Ue در مقابل Ui در مقابل Uimp: راهنمای رتبه‌بندی ولتاژ الکتریکی

شما در حال مقایسه دو MCCB با جریان نامی یکسان هستید—هر دو 100 آمپر، سه پل هستند. اما مشخصات ولتاژ متفاوت است: یکی “Ue 400V, Ui 690V, Uimp 8kV” را نشان می دهد در حالی که دیگری “Ue 690V, Ui 800V, Uimp 6kV” را لیست می کند. کدام یک با سیستم سه فاز 400 ولت شما مطابقت دارد؟ آیا می توانید با خیال راحت از بریکر اول استفاده کنید حتی اگر Ue آن با ولتاژ سیستم شما مطابقت داشته باشد اما Uimp متفاوت باشد؟

این سه پارامتر ولتاژ—Ue، Ui و Uimp—در هر برگه اطلاعات تجهیزات الکتریکی از MCCBها و کنتاکتورها به رله ها و بلوک‌های ترمینال. ظاهر می‌شوند. اما سردرگمی در مورد معنای واقعی آنها منجر به تجهیزات کم‌مشخصات می‌شود که زودتر از موعد از کار می‌افتند، قطعات بیش از حد مشخص شده که بودجه را هدر می‌دهند و مشکلات انطباق در طول تأیید پروژه ایجاد می‌کنند.

مشکل فقط خواندن سه عدد نیست. هر رتبه بندی یک تنش الکتریکی متفاوت را آزمایش می کند: عملکرد حالت پایدار، یکپارچگی عایق و مقاومت در برابر موج گذرا. آنها توسط استانداردهای مختلف IEC اداره می شوند، از طریق روش های آزمایشی مختلف تأیید می شوند و نقش های متمایزی در انتخاب تجهیزات ایفا می کنند. برخورد با آنها به عنوان قابل تعویض—یا بدتر از آن، نادیده گرفتن دو مورد از آنها—خطرات واقعی ایمنی و قابلیت اطمینان را ایجاد می کند.

این راهنما هر سه رتبه بندی ولتاژ را با دقت رمزگشایی می کند. شما دقیقاً خواهید آموخت که Ue، Ui و Uimp چه چیزی را اندازه گیری می کنند، کدام تست های IEC هر پارامتر را تأیید می کنند، چگونه آنها با استانداردهای هماهنگی عایق مرتبط هستند و مهمتر از همه—کدام رتبه بندی برای کدام تصمیم مشخصات مهم است. در پایان، شما برگه های اطلاعات تجهیزات را با اطمینان می خوانید و اجزایی را انتخاب می کنید که هم با ولتاژ سیستم شما و هم با مشخصات کامل تنش الکتریکی که تاسیسات شما با آن روبرو است، مطابقت داشته باشند.

Ue (ولتاژ عملیاتی نامی) چیست؟

Ue است. ولتاژ عملیاتی نامی—ولتاژی که تجهیزات الکتریکی برای کارکرد در شرایط عادی و بدون اختلال طراحی شده اند. این عددی است که هنگام انتخاب با ولتاژ نامی سیستم خود مطابقت می دهید کلیدهای مینیاتوری (MCCB), ، کنتاکتورها، رله ها یا سایر تجهیزات کنترلی.

در اصطلاحات IEC 60947، Ue دامنه ولتاژ کاربرد تجهیزات را تعریف می کند. این با دو پارامتر مهم دیگر کار می کند: Ie (جریان عملیاتی نامی) و دسته بهره برداری (مانند AC-3 برای موتورها یا AC-23 برای بارهای مختلط). این سه مشخصات با هم، پوشش عملکرد عملیاتی دستگاه را توصیف می کنند.

Ue در واقع چه چیزی را آزمایش می کند

Ue مربوط به یک ولتاژ آزمایشی مستقل خاص نیست. در عوض، ولتاژ مرجع را برای آزمایش عملکرد تعیین می کند:

• تست های استقامت عملیاتی: تجهیزات باید چرخه های عملیاتی نامی (وصل و قطع جریان نامی) را در Ue بدون خرابی تکمیل کنند
• تأیید افزایش دما: در جریان نامی و ولتاژ عملیاتی، دمای دستگاه باید در محدوده مجاز باقی بماند
• هماهنگی عملکرد: سازندگان قابلیت سوئیچینگ جریان، عملکرد اتصال کوتاه و داده های هماهنگی را در مقادیر Ue خاص اعلام می کنند

برای یک کنتاکتور با رتبه Ue 400V AC-3 با Ie 95A، این بدان معناست که برای استقامت مکانیکی و الکتریکی اعلام شده خود، برای سوئیچینگ بارهای موتور القایی 95A در 400 ولت آزمایش شده است.

مقادیر معمول Ue برای تجهیزات صنعتی

رتبه بندی های استاندارد Ue از ولتاژهای سیستم رایج پیروی می کنند:

• 230V / 240V AC: سیستم های تک فاز اروپایی و بین المللی
• 400V / 415V AC: سیستم های سه فاز اروپایی، آسیایی و بسیاری از سیستم های صنعتی
• 480V AC: سیستم های صنعتی سه فاز آمریکای شمالی
• 690 ولت AC: کاربردهای صنعتی ولتاژ بالا، تجهیزات معدن
• 24V / 48V / 110V DC: مدارهای کنترل، سیستم های اتوماسیون، تاسیسات پشتیبان گیری شده با باتری

شما تجهیزاتی را انتخاب می کنید که Ue اعلام شده با ولتاژ نامی سیستم شما مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود. یک دستگاه با رتبه Ue 690V می تواند در یک سیستم 400 ولت کار کند (برای ولتاژ بیش از حد رتبه بندی شده است)، اما یک دستگاه با رتبه Ue 230V نمی تواند در یک برنامه 400 ولت استفاده شود—مشخصات آن پایین است.

رابطه Ue-Ie-دسته

Ue هرگز به تنهایی وجود ندارد. یک MCCB ممکن است Ue 400V را با چندین رتبه بندی Ie (40A، 63A، 100A) بسته به اندازه فریم و تنظیمات تریپ حرارتی نشان دهد. یک کنتاکتور ممکن است مقادیر Ie متفاوتی را در سطوح Ue مختلف فهرست کند—به عنوان مثال، Ie 95A در Ue 400V اما فقط Ie 80A در Ue 690V، زیرا ولتاژ بالاتر در هنگام قطع قوس به کنتاکت ها فشار وارد می کند.

همیشه هر سه مشخصات را تأیید کنید. دستگاهی که برای ولتاژ شما رتبه بندی شده است اما دسته بهره برداری اشتباه می تواند حتی اگر Ue کاملاً مطابقت داشته باشد، از کار بیفتد.

Ui (ولتاژ عایق نامی) چیست؟

Ui است. ولتاژ عایق نامی—مرجع ولتاژی که برای تعیین سطوح تست دی الکتریک و حداقل فواصل خزشی استفاده می شود. برخلاف Ue (که عملکرد عملیاتی را توصیف می کند)، Ui قابلیت عایق تجهیزات را تعریف می کند. این یک ولتاژ عملیاتی مجاز نیست. این یک مرجع طراحی است که از استحکام عایق کافی اطمینان می دهد.

قانون اساسی: Ue هرگز نباید از Ui تجاوز کند. برگه های اطلاعات تجهیزات این رابطه را به صراحت نشان می دهند—یک کنتاکتور با رتبه Ue 400V معمولاً Ui 690V یا 800V را نشان می دهد، به این معنی که می تواند در هر ولتاژی تا 400 ولت کار کند در حالی که عایق طراحی شده برای سطوح تنش 690V یا 800V را حفظ می کند.

Ui در واقع چه چیزی را آزمایش می کند: استحکام دی الکتریک

Ui تعیین می کند تست مقاومت دی الکتریک فرکانس قدرت ولتاژ. این تست تأیید می کند که عایق می تواند در برابر تنش الکتریکی مداوم بدون شکست مقاومت کند:

• ولتاژ تست: معمولاً 2 × Ui + 1000V برای تجهیزات با Ui ≤ 690V (طبق IEC 60947-1)
• مدت زمان آزمایش: 60 ثانیه (1 دقیقه ولتاژ AC مداوم)
• فرکانس تست: 50 هرتز یا 60 هرتز AC (فرکانس قدرت)
• معیارهای قبولی: بدون تخلیه مخرب، بدون شکست، جریان خزشی در محدوده مشخص شده

به عنوان مثال، بلوک های ترمینال با رتبه Ui 690V به مدت یک دقیقه تحت آزمایش دی الکتریک در تقریباً 2380 ولت AC قرار می گیرند. این شبیه سازی سال ها پیری و تنش عایق است که در یک تست کنترل شده واحد متراکم شده است.

چرا Ui از Ue فراتر می رود: حاشیه ایمنی

تجهیزات الکتریکی تنش ولتاژ فراتر از سطوح نامی را تجربه می کنند:

• اضافه ولتاژهای گذرا: موج های سوئیچینگ، عملیات بانک خازنی
• تغییرات ولتاژ سیستم: نوسانات شبکه، مسائل مربوط به تنظیم ژنراتور
• فرسودگی عایق: رطوبت، آلودگی، سیکل‌های حرارتی عایق را در طول زمان تخریب می‌کنند.
• حاشیه ایمنی: استانداردهای IEC ایجاب می‌کنند که عایق برای تنش بالاتری نسبت به ولتاژ عملیاتی طراحی شود.

یک سیستم 400 ولت به ندرت دقیقاً 400 ولت را به طور مداوم تجربه می‌کند. ولتاژ می‌تواند تحت شرایط عادی ±10% نوسان داشته باشد و رویدادهای گذرا آن را بالاتر می‌برند. تعیین تجهیزات با Ui به طور قابل توجهی بالاتر از Ue، یکپارچگی عایق را در طول عمر سرویس تجهیزات تضمین می‌کند.

الزامات Ui و فاصله خزشی

Ui مستقیماً حداقل را تعیین می‌کند فواصل خزشی—کوتاه‌ترین مسیر بین قطعات رسانا که در امتداد سطح عایق اندازه‌گیری می‌شود. جداول IEC 60664-1 فاصله خزشی مورد نیاز را بر اساس موارد زیر مشخص می‌کنند:

• ولتاژ عایق نامی (Ui)
• درجه آلودگی (سطح آلودگی: تمیز، نرمال، رسانا)
• گروه مواد عایق (مقاومت در برابر ردیابی: I، II، IIIa، IIIb)

Ui بالاتر، نیاز به فاصله خزشی بیشتری دارد. بلوک‌های ترمینال برای Ui 1000 ولت به طور قابل توجهی به فاصله بیشتری نسبت به بلوک‌های Ui 400 ولت نیاز دارند، حتی اگر هر دو در یک سیستم 400 ولت کار کنند. این بر اندازه فیزیکی و تراکم ترمینال تأثیر می‌گذارد.

مقادیر متداول Ui

رتبه‌بندی‌های استاندارد Ui برای تجهیزات ولتاژ پایین:

• 300 ولت: اجزای کنترل سبک، کاربردهای ولتاژ پایین‌تر
• 500 ولت / 690 ولت: رایج‌ترین برای MCCBهای صنعتی، کنتاکتورها، رله‌ها در سیستم‌های 400 ولت / 480 ولت
• 800 ولت / 1000 ولت: عایق بالاتر برای کاربردهای سخت، پوشش محدوده ولتاژ گسترده

همیشه بررسی کنید که تجهیزات انتخاب شده Ui ≥ حداکثر ولتاژ سیستم مورد انتظار شما را نشان دهند. برای یک سیستم 480 ولت، انتخاب قطعات با Ui 500 ولت حاشیه ایمنی حداقلی را فراهم می‌کند. Ui 690 ولت یا 800 ولت قابلیت اطمینان طولانی مدت بهتری را ارائه می‌دهد.

Uimp (ولتاژ ضربه قابل تحمل نامی) چیست؟

Uimp است. ولتاژ ضربه قابل تحمل نامی—مقدار ولتاژ پیک که تجهیزات می‌توانند هنگام قرار گرفتن در معرض ضربه‌های اضافه ولتاژ گذرا استاندارد شده بدون خرابی عایق، تحمل کنند. در حالی که Ui قدرت دی الکتریک فرکانس قدرت را آزمایش می‌کند، Uimp توانایی تجهیزات را برای زنده ماندن از نوسانات سریع و پرانرژی ناشی از صاعقه، رویدادهای سوئیچینگ و اختلالات شبکه تأیید می‌کند.

Uimp بر حسب کیلوولت (kV) پیک بیان می‌شود و از یک شکل موج ضربه استاندارد استفاده می‌کند: 1.2/50 میکروثانیه (زمان افزایش 1.2 میکروثانیه به پیک، زمان کاهش 50 میکروثانیه به نصف مقدار). این شکل موج، امضای الکتریکی نوسانات ناشی از صاعقه و گذراهای سوئیچینگ را شبیه‌سازی می‌کند.

Uimp در واقع چه چیزی را آزمایش می‌کند: ایمنی در برابر نوسانات

آزمایش تحمل ضربه، تجهیزات را در معرض پالس‌های گذرا ولتاژ بالا قرار می‌دهد:

• شکل موج تست: پالس ولتاژ 1.2/50 میکروثانیه (شکل استاندارد IEC)
• ولتاژ تست: Uimp اعلام شده تجهیزات (6 کیلوولت، 8 کیلوولت، 12 کیلوولت و غیره)
• روش آزمایش: پالس‌های متعدد با هر دو قطب (مثبت و منفی) اعمال می‌شوند
• فاصله بین پالس‌ها: حداقل 1 ثانیه
• معیارهای قبولی: بدون فلاش‌اور، بدون شکست عایق، بدون تخریب فواصل

برای یک قطع کننده مدار با Uimp 8 کیلوولت، مهندسان تست پالس‌های پیک 8000 ولت را به طور مکرر اعمال می‌کنند تا تأیید کنند که فواصل داخلی و عایق این تنش‌های گذرا را بدون خرابی تحمل می‌کنند.

ارتباط دسته اضافه ولتاژ

مقادیر Uimp خودسرانه نیستند—آنها با دسته‌های اضافه ولتاژ تعریف شده در IEC 60664-1 هماهنگ شده‌اند. این دسته‌ها تأسیسات را بر اساس قرار گرفتن در معرض اضافه ولتاژهای گذرا طبقه‌بندی می‌کنند:

• دسته I: تجهیزات با قرار گرفتن در معرض گذرا کاهش یافته (مدارهای الکترونیکی محافظت شده)
• دسته II: لوازم خانگی و تجهیزات قابل حمل (بارهای مسکونی معمولی)
• دسته سوم: تأسیسات ثابت (تابلوهای توزیع، ماشین آلات صنعتی)
• دسته IV: منشاء نصب (ورودی سرویس، کنتورهای برق، خطوط هوایی)

دسته‌های بالاتر با گذراهای شدیدتری روبرو هستند. جداول IEC 60664-1 ولتاژهای نامی سیستم را به سطوح تحمل ضربه مورد نیاز برای هر دسته نگاشت می‌کنند. برای یک سیستم سه فاز 400 ولت:

• دسته II: Uimp 2.5 کیلوولت معمولی
• دسته سوم: Uimp 6 کیلوولت معمولی
• دسته IV: Uimp 8 کیلوولت معمولی

تجهیزات صنعتی نصب شده در سیستم‌های توزیع ثابت (دسته III) به Uimp بالاتری نسبت به لوازم خانگی متصل به پریزهای دیواری (دسته II) نیاز دارند، حتی اگر هر دو در یک ولتاژ نامی کار کنند.

مقادیر معمولی Uimp برای تجهیزات صنعتی

رتبه‌بندی‌های استاندارد Uimp برای کلیدهای ولتاژ پایین و تجهیزات کنترل:

• 4 کیلوولت: کاربردهای دسته پایین‌تر، تجهیزات مسکونی
• 6 کیلوولت: رایج برای MCCBهای خانگی/مسکونی، تجهیزات دسته II/III
• 8 کیلوولت: استاندارد برای MCCBهای صنعتی، کنتاکتورها، تأسیسات ثابت دسته III/IV
• 12 کیلوولت: کاربردهای صنعتی سخت، تجهیزات درجه یک، مکان‌های با قرار گرفتن در معرض بالا

برگه‌های داده تجهیزات معمولاً مقادیر Uimp مربوط به دسته نصب مورد نظر را نشان می‌دهند. قطعات درجه صنعتی به طور پیش فرض 8 کیلوولت یا بالاتر را نشان می‌دهند، در حالی که محصولات مسکونی ممکن است 4-6 کیلوولت را نشان دهند.

چرا Uimp مهم است: رویدادهای نوسان در دنیای واقعی

سیستم‌های الکتریکی به طور منظم با اضافه ولتاژهای گذرا روبرو هستند:

• رعد و برق: ضربات مستقیم یا نزدیک، ولتاژهای بالا را به شبکه های توزیع القا می کنند.
• عملیات سوئیچینگ: باز/بسته کردن بارهای بزرگ، بانک های خازنی یا ترانسفورماتورها، جهش های ولتاژ ایجاد می کند.
• خطاهای شبکه: رفع خطا و عملیات وصل مجدد، حالت های گذرا تولید می کند.
• راه اندازی موتور: سوئیچینگ بار القایی، جهش های ولتاژ موضعی ایجاد می کند.

تجهیزات با Uimp ناکافی به طور غیرقابل پیش بینی از کار می افتند - گاهی اوقات بلافاصله پس از یک طوفان رعد و برق، گاهی اوقات پس از آسیب تجمعی ناشی از موج که عایق را در طول ماه ها تضعیف می کند. تعیین مشخصات مناسب Uimp تضمین می کند که تجهیزات از محیط گذرا خاص محل نصب و دسته بندی آن جان سالم به در می برند.

تفاوت های کلیدی: Ue در مقابل Ui در مقابل Uimp

این سه رتبه بندی ولتاژ، تنش های الکتریکی اساساً متفاوتی را اندازه گیری می کنند. درک تمایزات آنها از خطاهای مشخصات جلوگیری می کند و به شما کمک می کند تجهیزات را با شرایط عملیاتی واقعی مطابقت دهید.

عملیاتی در مقابل عایق در مقابل موج: سوالات مختلف

هر رتبه بندی به یک سوال طراحی خاص پاسخ می دهد:

• Ue (ولتاژ عملیاتی): “این دستگاه در چه ولتاژ سیستمی می تواند در شرایط عادی و مداوم کار کند؟”
• Ui (ولتاژ عایق): “چه مرجع ولتاژی استحکام عایق و فواصل خزشی این دستگاه را تعیین می کند؟”
• Uimp (ولتاژ تحمل ضربه): “این دستگاه چه ولتاژ گذرا اوج را می تواند بدون شکست عایق تحمل کند؟”

آنها مکمل هستند، نه قابل تعویض. شما نمی توانید Ui را جایگزین Ue کنید، و Uimp بالا، ناکافی بودن Ue را جبران نمی کند. هر سه باید با الزامات برنامه شما مطابقت داشته باشند.

تفاوت های روش تست

رتبه‌بندی	نوع آزمون	ولتاژ تست	مدت زمان	آنچه تأیید می کند
Ue	تست های عملکرد عملیاتی	ولتاژ نامی سیستم	هزاران چرخه	قابلیت سوئیچینگ، استقامت، افزایش دما
Ui	تحمل دی الکتریک فرکانس قدرت	~2 × Ui + 1000V AC	60 ثانیه	یکپارچگی عایق در برابر تنش AC پایدار
Uimp	تست تحمل ضربه	پیک کیلوولت ضربه نامی	میکروثانیه (شات های متعدد)	کفایت فاصله در برابر امواج گذرا سریع

تست های Ui از AC 50/60 هرتز استفاده می کنند که به مدت یک دقیقه پایدار است - یک تنش آهسته و خرد کننده بر روی عایق. تست های Uimp از پالس های 1.2/50 میکروثانیه استفاده می کنند - جهش های ولتاژ سریع و تیز که به طور متفاوتی به فواصل و شکاف های هوا فشار وارد می کنند. گذراندن یک تست، تضمینی برای گذراندن تست دیگر نیست.

روابط بزرگی ولتاژ

تجهیزات معمولی یک سلسله مراتب ولتاژ خاص را نشان می دهند:

Ue ≤ Ui < Uimp

مثال: یک MCCB صنعتی برای یک سیستم 400 ولت ممکن است نشان دهد:

• Ue = 400V (ولتاژ عملیاتی با سیستم مطابقت دارد)
• Ui = 690V (عایق برای تنش بالاتر طراحی شده است)
• Uimp = 8 kV (تحمل ضربه برای نصب های دسته III)

به مرتبه بزرگی توجه کنید: Ue و Ui در صدها ولت هستند، در حالی که Uimp به هزاران ولت می رسد. این نشان دهنده ماهیت متفاوت امواج گذرا در مقابل عملکرد حالت پایدار است.

کدام رتبه بندی کدام تصمیم را تعیین می کند؟

تصمیمات مختلف مشخصات به رتبه بندی های مختلف بستگی دارد:

از Ue برای تعیین موارد زیر استفاده کنید:

• سازگاری سیستم (آیا تجهیزات با ولتاژ نامی شما مطابقت دارد؟)
• هماهنگی رتبه جریان (مقادیر Ie در سطوح Ue خاص اعلام شده است)
• قابلیت استفاده از دسته بندی (AC-3، AC-23 و غیره)
• پیکربندی های موازی/سری (ملاحظات تقسیم ولتاژ)

از Ui برای تأیید موارد زیر استفاده کنید:

• حاشیه ایمنی عایق کافی (Ui باید به طور قابل توجهی از Ue بیشتر باشد)
• انطباق با الزامات فاصله خزشی برای درجه آلودگی
• قابلیت اطمینان عایق طولانی مدت در محیط شما
• مناسب بودن تجهیزات در محدوده ولتاژ (یک دستگاه، چندین کاربرد)

از Uimp برای اطمینان از موارد زیر استفاده کنید:

• حفاظت از موج گذرا برای دسته بندی اضافه ولتاژ نصب
• هماهنگی با دستگاه های حفاظتی موج بالادست
• طراحی فاصله کافی برای مکان های با قرار گرفتن در معرض بالا
• انطباق با استانداردهای هماهنگی عایق (IEC 60664-1)

استانداردهای IEC و الزامات تست

سه رتبه بندی ولتاژ ادعاهای خودسرانه سازنده نیستند - آنها توسط استانداردهای بین المللی IEC دقیق اداره می شوند که رویه های تست، حداقل معیارهای عملکرد و الزامات مستندسازی را تعریف می کنند.

سری IEC 60947: کلیدهای فشار ضعیف و دستگاه های کنترل

سری IEC 60947 مبنایی برای تعاریف ولتاژ نامی در سراسر کلیدهای مینیاتوری (MCCB), کنتاکتورها, رله ها, ، استارترهای موتور و تجهیزات کنترلی فراهم می‌کند:

• IEC 60947-1: قوانین کلی که تعاریف Ue، Ui، Uimp، الزامات هماهنگی عایقی و رویه‌های آزمایشی قابل اعمال برای تمام کلیدهای ولتاژ پایین را تعیین می‌کند.
• IEC 60947-2: الزامات خاص برای قطع کننده‌های مدار (MCCBها، ACBها)، شامل ظرفیت قطع اتصال کوتاه، دسته‌های انتخابی و کاربرد ولتاژ نامی
• IEC 60947-4-1: کنتاکتورها و استارترهای موتور، تعریف دسته‌های بهره‌برداری (AC-3، AC-4 و غیره) و نحوه ارتباط Ue با قابلیت سوئیچینگ موتور
• IEC 60947-5-1: دستگاه‌های مدار کنترل و عناصر سوئیچینگ (لیمیت سوئیچ‌ها، سلکتور سوئیچ‌ها، دکمه‌های فشاری)

تمام بخش‌ها برای تعاریف اساسی ولتاژ نامی به IEC 60947-1 ارجاع می‌دهند، سپس جزئیات تست خاص محصول را اضافه می‌کنند.

IEC 60947-7-1: بلوک‌های ترمینال برای هادی‌های مسی

بلوک‌های ترمینال از استانداردهای مرتبط پیروی می‌کنند:

• کمیسیون مستقل انتخابات 60947-7-1: افزایش دما، تحمل دی‌الکتریک (اعتبارسنجی Ui)، تحمل جریان اتصال کوتاه و تست‌های ضربه (اعتبارسنجی Uimp) برای بلوک‌های ترمینال را تعریف می‌کند.
• تست شامل: تست دی‌الکتریک فرکانس قدرت (60 ثانیه در ولتاژ تست مشتق شده از Ui) و تست ولتاژ ضربه (شکل موج 1.2/50 میکروثانیه در Uimp نامی)

بلوک‌های ترمینال از همان چارچوب اساسی Ui و Uimp مانند MCCBها و کنتاکتورها استفاده می‌کنند و از سازگاری هماهنگی عایقی در تمام اجزای پانل اطمینان حاصل می‌کنند.

IEC 60664-1: هماهنگی عایقی در سیستم‌های ولتاژ پایین

IEC 60664-1 جداول مهندسی را ارائه می‌دهد که ولتاژ سیستم را به Uimp و فواصل هوایی مورد نیاز متصل می‌کند:

• دسته‌های اضافه ولتاژ (I تا IV) میزان قرار گرفتن تاسیسات در معرض گذراها را طبقه‌بندی می‌کنند.
• درجات آلودگی (1 تا 4) سطوح آلودگی محیطی را طبقه‌بندی می‌کنند.
• جداول ولتاژ ضربه نامی: ولتاژ نامی سیستم و دسته اضافه ولتاژ را به حداقل Uimp مورد نیاز نگاشت می‌کند.
• جداول فاصله هوایی و خزشی: حداقل فواصل هوا و سطح را بر اساس Ui، درجه آلودگی و گروه مواد عایق مشخص می‌کند.

مهندسان از IEC 60664-1 برای تعیین اینکه Uimp و فواصل هوایی مورد نیاز برای کاربردشان چیست استفاده می‌کنند، سپس تجهیزاتی را با دیتاشیت‌هایی که رتبه‌بندی‌های کافی را نشان می‌دهند انتخاب می‌کنند.

IEC 61810-1: رله‌های الکترومکانیکی

رله‌های الکترومکانیکی از استاندارد خود پیروی می‌کنند اما از مفاهیم یکسان ولتاژ نامی استفاده می‌کنند:

• IEC 61810-1: Ue (ولتاژ سوئیچینگ)، Ui (ولتاژ عایقی) و Uimp (ولتاژ تحمل ضربه) را برای کنتاکت‌ها و سیم پیچ‌های رله تعریف می‌کند.
• رویه‌های تست: تست‌های دی‌الکتریک فرکانس قدرت و تست‌های ضربه، روش‌شناسی IEC 60947-1 را منعکس می‌کنند.

یک رله با رتبه Ue 400V، Ui 690V، Uimp 6 kV از همان چارچوب تفسیری یک MCCB با آن رتبه‌بندی‌ها استفاده می‌کند—فقط نوع محصول متفاوت است.

تست نوع در مقابل تست روتین

اعتبارسنجی ولتاژ نامی شامل دو سطح تست است:

تست نوع (یک بار برای هر طرح انجام می‌شود):

• اعتبارسنجی جامع شامل تحمل دی‌الکتریک، تست‌های ضربه، افزایش دما، چرخه‌های استقامت
• بر روی نمونه‌های نماینده در آزمایشگاه‌های تست معتبر انجام می‌شود.
• نتایج در گزارش‌های تست نوع مستند شده و در دیتاشیت‌ها منتشر می‌شود.
• گران، زمان‌بر—تولیدکنندگان برای هر واحد تولیدی تکرار نمی‌کنند.

تست روتین (بر روی هر واحد یا دسته تولید انجام می‌شود):

• تأیید اولیه: بازرسی بصری، بررسی ابعادی، تست دی‌الکتریک ساده شده (ولتاژ پایین‌تر، مدت زمان کوتاه‌تر)
• از سازگاری تولید بدون تکرار مجموعه تست نوع کامل اطمینان حاصل می‌کند.
• کنترل کیفیت سریع و مقرون به صرفه

هنگامی که یک دیتاشیت را می‌خوانید که Ue، Ui و Uimp را نشان می‌دهد، آن مقادیر نشان دهنده عملکرد تست شده و تایید شده نوع هستند. تست روتین تأیید می‌کند که هر واحد تولیدی با طرح تست شده نوع مطابقت دارد.

راهنمای انتخاب عملی: استفاده صحیح از ولتاژ نامی

انتخاب تجهیزات با ولتاژ نامی مناسب نیازمند یک رویکرد سیستماتیک است. برای مطابقت دادن رتبه‌بندی‌ها با الزامات نصب خود، از این چارچوب تصمیم‌گیری پیروی کنید.

مرحله 1: ولتاژ نامی سیستم خود را شناسایی کنید

با حقایق اساسی سیستم شروع کنید:

• سیستم‌های تک فاز: 120V، 230V، 240V AC
• سیستم‌های سه فاز: 208V، 380V، 400V، 415V، 480V، 600V، 690V AC
• سیستم‌های DC: 24V، 48V، 110V، 220V DC (معمول در کاربردهای کنترل/باتری)

این حداقل نیاز Ue. تجهیزاتی که Ue آنها کمتر از ولتاژ سیستم شما باشد قابل استفاده نیستند. تجهیزاتی که Ue آنها برابر یا بیشتر از ولتاژ سیستم باشد از نظر ولتاژ عملیاتی قابل قبول هستند.

مرحله 2: دسته اضافه ولتاژ نصب را تعیین کنید

برای طبقه‌بندی نصب خود با IEC 60664-1 یا کدهای برق محلی مشورت کنید:

دسته I: تجهیزات الکترونیکی حساس با حفاظت از اضافه ولتاژ محلی (نادر در کاربردهای صنعتی)

دسته II: مدارهای لوازم خانگی و پریز برق، تجهیزات قابل حمل حداقل 10 متر دورتر از منابع دسته III (مسکونی، تجاری سبک)

دسته سوم: تجهیزات ثابت در ساختمان‌ها، پانل‌های توزیع، ماشین آلات صنعتی (رایج‌ترین کاربرد صنعتی)

دسته IV: منشاء نصب، تجهیزات ورودی سرویس، کنتورهای خدمات، خطوط هوایی

دسته نصب شما حداقل Uimp مورد نیاز. را تعیین می‌کند. برای یک سیستم 400 ولت:

• رده II ← Uimp ≥ 2.5 kV
• رده III ← Uimp ≥ 6 kV (اغلب به عنوان 8 kV برای حاشیه اطمینان بهتر مشخص می‌شود)
• رده IV ← Uimp ≥ 8 kV

گام 3: ارزیابی درجه آلودگی محیطی

ارزیابی سطوح آلودگی مطابق با IEC 60664-1:

• درجه آلودگی 1: محیط‌های تمیز، محفظه‌های مهر و موم شده (نادر)
• درجه آلودگی 2: شرایط عادی داخلی، فقط آلودگی غیر رسانا (اکثر تابلوهای کنترل)
• درجه آلودگی 3: آلودگی رسانا یا آلودگی غیر رسانای خشک که در صورت خیس شدن رسانا می‌شود (محیط‌های صنعتی، تاسیسات بیرونی)
• درجه آلودگی 4: آلودگی رسانای مداوم ناشی از باران، برف یا آلودگی شدید

درجات آلودگی بالاتر به تجهیزاتی با فواصل خزشی بیشتر نیاز دارند، که به معنای رتبه‌بندی Ui بالاتر برای همان قابلیت فاصله هوایی است. یک سیستم 400 ولت در درجه آلودگی 3 به فاصله خزشی بیشتری نسبت به همان ولتاژ در درجه 2 نیاز دارد.

گام 4: انتخاب Ui تجهیزات با حاشیه اطمینان کافی

قانون کلی: تجهیزاتی را با Ui حداقل 1.5 برابر ولتاژ نامی سیستم خود مشخص کنید، ترجیحاً بالاتر.

برای سیستم‌های رایج:

• سیستم سه فاز 400 ولت: Ui ≥ 690V را مشخص کنید (حاشیه 1.73×)
• سیستم سه فاز 480 ولت: Ui ≥ 690V یا 800V را مشخص کنید
• سیستم تک فاز 230 ولت: Ui ≥ 400V یا 500V را مشخص کنید

این حاشیه اطمینان، تغییرات ولتاژ، اضافه ولتاژهای گذرا و پیری عایق در طول عمر سرویس تجهیزات را در نظر می‌گیرد.

گام 5: تأیید اینکه Uimp با رده نصب مطابقت دارد

بررسی متقابل برگه داده‌های تجهیزات در برابر رده نصب خود از گام 2:

• اطمینان حاصل کنید که Uimp اعلام شده ≥ حداقل IEC 60664-1 برای ولتاژ و رده سیستم شما باشد
• تاسیسات ثابت صنعتی (رده III) معمولاً به حداقل Uimp 6-8 kV نیاز دارند
• برای صرفه‌جویی در هزینه، کمتر از حد مشخص نکنید—خرابی‌های ناشی از موج غیرقابل پیش‌بینی و پرهزینه هستند

گام 6: اعتبارسنجی رتبه‌بندی جریان در Ue انتخاب شده

رتبه‌بندی جریان تجهیزات (Ie، In) در مقادیر Ue خاص اعلام می‌شود. بررسی کنید که:

• رتبه‌بندی جریان برای بار شما کافی باشد در Ue اعلام شده
• اگر تجهیزات چندین گزینه Ue را فهرست می‌کنند، بررسی کنید که جریان در ولتاژ انتخابی شما کاهش نیابد
• کنتاکتورها به ویژه Ie کاهش یافته را در سطوح Ue بالاتر نشان می‌دهند—فرض نکنید جریان ثابت می‌ماند

گام 7: مستندسازی انتخاب‌ها برای تأیید انطباق

یک سابقه مشخصات را نگهداری کنید که نشان دهد:

• ولتاژ نامی سیستم و رده نصب
• مقادیر Ue، Ui، Uimp تجهیزات انتخاب شده
• درجه آلودگی و فواصل خزشی مورد نیاز
• توجیه برای هرگونه انحراف از رویه استاندارد

این مستندات از فرآیندهای تأیید، بررسی‌های بازرسی و تصمیمات مربوط به نگهداری/جایگزینی در آینده پشتیبانی می‌کند.

خلاصه فلوچارت تصمیم‌گیری

1. ولتاژ سیستم → حداقل Ue را تعریف می‌کند
2. دسته بندی نصب (IEC 60664-1) → حداقل Uimp را تعریف می‌کند
3. درجه آلودگی + ولتاژ → فاصله خزشی مورد نیاز را تعریف می‌کند (انتخاب Ui را اعتبارسنجی می‌کند)
4. مشخصات بار + Ue → Ie و رده بهره‌برداری مورد نیاز را تعریف می‌کند
5. بررسی متقابل تمام رتبه‌بندی‌ها → اطمینان حاصل می‌کند که Ue ≤ Ui، Uimp کافی است، جریان کافی است

اگر هر رتبه‌بندی حاشیه‌ای یا نامشخص است، رتبه‌بندی استاندارد بالاتر بعدی را مشخص کنید. تفاوت هزینه در مقایسه با خرابی‌های میدانی و تعویض‌های اضطراری حداقل است.

اشتباهات رایج مشخصات که باید از آنها اجتناب کرد

حتی مهندسان با تجربه نیز هنگام کار تحت فشار زمانی یا برخورد با انواع تجهیزات ناآشنا، اشتباهات رتبه‌بندی ولتاژ را مرتکب می‌شوند. در اینجا رایج‌ترین اشتباهات و نحوه اجتناب از آنها آورده شده است.

اشتباه 1: استفاده فقط از Ue و نادیده گرفتن Ui/Uimp

خطا: مشخص کردن تجهیزات صرفاً بر اساس تطبیق Ue با ولتاژ سیستم، بدون بررسی Ui و Uimp.

چرا اشتباه است: Ue سازگاری عملیاتی را تأیید می‌کند اما چیزی در مورد استحکام عایق یا مقاومت در برابر موج نمی‌گوید. تجهیزات با Ue صحیح اما Uimp ناکافی پس از رویدادهای گذرا به طور غیرقابل پیش‌بینی از کار می‌افتند.

رویکرد صحیح: همیشه هر سه رتبه‌بندی را تأیید کنید. برای یک سیستم 400 ولت، بررسی کنید که Ue ≥ 400V و Ui ≥ 690V و Uimp ≥ 6-8 kV (بسته به رده نصب).

اشتباه 2: برخورد با Ui به عنوان حداکثر ولتاژ عملیاتی

خطا: فرض اینکه تجهیزات دارای رتبه Ui 690V می‌توانند به طور مداوم در 690V کار کنند.

چرا اشتباه است: Ui یک ولتاژ مرجع عایق است، نه یک محدودیت عملیاتی. قانون اساسی این است که Ue ≤ Ui—ولتاژ عملیاتی نباید از Ue اعلام شده تجاوز کند، صرف نظر از مقدار Ui.

رویکرد صحیح: ولتاژ سیستم را با Ue مطابقت دهید، نه Ui. برای یک سیستم 690 ولت، تجهیزات دارای رتبه Ue 690V (یا بالاتر) با Ui 800V یا 1000V را انتخاب کنید. از تجهیزات دارای رتبه Ue 400V فقط به این دلیل که Ui آن 690V است استفاده نکنید.

اشتباه 3: نادیده گرفتن رده نصب هنگام انتخاب Uimp

خطا: مشخص کردن تجهیزات درجه مسکونی (Uimp 4-6 kV) برای تاسیسات ثابت صنعتی (رده III).

چرا اشتباه است: IEC 60664-1 نیازمند Uimp بالاتری برای تاسیساتی است که به منبع تغذیه الکتریکی نزدیک‌تر هستند. محیط‌های صنعتی دسته III با گذراهای شدیدتری نسبت به مدارهای لوازم خانگی دسته II مواجه هستند. تجهیزاتی که Uimp کافی ندارند، دچار تخریب تدریجی عایق و خرابی‌های غیرمنتظره می‌شوند.

رویکرد صحیح: ابتدا دسته نصب را تعیین کنید، سپس تجهیزات با Uimp مناسب را انتخاب کنید. برای اکثر کاربردهای صنعتی (دسته III)، Uimp ≥ 8 kV را مشخص کنید. برای تجهیزات ورودی سرویس (دسته IV)، از Uimp ≥ 12 kV استفاده کنید.

اشتباه 4: نادیده گرفتن تاثیر درجه آلودگی بر خزش

خطا: انتخاب تجهیزات فقط بر اساس ولتاژ نامی بدون در نظر گرفتن آلودگی محیطی.

چرا اشتباه است: درجات آلودگی بالاتر نیازمند فواصل خزشی بیشتری بین قطعات رسانا هستند. تجهیزات مناسب برای درجه آلودگی 2 (تابلوی کنترل تمیز) ممکن است خزش کافی برای درجه 3 (محیط صنعتی با گرد و غبار/رطوبت) نداشته باشند. این امر باعث ایجاد ردیابی و خرابی‌های فلاش‌اور می‌شود.

رویکرد صحیح: محیط را صادقانه ارزیابی کنید (اکثر سایت‌های صنعتی درجه 3 هستند، نه درجه 2)، سپس تجهیزات با Ui کافی و فواصل خزشی تایید شده برای درجه آلودگی خود را انتخاب کنید. در صورت تردید، Ui نامی بالاتر بعدی را مشخص کنید تا از فاصله کافی اطمینان حاصل شود.

اشتباه 5: فرض بر اینکه جریان نامی مستقل از ولتاژ است

خطا: انتخاب یک کنتاکتور با Ie 95A در Ue 400V و انتظار همان قابلیت 95A در Ue 690V.

چرا اشتباه است: ولتاژهای بالاتر، قطع قوس کنتاکت را به شدت تحت فشار قرار می‌دهند. کنتاکتورها و سوئیچ‌ها معمولاً قابلیت جریان کمتری را در ولتاژهای بالاتر نشان می‌دهند. دیتاشیت‌ها ترکیبات Ue/Ie متعددی را فهرست می‌کنند—مقدار Ie با افزایش Ue کاهش می‌یابد.

رویکرد صحیح: همیشه جریان نامی را در ولتاژ کاری خاص خود بخوانید. اگر برای عملکرد 690 ولت طراحی می‌کنید، از مقدار Ie اعلام شده در Ue 690V استفاده کنید، نه مقدار (بالاتر) اعلام شده در Ue 400V.

اشتباه 6: ترکیب تجهیزات مسکونی و صنعتی

خطا: تعیین MCCBهای مسکونی (دارای Uimp 6 kV) در تابلوهای کنترل صنعتی برای صرفه‌جویی در هزینه.

چرا اشتباه است: تجهیزات مسکونی برای کاربردهای دسته II با قرار گرفتن در معرض گذراهای کمتر آزمایش و تایید شده‌اند. محیط‌های صنعتی (دسته III/IV) از محدوده طراحی تجهیزات مسکونی فراتر می‌روند. ترکیب قطعات مسکونی و صنعتی باعث ایجاد شکاف‌های هماهنگی و مسائل مربوط به انطباق می‌شود.

رویکرد صحیح: درجه تجهیزات را با نوع نصب مطابقت دهید. از قطعات دارای درجه صنعتی (حداقل Uimp 8 kV) برای کارخانه، نیروگاه و تاسیسات ثابت ساختمان استفاده کنید. تجهیزات دارای درجه مسکونی (Uimp 4-6 kV) را برای کاربردهای مسکونی واقعی رزرو کنید.

اشتباه 7: فراموش کردن بررسی رتبه‌بندی تجهیزات جایگزین

خطا: جایگزینی تجهیزات خراب با دستگاه‌های “معادل” که با جریان نامی مطابقت دارند اما ولتاژ نامی کمتری دارند.

چرا اشتباه است: تجهیزات اصلی با ولتاژ نامی کامل (Ue، Ui، Uimp) به دلیلی مشخص شده‌اند. دستگاه‌های جایگزین با Ui یا Uimp ناکافی ممکن است از نظر فیزیکی مناسب باشند و در ابتدا کار کنند، اما تحت فشار الکتریکی زودتر از موعد خراب شوند.

رویکرد صحیح: مشخصات تجهیزات اصلی از جمله تمام ولتاژ نامی را مستند کنید. تأیید کنید که جایگزین‌ها با هر سه رتبه‌بندی (Ue، Ui، Uimp) مطابقت دارند یا از آنها فراتر می‌روند، نه فقط ظرفیت جریان و ردپای فیزیکی.

نتيجه گيری

Ue، Ui و Uimp سه روش برای بیان یک چیز نیستند. آنها سه اندازه‌گیری متمایز هستند که به فشارهای الکتریکی مختلف می‌پردازند: قابلیت عملیاتی (Ue)، استحکام عایق (Ui) و تحمل موج گذرا (Uimp). انتخاب تجهیزات مستلزم ارزیابی هر سه در برابر ولتاژ سیستم، دسته نصب و شرایط محیطی شما است.

سوال ابتدایی—کدام MCCB برای یک سیستم 400 ولت مناسب است وقتی یکی “Ue 400V، Ui 690V، Uimp 8kV” و دیگری “Ue 690V، Ui 800V، Uimp 6kV” را نشان می‌دهد—اکنون پاسخ روشنی دارد. اولین MCCB با ولتاژ عملیاتی شما (Ue 400V) با حاشیه عایق مناسب (Ui 690V) و تحمل موج صنعتی (Uimp 8 kV) مناسب برای تاسیسات دسته III مطابقت دارد. دومی برای ولتاژ عملیاتی بیش از حد مشخص شده است (Ue 690V از نیاز 400 ولت شما فراتر می‌رود) و برای حفاظت در برابر موج کم‌تر مشخص شده است (Uimp 6 kV برای دسته III صنعتی حاشیه‌ای است). دستگاه اول انتخاب صحیح است.

تعیین مشخصات مناسب به معنای ارزیابی سیستماتیک است: ولتاژ سیستم را برای تعیین حداقل Ue شناسایی کنید، دسته نصب را برای تعریف Uimp مورد نیاز طبقه‌بندی کنید، درجه آلودگی را برای تأیید Ui و کفایت خزش ارزیابی کنید و جریان نامی را در ولتاژ کاری خود بررسی کنید. هنگامی که رتبه‌بندی‌ها حاشیه‌ای هستند، مقدار استاندارد بالاتر بعدی را مشخص کنید—مهندسی بیش از حد ولتاژ نامی بسیار کمتر از خرابی‌های زودرس و تعویض‌های اضطراری هزینه دارد.

مهمتر از همه، انتخاب‌های خود را مستند کنید. دیتاشیت‌های تجهیزات که Ue، Ui و Uimp را نشان می‌دهند، نشان دهنده عملکرد آزمایش شده و تایید شده هستند. این سه عدد به شما می‌گویند که آیا یک دستگاه می‌تواند از پس مشخصات کامل فشار الکتریکی برنامه شما برآید یا خیر—نه فقط عملکرد حالت پایدار امروز، بلکه سال‌ها تغییرات ولتاژ، آلودگی محیطی و امواج گذرا. آنها را به درستی بخوانید، آنها را با دقت مشخص کنید، و سیستم‌های الکتریکی شما عملکرد قابل اعتمادی را که آن استانداردها وعده می‌دهند، ارائه خواهند داد.