عوامل الاختيار الرئيسية وسيناريوهات التطبيق للصمامات

الخطوة الأولى في عملية الاختيار هي تحديد متطلبات المعلمات الكهربائية بوضوح. تتضمن هذه في المقام الأول الجهد المقنن، والتيار المقنن، وسعة القطع (Icn أو Icu)، وخصائص تيار الوقت-(سريعة-، أو بطيئة-، أو أنواع تأخير الوقت-. على وجه التحديد، يجب أن يكون الجهد المقنن أكبر من أو يساوي الحد الأقصى لجهد التشغيل للنظام؛ يجب أن يكون التيار المقدر أعلى قليلاً من تيار التشغيل العادي، مع مراعاة الزيادات المفاجئة في بدء التشغيل (مثل تلك الناتجة عن المحركات أو الأحمال السعوية)؛ ويجب أن تكون قدرة القطع كافية لمقاطعة الحد الأقصى المتوقع لتيار الدائرة القصيرة-الذي قد يحدث-وإلا فإن المصهر قد يتعرض لخطر التمزق أو الحفاظ على قوس مستمر أثناء عملية المقاطعة. على سبيل المثال، في أنظمة التيار المستمر الكهروضوئية (PV)-حيث تخزن سعة المصفوفة قدرًا كبيرًا من الطاقة ويكون احتمال استدامة القوس مرتفعًا-يتطلب عادةً أن تمتلك الصمامات قدرة كسر عالية وقيمة I²t منخفضة لضمان تقييد التيار السريع.

تتضمن الخطوة الثانية مطابقة المصهر لسيناريو التطبيق المحدد والظروف البيئية. تختلف متطلبات الأداء للصمامات بشكل كبير عبر المجالات المختلفة. في قطاع مركبات الطاقة الجديدة، تعمل أنظمة بطاريات الطاقة بجهود عالية (تتجاوز 800 فولت تيار مستمر) وتواجه تيارات عابرة كبيرة (أثناء الشحن السريع أو التسارع السريع)؛ علاوة على ذلك، تتميز بيئة التشغيل بالتباعد المدمج والاهتزاز الشديد. وبالتالي، يجب أن تتميز الصمامات في هذا السياق بقدرة تحمل الجهد العالي، ومقاومة قوية للصدمات، وأداء فائق للتيار-، وهيكل ميكانيكي مستقر. في مثل هذه الحالات، تكون المنتجات التي تستخدم "الجسم الخزفي لصمامات المركبات الكهربائية" هي الخيار المفضل نظرًا لقوتها العازلة العالية ومقاومتها العالية لدرجات الحرارة-ومقاومتها للصدمات الحرارية. مادة سيراميك الألومينا عالية النقاء (95%) لا تتحمل التقلبات الشديدة في درجات الحرارة فحسب، بل تمنع أيضًا إعادة إشعال القوس بشكل فعال.

في مصادر طاقة الاتصالات أو أنظمة توزيع الطاقة في مراكز البيانات، تكون متطلبات تبديد طاقة الصمامات وموثوقيتها صارمة للغاية. يعمل التصميم المنخفض لفقد-الطاقة- على تقليل توليد حرارة النظام وتحسين كفاءة استخدام الطاقة، بينما تضمن قدرة الفصل العالية العزل الآمن للأعطال داخل البيئات ذات الأسلاك الكثيفة. وعلى العكس من ذلك، يركز قطاع النقل بالسكك الحديدية بشدة على الاستقرار طويل الأمد-ومقاومة الاهتزازات؛ وبالتالي، يتم اختيار هياكل التوصيل-المثبتة بمسامير بشكل متكرر-مقترنة غالبًا بـ "جسم سيراميكي للصمامات المثبتة بمسامير"-لضمان التشغيل الموثوق وسط دورات التوقف المتكررة-والتداخل الكهرومغناطيسي.

وتركز الخطوة الثالثة على التصميم الهيكلي وخصائص المواد. تستخدم الصمامات الحديثة عالية الأداء-في الغالب السيراميك كمادة للهيكل، حيث يوفر السيراميك مقاومة للحرارة وقوة عازلة ومتانة ميكانيكية تفوق بكثير تلك الموجودة في راتنجات الإيبوكسي أو المواد البلاستيكية. على سبيل المثال، يتمتع سيراميك الألومينا بنسبة 95% بقوة عازلة عالية وموصلية حرارية عالية بشكل استثنائي، مما يجعله مناسبًا لسيناريوهات أعطال الطاقة العالية-. على العكس من ذلك، يحقق الجسم المصهور الخزفي العازل الكهربائي توازنًا ممتازًا بين التكلفة والأداء، مما يجد تطبيقًا واسع النطاق في دوائر التحكم الصناعية. بالنسبة للأنظمة المساعدة للمركبات الكهربائية-مثل محولات DC/DC وضواغط تكييف الهواء-يوفر الجسم الخزفي للمصهر المساعد للمركبات الكهربائية حماية مزدوجة موثوقة ضد كل من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة في مساحة محدودة.

علاوة على ذلك، بالنسبة لمعايير أو واجهات محددة، من الضروري تحديد نموذج حزمة متوافق. على سبيل المثال، يجب أن يفي الأنبوب الخزفي لسلسلة EV BS (المتوافق مع المعايير البريطانية) أو الأنبوب الخزفي لوصلة منصهر شاحن السيارة الكهربائية (المصمم خصيصًا لمحطات الشحن) بالمتطلبات المقابلة فيما يتعلق بالأبعاد وأنواع الأطراف والشهادات. في تطبيقات التيار المستمر ذات الجهد العالي-، يقوم الأنبوب الخزفي لصمام الجهد العالي بعزل الإمكانات في نطاق كيلو فولت بشكل فعال، وبالتالي يمنع وميض السطح.