PDF《直流高压继电器》

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27 No.2 NEW PRODUCTS 最近,将电流通过直流方式向各种 电子设备供电,即所谓的直流供电颇受 世人关注.从以基础设施类服务器为首 的IT设备到家用AV设备,大部分的电子 电器都是通过直流电源驱动的.由于商 用电为交流电,因此需要将交流电变为 直流后才能使用,而在此转换过程中, 转换损耗就会变成热能流失.直流供电 则可将上述转换损耗降低至零,从而达 到有效利用电力的目的.此外,为了构 建可持续发展社会,有效使用IT技术和 设备必不可少,基础设施类服务器或其 相关设备的增设也无可避免,因此,现 在业界已经开始商讨如何开发出能够降 低转换损耗的供电系统.服务器或其相 关设备等由蓄电设备构成的常备不停电 电源装置,以备商用电停电、瞬断和电 压过低时的不时之需.数据中心等设施 中的交流直流转换至少需要进行三次, 因此,一次即可达到目的的高压直流供 电系统,自然备受关注. 图1表示数据中心电力转换的示意 图. 通过继电器接点开合交流电时, 如图2所示,由于有零交叉部位,因此 接点分开点即使为交流峰值,交流电压 也要几毫秒后才能为零.由于继电器接 点开合时的电弧零交叉部位灭弧,即使 处于高压状态也很容易开合.而直流供 电无零交叉部位,因此拥有接点分开时 产生的电弧会持续这一特质.这些电弧 有高达3,000℃的温度,若持续一段时 间会引起接点与接点周围的异常发热, 造成故障或次生灾害.因此,以往直流 高压电路中利用的开关元件接点间隙很 宽,电磁开关或电磁式接触器体积也很 大,导致印刷电路板无法容纳. 直流高压继电器 FTR-J2 / FTR-K2W系列 继电器在为推动社会发展作出贡献的同时,在降低CO2排放量、减缓地球变暖方面的作用也越来越受到人们的 重视,富士通实现了继电器直流供电系统关键元件的产品系列化. 此次推出的继电器有两个系列,分别是面向数据中心服务器供电时使用的直流高压继电器 FTR-J2系列 , 以及用来保护通信基站电池使用的中压大电流继电器 FTR-K2 W系列 . 前言当前系统实例(三次转换→转换损耗大) CPU HDD 蓄电器 UPS 服务器 AC DC AC 转换-3 DC AC DC 转换-1 交流 转换-2 商用电 (电力公司) 配电盘直流供电实例(一次转换→降低转换损耗) CPU HDD 蓄电器 UPS 服务器 AC DC 转换-1 交流 直流 商用电 (电力公司) 配电盘直流高压开合的难点 照片

1 FTR-J2 外观 照片

2 FTR-K2W 外观 图1通过直流供电降低转换损耗的理念(以数据中心为例) Vol.27 No.2

25 此次,富士通新开发的两个继电器 的定位如图3所示. FTR-J2为450VDC-10A可开合的继 电器,FTR-K2W为60VDC-30A可开合的 继电器. 为了在高压下仍能确保阻断电弧, 特将两个接点间隙为1mm的继电器设置 到一个罩内,再将两个接点串联起来, 以此确保接点间隙总计2mm.同时我公 司还在罩上面安装永久磁铁,采用接点 分开时电弧灭弧的方式,这样即使体积 很小,也仍能够实现450VDC-10A的额定 电压. 图4表示外形尺寸图、图5表示端子 排列与印刷电路加工图、图6表示负载 接线图、表1表示电气性能. 图2交流与直流开合的区别 FTR-J2/FTR-K2W 系列 交流 直流 通过零交叉点 电弧灭弧. 由于无零交叉点, 当电压高时,接点分开时 电弧就很容易继续放电,该能量 容易造成异常发热或诱发故障. 1A 5V 电流(A) 5A 10A 12V 24V 直流电压(VDC) 50V 100V 450V 20A 30A 50A 以往继电器的 可开合范围 以往,高压大电流 大型电磁开关或电磁式接触器范围 中电压/高电流用 FTR-K2W 60VDC-30A 通信基地电台专用 高压/低电流用 FTR-J2 450VDC-10A UPS 太阳能电池外设