores o contactores que no son herméticos?
R: El uso de materiales que contengan silicón o derivados puede afectar al correcto funcionamiento de los contactos eléctricos. Debido a la energía del arco en un contacto de conmutación, las moléculas volátiles de silicón se transforman en compuestos silíceos que se depositan en la superficie del contacto y forman capas aislantes. Por ello, TE Connectivity recomienda firmemente probar a fondo los silicones previstos para verificar su compatibilidad con los contactos. Para más información, contacta a TE Connectivity Rumania.

 

P: ¿Ofrece TE Connectivity soluciones para aplicaciones superiores a 500 V de corriente continua?
R: En función de los requisitos de coordinación del aislamiento, existen soluciones para hasta 900 V de corriente continua. Además, TE Connectivity desarrolla actualmente soluciones aptas para niveles de voltaje de hasta 1000 V de corriente continua, en cumplimiento con la norma IEC. 60664.60664. Contacta a TE Connectivity para más información.

 

P: ¿Cómo debe protegerse un controlador de bobina contra los transitorios de desconexión de la bobina del contactor?
R: Lo óptimo es el uso de un diodo Zener en paralelo al controlador de la bobina. Consulta también nuestras fichas técnicas vinculadas a cada número de parte y que se encuentra en Ver toda la documentación en nuestro catálogo de productos para más información. Obtén más información en nuestras Notas de aplicación automotrices y Definiciones de relevadores

 

P: ¿Existe alguna recomendación para el montaje de las barras colectoras en el contactor?
R: Se recomienda considerar el par máximo permitido y evita cualquier desalineación entre la barra colectora y los terminales del contactor para asegurar una presión de contacto uniforme. TE Connectivity recomienda el uso de arandelas cónicas de resorte. Al montar un terminal de cable, se verifica que el cable esté libre y sin aplastar.

 

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