این راهنما برای مهندسان حرفه‌ای، طراحان سیستم و تکنسین‌های پیشرفته‌ای است که با سیستم‌های برق DC مدرن کار می‌کنند. این راهنما به سوالات حیاتی در مورد نحوه انتخاب، نصب و نگهداری مدارشکن DC مناسب برای محافظت از دارایی‌های با ارزش بالا مانند آرایه‌های پنل خورشیدی، سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) و ایستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی (EV) پاسخ می‌دهد.
چرا نمی‌توانم از یک بریکر AC برای مدار DC استفاده کنم؟
یک اشتباه رایج اما خطرناک، استفاده از یک مدارشکن استاندارد AC در یک کاربرد DC برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها است. این کار هرگز نباید انجام شود. تفاوت اساسی در نحوه برخورد آنها با قوس الکتریکی است - افزایش خطرناک انرژی که هنگام قطع مدار تشکیل می‌شود.
بریکرهای AC بر عبور از صفر متکی هستند: جریان متناوب (AC) به طور طبیعی جهت خود را معکوس می‌کند و ۱۲۰ بار در ثانیه به صفر ولت می‌رسد. یک بریکرهای AC به گونه‌ای طراحی شده‌اند که کنتاکت‌های خود را باز کرده و منتظر این لحظه "قطع" طبیعی بمانند تا قوس را به طور ایمن خاموش کنند.
بریکرهای جریان مستقیم باید با قوس الکتریکی مقابله کنند: جریان مستقیم (DC) به طور مداوم و بدون نقطه عبور از صفر جریان دارد. یک بریکرهای جریان مستقیم نمی‌توانند منتظر توقف برق بمانند؛ بلکه باید به طور فعال و با قدرت قوس الکتریکی را از بین ببرند. این امر مستلزم طراحی قوی‌تر و پیچیده‌تری است که اغلب شامل اجزای تخصصی مانند کویل‌های انفجار مغناطیسی و مجراهای قوس الکتریکی می‌شود.
استفاده از یک بریکر AC در یک سیستم DC می‌تواند منجر به ذوب شدن بریکر، عدم توانایی در متوقف کردن خطا و ایجاد آتش‌سوزی فاجعه‌بار شود. بریکرهای DC به طور خاص برای این چالش طراحی شده‌اند و یک الزام ایمنی غیرقابل مذاکره هستند.
نحوه انتخاب نوع مناسب قطع کننده مدار DC
انتخاب اصلح. قطع کننده جریان مستقیم شامل درک ساختار فیزیکی آن، نحوه تشخیص خطاها و ویژگی‌های عملکردی آن است.
طبقه‌بندی بر اساس اندازه و قدرت فیزیکی
- قطع کننده مدار مینیاتوری (MCB جریان مستقیم): بهترین گزینه برای محافظت از مدارهای منفرد و کم‌مصرف.
- موارد استفادهمحافظت از یک رشته پنل خورشیدی، مدارهای روشنایی DC یا پنل‌های کنترل در مخابرات.
- رتبه‌بندی‌ها: معمولاً تا ۱۲۵ آمپر.
- کلید قدرت قالبی (کلید مینیاتوری DC): بزرگتر و مقاوم‌تر، برای محافظت از مدارهای اصلی یا فیدرهای تجهیزات استفاده می‌شود.
- موارد استفاده: حفاظت اصلی برای یک آرایه خورشیدی مسکونی بزرگ، یک سیستم ذخیره باتری تجاری یا ماشین آلات صنعتی.
- رتبه‌بندی‌هااز ۱۵ آمپر تا ۲۵۰۰ آمپر، اغلب با تنظیمات تریپ قابل تنظیم برای هماهنگی بهتر سیستم.
- برق ولتاژ پایین/قطع کننده‌های مدار هوایی (ای سی بی): بزرگترین کلاس بریکرها، طراحی شده برای تابلو برق اصلی در تاسیسات بزرگ.
- موارد استفادهحفاظت ورودی اصلی برای یک مزرعه خورشیدی در مقیاس بزرگ، یک مرکز داده بزرگ یا کل یک تأسیسات صنعتی.
- رتبه‌بندی‌هااز ۸۰۰ آمپر تا بیش از ۶۳۰۰ آمپر، با واحدهای قطع الکترونیکی پیشرفته و ویژگی‌های ارتباطی.
منحنی سفر چیست و به کدام یک نیاز دارم؟
الف منحنی سفر میزان حساسیت یک بریکر به اضافه جریان را مشخص می‌کند. انتخاب صحیح آن از قطع ناخواسته جلوگیری می‌کند و در عین حال حفاظت را تضمین می‌کند. رایج‌ترین انواع تعریف شده توسط IEC عبارتند از:
| نوع MCB | جریان قطع (مغناطیسی) | بهترین برای | کاربردهای رایج |
|---|---|---|---|
| نوع ب | ۳ تا ۵ برابر جریان نامی (اینچ) | مدارهایی با جریان هجومی کم یا بدون جریان هجومی. | بارهای مقاومتی، روشنایی مسکونی. |
| نوع C | ۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی (اینچ) | مدارهایی با جریان هجومی متوسط. | بارهای عمومی، روشنایی تجاری، موتورها. این رایج‌ترین و همه‌کاره‌ترین انتخاب است. |
| نوع D | ۱۰ تا ۲۰ برابر جریان نامی (اینچ) | مدارهایی با جریان هجومی بسیار بالا. | موتورهای بزرگ، ترانسفورماتورها، تجهیزات جوشکاری. |
| نوع Z | ۲ تا ۳ برابر جریان نامی (اینچ) | محافظت از دستگاه‌های بسیار حساس در برابر اتصال کوتاه‌های سطح پایین. | حفاظت نیمه هادی، مدارهای الکترونیکی حساس. |
محاسبات اندازه بحرانی برای کاربردهای دنیای واقعی
نحوه تعیین اندازه بریکر برای سیستم فتوولتائیک خورشیدی
تعیین اندازه محافظ اضافه جریان برای پنل‌های خورشیدی توسط قانون ملی برق (NEC) تعیین می‌شود. نکته کلیدی «قانون ۱.۵۶» است که عملکرد مداوم و نوسانات احتمالی برق را در نظر می‌گیرد.
نحوه محاسبه به این صورت است شکن اندازه برای مدار منبع PV:
- جریان اتصال کوتاه (Isc) پنل را از دیتاشیت آن پیدا کنید.
- ضریب Isc را در ۱.۵۶ ضرب کنید. این ضریب دو الزام NEC را ترکیب می‌کند: یک ضریب ۱.۲۵ برای کار مداوم و یک ضریب ۱.۲۵ دیگر برای اثر «لبه ابر»، یک جهش جریان قابل پیش‌بینی.
- محاسبه: امتیاز OCPD مورد نیاز = Isc × 1.25 × 1.25 = Isc × 1.56
- عدد را به اندازه استاندارد بعدی بریکر گرد کنید. برای مثال، اگر محاسبه شما ۱۴.۲۳ آمپر را نشان دهد، باید یک بریکر ۱۵ آمپری انتخاب کنید.
- تأیید ولتاژ: حداکثر ولتاژ سیستم را با ضرب ولتاژ مدار باز پنل (Voc) در تعداد پنل‌های موجود در رشته و اعمال ضریب تصحیح دما از جدول NEC 690.7 محاسبه کنید. ولتاژ نامی بریکر باید بالاتر از این مقدار محاسبه شده باشد.
چرا برای سیستم باتری به یک مدارشکن غیرقطبی نیاز دارم؟
سیستم‌های ذخیره انرژی باتری (BESS) دو طرفه هستند، به این معنی که جریان در هنگام تخلیه به بیرون و در هنگام شارژ به داخل جریان می‌یابد. این امر انتخاب بریکر را بسیار مهم می‌کند.
بریکرهای قطبی: این بریکرها از آهنرباهای دائمی استفاده می‌کنند و فقط زمانی کار می‌کنند که جریان در یک جهت (از ترمینال "+" به "-") جریان یابد. اگر در یک BESS استفاده شوند، جریان در طول چرخه شارژ به سمت عقب جریان می‌یابد و باعث می‌شود مکانیسم خاموش کردن قوس از کار بیفتد و در طول خطا منجر به تخریب خاصی شود.
بریکرهای غیر قطبی: این موارد برای هر کاربرد دو طرفه اجباری هستند. آنها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که صرف نظر از جهت جریان، قوس را به طور ایمن خاموش کنند. برای هر سیستم BESS یا مبتنی بر باتری، باید یک بریکر DC غیر قطبی مشخص کنید.
پیمایش استانداردهای ایمنی: UL 489 در مقابل UL 1077
در آمریکای شمالی، تمایز اساسی برای ایمنی و انطباق با کد، بین دستگاه‌های دارای گواهینامه UL 489 و UL 1077 است.
| ویژگی | UL 489 - قطع کننده مدار شاخه ای | UL 1077 - محافظ تکمیلی |
|---|---|---|
| هدف | حفاظت اولیه: از سیم‌کشی ساختمان محافظت می‌کند. این خط اصلی دفاع است. | حفاظت تکمیلی: از اجزای خاص داخل یک تجهیز محافظت می‌کند. |
| کاربرد | می‌تواند به عنوان آخرین وسیله‌ی اضافه جریان در تابلو برق نصب شود. | باید در پایین‌دست یک بریکر UL 489 استفاده شود. نمی‌تواند مستقیماً از سیم‌کشی ساختمان محافظت کند. |
| قانون | برای حفاظت تکمیلی می‌توان از یک دستگاه UL 489 استفاده کرد. | یک دستگاه UL 1077 هرگز نمی‌تواند برای حفاظت از مدار شاخه‌ای استفاده شود. استفاده از آن به این روش یک نقض ایمنی بزرگ است. |
عیب‌یابی مشکلات رایج کلید جریان مستقیم
| علامت | محتمل‌ترین علت | چگونه آن را برطرف کنیم |
|---|---|---|
| مزاحمت برای حیوانات | جریان هجومی: یک موتور یا منبع تغذیه جریان اولیه زیادی می‌کشد. | بریکر را به بریکر با منحنی تریپ کمتر حساس (مثلاً از نوع C به نوع D) تغییر دهید. |
| قطع کننده مدار ریست نمی‌شود (بلافاصله از کار می‌افتد) | اتصال کوتاه مداوم: یک خطای فعال و خطرناک در مدار وجود دارد. | تمام وسایل برقی را از برق بکشید. اگر هنوز برق قطع می‌شود، ایراد از سیم‌کشی است و به برقکار نیاز دارید. اگر برق قطع نشد، دستگاه‌ها را یکی یکی به برق وصل کنید تا وسیله‌ی معیوب را پیدا کنید. |
| کلید تنظیم مجدد نمی‌شود (دسته اسفنجی به نظر می‌رسد) | نیاز به خنک شدن: المنت حرارتی هنوز از تریپ اضافه بار قبلی داغ است. | قبل از تلاش برای تنظیم مجدد، ۲-۳ دقیقه صبر کنید. اگر هنوز قفل نمی‌شود، مکانیزم قطع کننده معیوب است و باید تعویض شود. |
| بریکر داغ است | اتصال شل: این دلیل #1 برای گرم شدن بیش از حد بریکر است و یک خطر جدی آتش سوزی است. | مدار را از برق بکشید. از یک آچار گشتاور کالیبره شده برای سفت کردن ترمینال‌های خط و بار تا مقدار گشتاور مشخص شده توسط سازنده استفاده کنید. |
روندهای آینده و تولیدکنندگان پیشرو
بازار به سرعت در حال تکامل است و از بریکرهای سنتی فراتر می‌رود تا نیازهای سیستم‌های DC با توان بالا را برآورده کند.
بریکرهای هیبریدیاین سوئیچ‌ها کارایی یک سوئیچ مکانیکی را با قطع برق فوق‌العاده سریع و بدون قوس الکتریکی یک دستگاه حالت جامد ترکیب می‌کنند. آنها در حال تبدیل شدن به استانداردی برای محافظت از سیستم‌های باتری در مقیاس شبکه و زیرساخت‌های HVDC هستند. تولیدکنندگان معتبری مانند ABB با خط تولید Gerapid خود در این حوزه پیشگام هستند.
بریکرهای هوشمندادغام فناوری اینترنت اشیا به قطع‌کننده‌های برق اجازه می‌دهد تا داده‌هایی در مورد مصرف انرژی ارائه دهند و خرابی‌ها را پیش‌بینی کنند. رهبران صنعت مانند اشنایدر الکتریک (با سری PowerPact و Acti9 خود)، ایتون (با خطوط PVGard و سری G خود) و زیمنس (با خانواده SENTRON) راه‌حل‌های پیشرفته‌ای با قابلیت‌های ارتباطی برای مدیریت هوشمند انرژی ارائه می‌دهند.
مرتبط
10 تولیدکننده برتر MCB که در سال 2025 بر بازار جهانی تسلط دارند
