درک دسته‌های استفاده IEC 60947-3: راهنمای AC-20، AC-21، AC-22 و AC-23

هنگام تعیین مشخصات سوئیچ-دیسکانکتور (کلید جداکننده) یا کلید قطع بار برای یک تاسیسات الکتریکی، با چهار عبارت اختصاری مبهم در برگه اطلاعات سازنده مواجه خواهید شد: AC-20A، AC-21A، AC-22A و AC-23A. اینها کدهای تصادفی نیستند—آنها نشان دهنده دسته بندی های بهره برداری IEC 60947-3 هستند، یک سیستم طبقه بندی که نوع بار الکتریکی را که هر دستگاه سوئیچینگ برای تحمل آن طراحی شده است، تعریف می کند.

این تمایز بسیار مهم است. یک سوئیچ دارای رتبه AC-21A (بارهای مقاومتی مانند بخاری) در صورت استفاده در وظیفه AC-23A (سوئیچینگ موتور با جریان هجومی بالا) زودتر از موعد از کار می افتد. با این حال، بسیاری از مهندسان دستگاه های سوئیچینگ را صرفاً بر اساس رتبه جریان انتخاب می کنند و به طور کلی از دسته بندی بهره برداری چشم پوشی می کنند. نتیجه: خرابی های مزاحم، کاهش عمر تجهیزات و خطرات ایمنی ناشی از دستگاه هایی که فراتر از محدودیت های طراحی خود کار می کنند.

برای مهندسان برق که سیستم های کنترل موتور را طراحی می کنند، سازندگان تابلو که دستگاه های سوئیچینگ را انتخاب می کنند و متخصصان تعمیر و نگهداری که تجهیزات از کار افتاده را جایگزین می کنند، درک دسته بندی های بهره برداری ضروری است. این راهنما سیستم طبقه بندی IEC 60947-3، ویژگی ها و کاربردهای هر دسته و معیارهای عملی برای تطبیق دستگاه های سوئیچینگ با بارهای مورد نظرشان را توضیح می دهد.

IEC 60947-3 چیست؟

شکل 1: IEC 60947-3 بر سوئیچ-دیسکانکتورها و دسته بندی های بهره برداری آنها (AC-20A، AC-21A، AC-22A، AC-23A) حاکم است، که دستگاه ها را بر اساس نوع بار الکتریکی که برای سوئیچ کردن آن طراحی شده اند، طبقه بندی می کند. VIOX Electric سوئیچ-دیسکانکتورهایی را تولید می کند که مطابق با استانداردهای IEC 60947-3 مهندسی شده اند.

کمیسیون مستقل انتخابات ۶۰۹۴۷-۳ استاندارد بین المللی است که بر سوئیچ ها، دیسکانکتورها، سوئیچ-دیسکانکتورها و واحدهای ترکیبی فیوز مورد استفاده در سیستم های الکتریکی ولتاژ پایین (تا 1000 ولت AC یا 1500 ولت DC) حاکم است. این استاندارد که توسط کمیته فنی 121 کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک منتشر و نگهداری می شود، الزامات عملکرد، روش های آزمایش و سیستم های طبقه بندی را برای دستگاه های سوئیچینگ مکانیکی تعیین می کند.

این استاندارد بین سه نوع اصلی دستگاه تمایز قائل می شود:

سوئیچ‌ها دستگاه های مکانیکی هستند که قادر به وصل، عبور و قطع جریان ها در شرایط عادی کار، از جمله اضافه بارهای مشخص شده هستند. آنها می توانند جریان های خطا را برای مدت زمان مشخصی عبور دهند و ممکن است قادر به وصل (اما نه قطع) جریان های اتصال کوتاه باشند.

دیسکانکتورها (جداکننده ها) دستگاه های مکانیکی هستند که در حالت باز، یک عملکرد جداسازی را ارائه می دهند—ایجاد یک شکاف هوایی قابل مشاهده یا قابل تأیید که از قطع برق ایمن برای تعمیر و نگهداری اطمینان می دهد. دیسکانکتورها برای قطع جریان های بار طراحی نشده اند. آنها فقط در شرایط بدون بار یا بار ناچیز کار می کنند.

سوئیچ-دیسکانکتورها (کلید-جداکننده ها) (همچنین به عنوان کلیدهای قطع بار نامیده می شوند) هر دو قابلیت را ترکیب می کنند: آنها می توانند جریان ها را در شرایط بار عادی وصل، عبور و قطع کنند و در عین حال عملکرد جداسازی را در حالت باز ارائه دهند. این قابلیت دوگانه، سوئیچ-دیسکانکتورها را به متنوع ترین و رایج ترین دستگاه های مشخص شده در کاربردهای کنترل موتور و توزیع تبدیل می کند.

نسخه تلفیقی 2025 (IEC 60947-3:2020+AMD1:2025) به‌روزرسانی‌های مهمی را معرفی کرد، از جمله رتبه‌بندی‌های اتصال کوتاه شرطی برای دستگاه‌های محافظت‌شده توسط بالادست قطع کننده مدار, ، آزمایش‌های جریان بار بحرانی برای کاربردهای DC و دسته‌های جدید برای موتورهای با راندمان بالا با جریان‌های قفل روتور بالا. این به‌روزرسانی‌ها منعکس‌کننده خواسته‌های در حال تحول سیستم‌های الکتریکی مدرن و فناوری درایو با سرعت متغیر است.

درک دسته بندی های بهره برداری

IEC 60947-3 دستگاه های سوئیچینگ را بر اساس دسته بهره برداری—عبارتی که نوع بار الکتریکی را که دستگاه برای سوئیچ کردن آن طراحی شده است و وظیفه عملیاتی که باید تحمل کند، تعریف می کند. این سیستم طبقه بندی تشخیص می دهد که سوئیچ کردن یک بخاری مقاومتی (جایی که جریان با ولتاژ هم فاز است و جریان هجومی حداقل است) تنش های بسیار متفاوتی را نسبت به سوئیچ کردن یک موتور (جایی که جریان های قفل روتور می توانند به 6-8 برابر جریان نامی برسند و ضریب توان در هنگام راه اندازی ضعیف است) وارد می کند.

دسته بندی بهره برداری، جریان عملیاتی نامی (Ie)دستگاه را تعیین می کند—حداکثر جریانی که دستگاه می تواند با خیال راحت در وظیفه مورد نظر خود وصل، عبور و قطع کند. به طور حیاتی، یک سوئیچ فیزیکی یکسان ممکن است بسته به دسته بندی بهره برداری، رتبه بندی های Ie متفاوتی داشته باشد. به عنوان مثال، یک سوئیچ-دیسکانکتور ممکن است برای 100 آمپر در AC-21A (وظیفه مقاومتی) اما فقط 63 آمپر در AC-23A (وظیفه موتور) در همان ولتاژ رتبه بندی شود، زیرا سوئیچینگ موتور با جریان هجومی بالا نیاز به کاهش رتبه دارد.

برای کاربردهای AC، IEC 60947-3 چهار دسته اصلی را تعریف می کند که با پسوند “A” (AC-20A، AC-21A، AC-22A، AC-23A) مشخص می شوند تا آنها را از دسته های DC متمایز کنند. درک این دسته ها برای انتخاب صحیح دستگاه و عملکرد قابل اعتماد سیستم اساسی است.

AC-20A: وظیفه جداسازی بدون بار

AC-20A پایین ترین دسته بندی بهره برداری است که منحصراً برای سوئیچینگ جداسازی در شرایط بدون بار یا بار ناچیز طراحی شده است. دستگاه های دارای رتبه AC-20A برای قطع جریان های قابل توجه در نظر گرفته نشده اند. عملکرد اصلی آنها ارائه یک قطع کننده جداسازی ایمن است زمانی که مدارها از قبل بدون برق هستند یا جریان حداقلی را عبور می دهند.

این دسته معمولاً برای دیسکانکتورها (جداکننده ها)اعمال می شود—دستگاه هایی که برای بخش بندی و جداسازی استفاده می شوند، جایی که قطع بار توسط تجهیزات دیگر (مانند کنتاکتورها یا قطع کننده های مدار بالادست) انجام می شود. تعیین AC-20A به این معنی است که دستگاه برای باز و بسته شدن در شرایطی رتبه بندی شده است که جریان اساساً صفر است یا به جریان های خازنی یا نشتی کوچک محدود می شود.

کاربردهای معمول AC-20A

• کلیدهای جداسازی اصلی در تابلوهای توزیع که بار قبل از کارکرد جداکننده به وسیله دیگری قطع شده است.
• کلیدهای بخش بندی برای جداسازی تعمیر و نگهداری، ارائه یک قطع قابل مشاهده برای روش های قفل/برچسب گذاری (lockout/tagout).
• بخش کننده های شینه در تابلوی برق برای بخش بندی سیستم های توزیع.
• جداسازی کلید انتقال جایی که انتقال بار توسط عناصر سوئیچینگ دیگر انجام می شود.

از آنجایی که دستگاه های AC-20A جریان های بار قابل توجهی را قطع نمی کنند، می توانند ساده تر و مقرون به صرفه تر از کلیدهای قطع بار باشند. با این حال، بسیار مهم است که روش های عملیاتی اطمینان حاصل کنند که مدار قبل از کارکرد یک دستگاه AC-20A بدون برق یا بدون بار است. تلاش برای قطع جریان های بار با یک دیسکانکتور دارای رتبه AC-20A می تواند باعث جوش خوردن کنتاکت ها، آسیب ناشی از قوس الکتریکی و خطرات ایمنی شود.

AC-21A: سوئیچینگ بار مقاومتی

AC-21A دسته بندی بهره برداری برای سوئیچینگ بارهای مقاومتی یا کمی القایی است که در آن جریان هجومی حداقل است و شکل موج جریان اساساً با ولتاژ هم فاز است. این دسته نشان دهنده سوئیچینگ قطع بار ساده و بدون پیچیدگی های جریان هجومی بالا یا ضریب توان ضعیف است.

در وظیفه AC-21A، جریان وصل (جریانی که هنگام بسته شدن کنتاکت ها وجود دارد) تقریباً برابر با جریان بار حالت پایدار است. هیچ جریان هجومی قابل توجهی وجود ندارد و عملیات قطع با جریان و ولتاژ هم فاز رخ می دهد و شرایط قوس الکتریکی نسبتاً بی خطری را ایجاد می کند. این امر AC-21A را به مبنایی برای قابلیت قطع بار تبدیل می کند.

کاربردهای معمول AC-21A

• بارهای گرمایش مقاومتی: کوره های برقی، بخاری های فضایی، کوره های صنعتی و عناصر گرمایش فرآیند که در آن بار کاملاً مقاومتی است.
• مدارهای روشنایی رشته ای: روشنایی رشته ای سنتی (اگرچه روشنایی LED ویژگی های متفاوتی را معرفی می کند).
• مدارهای توزیع عمومی: فیدرها و مدارهای شاخه ای که عمدتاً بارهای مقاومتی را تغذیه می کنند.
• سوئیچینگ اولیه ترانسفورماتور: جایی که جریان هجومی مغناطیسی نگران کننده نیست (بستگی به طراحی ترانسفورماتور و استراتژی سوئیچینگ دارد).

رتبه بندی ها و عملکرد AC-21A

سوئیچ-دیسکانکتورهای دارای رتبه برای وظیفه AC-21A معمولاً بالاترین رتبه جریان Ie را در یک ولتاژ معین در مقایسه با سایر دسته ها ارائه می دهند. به عنوان مثال، یک دستگاه ممکن است دارای رتبه باشد:

• 100 آمپر در 400 ولت AC برای وظیفه AC-21A
• 80 آمپر در 400 ولت AC برای وظیفه AC-22A
• 63 آمپر در 400 ولت AC برای وظیفه AC-23A

رتبه بالاتر AC-21A منعکس کننده تنش کمتری است که توسط سوئیچینگ مقاومتی اعمال می شود. کنتاکت ها، محفظه های قوس و مکانیزم های عملکرد نیازی به تحمل جریان های وصل بالا و شرایط ضریب توان ضعیف بارهای القایی ندارند.

AC-22A: بارهای مختلط مقاومتی و القایی

AC-22A به زمینه میانی می پردازد: بارهای مختلط که هم اجزای مقاومتی و هم القایی را ترکیب می کنند و قابلیت اضافه بار متوسطی مورد نیاز است. این دسته مدارهای توزیع و تجهیزاتی را پوشش می دهد که در آن مقداری اندوکتانس وجود دارد، اما راه اندازی موتور با جریان های قفل روتور بالا وظیفه اصلی نیست.

وظیفه AC-22A تشخیص می دهد که بسیاری از بارهای دنیای واقعی کاملاً مقاومتی نیستند. مدارهایی که ابزارهای ماشینی، تجهیزات صنعتی یا تابلوهای توزیع مختلط را تغذیه می کنند، اغلب شامل ترانسفورماتورها، سلونوئیدها، موتورهای کوچک و منابع تغذیه در کنار عناصر مقاومتی هستند. جزء القایی باعث ایجاد اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان می شود و در مقایسه با AC-21A شرایط خاموش کردن قوس الکتریکی چالش برانگیزتری را ایجاد می کند.

کاربردهای معمول AC-22A

• فیدرهای توزیع ترکیبی: تابلوهای برق یا مدارهای توزیع فرعی که ترکیبی از بارهای مقاومتی و القایی را تغذیه می‌کنند.
• مدارهای ماشین: ماشین‌آلات صنعتی با هر دو عنصر گرمایشی و اجزای الکترومغناطیسی (سیم‌پیچ‌ها، سلونوئیدها، موتورهای کوچک)
• مدارهای روشنایی با بالاست: روشنایی فلورسنت یا تخلیه الکتریکی که در آن اندوکتانس بالاست بر ضریب توان تأثیر می‌گذارد.
• تجهیزات جوشکاری: جوشکاری مقاومتی یا تجهیزات با اندوکتانس ترانسفورماتور قابل توجه
• قطع کننده‌های واحد HVAC: جایی که بار شامل هر دو موتور کمپرسور و گرمایش مقاومتی است (اگرچه وظیفه موتور خالص AC-23A خواهد بود)

الزامات AC-22A

استاندارد، دستگاه‌های AC-22A را ملزم می‌کند تا از عهده اضافه بارهای متوسط برآیند و جریان‌ها را در ضریب توان‌های پایین‌تر از AC-21A وصل و قطع کنند. ظرفیت وصل باید جهش‌های جریان هجومی کوتاه مرتبط با بارهای القایی را در خود جای دهد، اگرچه نه به اندازه جریان‌های قفل روتور موتور.

سازندگان Ie را برای AC-22A در مقایسه با AC-21A در همان ولتاژ کاهش می‌دهند، معمولاً 10-20٪، که نشان دهنده افزایش شدت کار است. کنتاکت‌ها و سیستم‌های خاموش کننده قوس باید شرایط ضریب توان پس فاز را که در آن جریان و ولتاژ خارج از فاز هستند، تحمل کنند و خاموش کردن قوس را دشوارتر کنند.

AC-23A: موتور و بارهای بسیار القایی

AC-23A سخت‌ترین دسته کاربری است که به طور خاص برای سوئیچینگ موتورها و سایر بارهای بسیار القایی طراحی شده است، جایی که جریان‌های قفل روتور (شروع) تنش‌های شدید وصل و قطع را تحمیل می‌کنند. این دسته‌ای است که در کاربردهای کنترل موتور از همه مهم‌تر است و انتخاب دسته اشتباه در اینجا مستقیماً منجر به خرابی زودرس سوئیچ می‌شود.

هنگامی که یک موتور القایی شروع به کار می‌کند، جریان قفل روتور را معمولاً 5 تا 8 برابر جریان نامی بار کامل خود با ضریب توان به اندازه 0.3 تا 0.5 می‌کشد. یک سوئیچ که روی یک موتور در حال استارت بسته می‌شود، باید این جریان هجومی بالا را بدون جوش خوردن کنتاکت یا قوس بیش از حد وصل کند. هنگام قطع مدارهای موتور، ضریب توان پس فاز و ذخیره انرژی القایی قوس‌های پایداری ایجاد می‌کنند که به مکانیزم سوئیچینگ فشار وارد می‌کنند.

کاربردهای معمول AC-23A

• استارترهای موتور مستقیم روی خط (DOL): سوئیچ-قطع کننده‌هایی که هم سوئیچینگ قطع بار و هم ایزولاسیون را برای مدارهای موتور فراهم می‌کنند.
• قطع کننده‌های فیدر موتور: سوئیچ‌های اصلی بالادست مراکز کنترل موتور یا استارترهای موتور جداگانه
• مدارهای پمپ و کمپرسور: سوئیچینگ مستقیم تجهیزات موتور محور با جریان‌های شروع بالا
• کنترل‌های فن و دمنده: موتورهای تهویه صنعتی و تجهیزات جابجایی هوای فرآیندی
• سیستم‌های نقاله: موتورهای جابجایی مواد با چرخه‌های شروع-توقف مکرر
• سوئیچینگ موتور با راندمان بالا (AC-23Ae): یک زیرمجموعه که در استانداردهای اخیر برای موتورهای با راندمان بالا IE3/IE4 معرفی شده است که به دلیل طراحی الکترومغناطیسی بهینه شده، جریان‌های قفل روتور بالاتری را نشان می‌دهند.

الزامات و رتبه‌بندی‌های AC-23A

IEC 60947-3 دستگاه‌های AC-23A را ملزم می‌کند تا از عهده جریان‌های وصل قفل روتور برآیند و مدارهای موتور را تحت شرایط بار کامل با ضریب توان ضعیف قطع کنند. این استاندارد توالی‌های آزمایشی از جمله موارد زیر را مشخص می‌کند:

• عملیات وصل در 6-10 برابر جریان نامی (شبیه‌سازی شرایط قفل روتور موتور)
• عملیات قطع در جریان نامی با بارهای القایی در ضریب توان‌های مشخص شده
• تست استقامت در طول هزاران عملیات برای تأیید عمر کنتاکت

در نتیجه، رتبه‌بندی‌های AC-23A به طور قابل توجهی کمتر از رتبه‌بندی‌های AC-21A برای همان دستگاه هستند. سوئیچ 100 آمپری دارای رتبه AC-21A در 400 ولت ممکن است فقط برای وظیفه AC-23A دارای رتبه 63 آمپر باشد - کاهش 37٪ که نشان دهنده شدت سوئیچینگ موتور است.

AC-23Ae: موتورهای با راندمان بالا

آخرین نسخه استاندارد تشخیص می‌دهد AC-23Ae, ، یک زیرمجموعه تخصصی برای موتورهای با راندمان بالا که با کلاس‌های راندمان IEC 60034-12 و IEC 60034-30-1 مطابقت دارند (IE3، IE4). این موتورها از طریق تغییرات طراحی به راندمان بالاتری دست می‌یابند که ناخواسته توان ظاهری قفل روتور و جریان شروع را افزایش می‌دهند. سوئیچ‌های دارای رتبه AC-23Ae برای جریان‌های وصل بالاتر آزمایش می‌شوند و باید از عهده تقاضاهای هجومی بالای طرح‌های موتور کارآمد مدرن برآیند.

تفاوت‌های فنی کلیدی بین دسته‌ها

درک اینکه چه چیزی دسته‌های کاربری را متمایز می‌کند، به روشن شدن اینکه چرا انتخاب مناسب مهم است و چه اتفاقی می‌افتد وقتی دستگاه به اشتباه استفاده شود، کمک می‌کند.

شدت کار و رتبه‌بندی‌های جریان

دسته‌ها نشان دهنده پیشرفت افزایش شدت کار هستند:

• AC-20A: فقط ایزولاسیون بدون بار؛ برای قطع بار رتبه بندی نشده است
• AC-21A: قابلیت قطع بار پایه با بارهای مقاومتی؛ حداقل جریان هجومی، هم فاز
• AC-22A: وظیفه القایی متوسط با بارهای ترکیبی؛ مقداری اختلاف فاز و جریان هجومی متوسط
• AC-23A: وظیفه موتور شدید با جریان هجومی قفل روتور بالا و ضریب توان ضعیف در هنگام قطع

این پیشرفت شدت مستقیماً رتبه‌بندی‌های جریان را تعیین می‌کند. برای یک سوئیچ-قطع کننده معمولی در 400 ولت AC:

دسته بندی	جریان عملیاتی نامی (Ie)	رتبه‌بندی نسبی
AC-21A	۱۰۰ آمپر	100٪ (خط پایه)
AC-22A	80A	80%
AC-23A	۶۳الف	63%

رتبه‌بندی‌های پایین‌تر برای AC-22A و AC-23A کاهش رتبه‌بندی خودسرانه نیستند - آنها منعکس کننده محدودیت‌های فیزیکی واقعی تحمیل شده توسط مدیریت جریان هجومی، قابلیت خاموش کردن قوس و استقامت کنتاکت تحت شرایط سخت هستند.

جریان وصل (بستن)

جریان وصل جریانی است که هنگام بسته شدن سوئیچ روی یک مدار برق دار جریان می‌یابد. این به طور چشمگیری دسته‌ها را متمایز می‌کند:

• AC-20A: اساساً جریان وصل صفر (بدون بار)
• AC-21A: جریان وصل ≈ جریان بار حالت پایدار (بدون جریان هجومی قابل توجه)
• AC-22A: جریان وصل = 1.5-3 × حالت پایدار (جریان هجومی متوسط از اندوکتانس)
• AC-23A: جریان وصل = 6-10 × جریان نامی (شرایط قفل روتور موتور)

دستگاه‌های AC-23A باید کنتاکت‌ها را روی جریان‌های شروع موتور بدون جوش خوردن ببندند، که نیاز به مواد کنتاکت قوی، فشار کنتاکت بالا و ویژگی‌های سرکوب قوس دارد که دستگاه‌های AC-21A به آن نیاز ندارند.

جریان قطع (باز کردن) و ضریب توان

قطع تنش‌های متفاوتی را تحمیل می‌کند. بارهای مقاومتی (AC-21A) جریان و ولتاژ را هم فاز نشان می‌دهند. هنگامی که کنتاکت‌ها در نزدیکی صفر جریان طبیعی جدا می‌شوند، قوس به راحتی خاموش می‌شود. بارهای القایی (AC-22A، AC-23A) جریان پس فاز را نشان می‌دهند. قوس طولانی‌تر حفظ می‌شود زیرا جریان هنگام وجود ولتاژ از صفر عبور نمی‌کند.

دستگاه‌های AC-23A باید جریان‌های موتور را در ضریب توان به اندازه 0.35 قطع کنند و قوس‌های پایداری ایجاد کنند که به کانال‌های قوس قوی، سیم‌پیچ‌های دمنده یا انحراف قوس مغناطیسی برای اجبار به خاموش شدن نیاز دارند. به همین دلیل است که سوئیچ‌های دارای رتبه AC-23A مدیریت قوس پیچیده‌تری نسبت به دستگاه‌های AC-21A دارند.

استقامت عملیاتی

استاندارد، تست‌های استقامت متفاوتی را بر اساس دسته بندی الزامی می‌کند. دستگاه‌های AC-23A تحت آزمایش‌های شدیدتری با جریان‌های وصل بالاتر و ضریب توان پایین‌تر قرار می‌گیرند که منجر به عمر نامی کوتاه‌تر کنتاکت‌ها در مقایسه با AC-21A در همان طراحی فیزیکی سوئیچ می‌شود. تولیدکنندگان، ارقام استقامت الکتریکی (تعداد عملیات در جریان نامی) را منتشر می‌کنند که از AC-21A به AC-23A کاهش می‌یابد.

کاربردها و موارد استفاده

تطبیق دسته‌های بهره‌برداری با کاربردهای دنیای واقعی، عملکرد سوئیچینگ قابل اعتماد را تضمین می‌کند و از خرابی زودرس دستگاه جلوگیری می‌کند.

کنترل موتور صنعتی

کنترل موتور نشان‌دهنده سخت‌ترین کاربرد و مورد استفاده اصلی برای دستگاه‌های AC-23A است. در کارخانه‌های تولیدی، کارخانه‌های فرآیندی و زیرساخت‌های صنعتی:

• مراکز کنترل موتور (MCCs): سوئیچ-دیسکانکتورهای دارای رتبه AC-23A به عنوان قطع کننده‌های اصلی برای فیدرهای موتورهای جداگانه عمل می‌کنند و قابلیت قطع زیر بار و ایزولاسیون برای تعمیر و نگهداری را فراهم می‌کنند. آنها باید شروع‌های مکرر موتور را با جریان‌های روتور قفل شده 6 تا 8 برابر بار کامل تحمل کنند.
• استارترهای مستقیم-آنلاین: سوئیچ-دیسکانکتورهای AC-23A همراه با کنتاکتورها و رله‌های اضافه بار، شروع، توقف و ایزولاسیون ایمن موتور را بدون نیاز به دستگاه‌های ایزولاسیون جداگانه امکان پذیر می‌کنند.
• ایستگاه‌های پمپ و کمپرسور: موتورهایی که تجهیزات زیرساخت حیاتی را به حرکت در می‌آورند، جایی که سوئیچینگ قابل اعتماد تحت بار القایی ضروری است.
• قطع کننده‌های ورودی درایو فرکانس متغیر (VFD): در حالی که VFDها موتورها را به آرامی راه اندازی می‌کنند، قطع کننده ورودی همچنان با جریان هجومی ناشی از خازن‌های شارژ باس DC و مغناطیس‌کننده ترانسفورماتور مواجه است، که بسته به طراحی درایو، AC-22A یا AC-23A را مناسب می‌سازد.

توزیع ساختمان تجاری

امکانات تجاری از سوئیچ-دیسکانکتورها در تمام دسته‌ها استفاده می‌کنند:

• قطع کننده‌های تجهیزات HVAC: واحدهای پشت بامی و هواسازها با موتورهای کمپرسور به رتبه AC-23A نیاز دارند. فن‌های هواساز خالص ممکن است از AC-22A استفاده کنند اگر جریان هجومی متوسط باشد.
• قطع کننده‌های اصلی تابلوی روشنایی: AC-21A برای بارهای مقاومتی (لامپ‌های رشته‌ای، LED بدون جریان هجومی قابل توجه)؛ AC-22A برای روشنایی فلورسنت یا تخلیه با بالاست مغناطیسی.
• سوئیچ‌های اصلی تابلوی توزیع: AC-21A یا AC-22A بسته به ترکیب بارهای پایین دستی. بارهای تجاری مختلط معمولاً AC-22A را تضمین می‌کنند.
• انتقال برق اضطراری: AC-22A یا AC-23A بسته به بارهای متصل، زیرا سوئیچ باید جریان وصل را هنگام انتقال بین منابع تحمل کند.

تجهیزات فرآیند و تولید

ماشین آلات صنعتی وظایف سوئیچینگ متنوعی را ارائه می‌دهند:

• قطع کننده‌های ابزار ماشین: AC-22A برای ماشین‌هایی با موتورهای اسپیندل مختلط، سلونوئیدها و توان کنترل. AC-23A اگر موتورهای بزرگ با استارت مستقیم وجود داشته باشند.
• نوار نقاله و جابجایی مواد: AC-23A برای موتورهای نوار نقاله با استارت مستقیم؛ AC-22A اگر از استارت نرم یا کنترل VFD استفاده شود.
• تجهیزات جوشکاری: AC-22A برای جوشکار مقاومتی با اندوکتانس ترانسفورماتور قابل توجه اما بدون وظیفه استارت موتور.
• گرمکن‌ها و کوره‌های فرآیندی: AC-21A برای المنت‌های گرمایشی کاملاً مقاومتی؛ AC-22A اگر کنترل SCR/تیرستور محتوای هارمونیکی را وارد کند یا اگر کوپلینگ ترانسفورماتوری درگیر باشد.

پیامدهای کاربرد نادرست

استفاده از دسته اشتباه، حالت‌های خرابی قابل پیش بینی ایجاد می‌کند:

• استفاده از AC-21A برای وظیفه موتور (AC-23A مورد نیاز است): کنتاکت‌ها در طول استارت موتور به دلیل ظرفیت وصل ناکافی جوش می‌خورند. کنتاکت‌ها به سرعت در اثر قوس‌های پایدار در طول قطع فرسوده می‌شوند. استقامت الکتریکی بسیار کمتر از انتظارات است که منجر به خرابی‌های مزاحم و خرابی‌های غیرمنتظره می‌شود.
• استفاده از AC-20A زیر بار (هر دسته قطع زیر بار مورد نیاز است): قوس شدید به کنتاکت‌ها و محفظه آسیب می‌رساند. احتمال جوش خوردن کنتاکت‌ها، ایجاد خطر ایمنی. دستگاه ممکن است پس از عملیات قطع زیر بار، عملکرد ایزولاسیون را ارائه ندهد.
• بزرگنمایی غیرضروری دسته: استفاده از AC-23A در جایی که AC-21A کافی است، هزینه را بدون مزیت افزایش می‌دهد، اگرچه این یک خطای کم اهمیت‌تر از کم‌مشخص کردن است.

معیارهای انتخاب: تطبیق دسته با کاربرد

انتخاب دسته بهره‌برداری صحیح مستلزم تجزیه و تحلیل ویژگی‌های بار و وظیفه عملیاتی است. این رویکرد سیستماتیک را دنبال کنید:

مرحله 1: شناسایی نوع بار و ویژگی‌ها

تعیین کنید که سوئیچ چه چیزی را کنترل می‌کند:

• فقط ایزولاسیون، بدون قطع زیر بار: AC-20A (عملکرد دیسکانکتور)
• بارهای مقاومتی (گرمکن‌ها، روشنایی رشته‌ای، توزیع تغذیه کننده تجهیزات عمدتاً مقاومتی): AC-21A
• بارهای مقاومتی و القایی مختلط (توزیع با اندوکتانس متوسط، ماشین آلات مختلط، روشنایی فلورسنت): AC-22A
• موتورها یا بارهای بسیار القایی (استارت مستقیم موتور، موتورهای پمپ/کمپرسور/فن، تجهیزات با جریان هجومی بالا): AC-23A
• موتورهای با راندمان بالا (موتورهای IE3/IE4 مطابق با IEC 60034-30-1): AC-23Ae در صورت وجود، در غیر این صورت AC-23A با کاهش توان مناسب

مرحله 2: محاسبه جریان عملیاتی مورد نیاز

جریان بار حالت پایدار را تعیین کنید (جریان بار کامل برای موتورها، جریان نامی برای بارهای مقاومتی). برای کاربردهای موتور، موارد زیر را نیز شناسایی کنید:

• جریان بار کامل موتور (FLC)
• جریان روتور قفل شده یا جریان استارت (به طور معمول 6-8 برابر FLC برای موتورهای استاندارد)
• ضریب توان موتور در شرایط استارت و کارکرد

جریان عملیاتی نامی سوئیچ Ie برای دسته بهره‌برداری انتخاب شده باید با جریان حالت پایدار بار مطابقت داشته باشد یا از آن بیشتر باشد. از رتبه‌بندی جریان AC-21A برای بارهای موتور استفاده نکنید—شما باید از رتبه AC-23A استفاده کنید.

مرحله 3: تأیید رتبه ولتاژ و سازگاری سیستم

تأیید کنید که ولتاژ عایق نامی (Ui) و ولتاژ عملیاتی نامی (Ue) سوئیچ با ولتاژ سیستم مطابقت دارد. ولتاژ مقاومت در برابر ضربه (Uimp) را برای دسته نصب (به طور معمول CAT III یا CAT IV برای تاسیسات ثابت) بررسی کنید.

مرحله 4: بررسی ظرفیت وصل

برای کاربردهای AC-23A، بررسی کنید که آیا سوئیچ می‌تواند جریان راه‌اندازی قفل‌شده موتور را در هنگام بسته شدن تحمل کند یا خیر. دیتاشیت‌های سازنده، ظرفیت وصل را به صورت مضربی از Ie مشخص می‌کنند (به عنوان مثال، “ظرفیت وصل: 10×Ie برای AC-23A”). برای موتوری با جریان راه‌اندازی قفل‌شده 6×FLC و FLC = 50A، جریان راه‌اندازی قفل‌شده 300A است. یک سوئیچ AC-23A با Ie ≥ 50A و ظرفیت وصل ≥10×Ie با خیال راحت روی این موتور بسته می‌شود.

مرحله 5: ارزیابی فرکانس عملکرد

در نظر بگیرید که سوئیچ چند وقت یکبار کار می‌کند. سوئیچینگ با فرکانس بالا (چندین بار در ساعت) نیازمند توجه به رتبه‌بندی‌های دوام الکتریکی است. دیتاشیت‌های سازنده، عمر عملیاتی مورد انتظار را منتشر می‌کنند (به عنوان مثال، “دوام الکتریکی: 8000 عملیات در Ie برای AC-23A”). اگر فرکانس عملکرد از این مقدار بیشتر باشد، موارد زیر را در نظر بگیرید:

• کاهش رتبه سوئیچ (کارکرد زیر Ie کامل برای افزایش عمر کنتاکت)
• استفاده از کنتاکتورها برای سوئیچینگ مکرر، و اختصاص دادن سوئیچ-دیسکانکتور برای ایزولاسیون و سوئیچینگ اصلی غیر مکرر

مرحله 6: در نظر گرفتن الزامات ایزولاسیون

اگر دستگاه باید ایزولاسیون را فراهم کند (قفل/برچسب‌گذاری، قطع اتصال برای تعمیر و نگهداری)، یک سوئیچ-دیسکانکتور (کلید جداکننده) به جای سوئیچ، دیسکانکتور را مشخص کنید. بررسی کنید که آیا دستگاه الزامات ایزولاسیون دیسکانکتور را مطابق با IEC 60947-3 برآورده می‌کند یا خیر (شکست قابل مشاهده یا نشانگر موقعیت، فاصله خزشی و هوایی کافی).

مرحله 7: بررسی هماهنگی و حفاظت

اطمینان حاصل کنید که سوئیچ با حفاظت بالادستی و پایین‌دستی هماهنگ است:

• جریان اتصال کوتاه شرطی نامی سوئیچ (در صورت وجود) باید برابر یا بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی باشد، با فرض حفاظت توسط قطع‌کننده مدار یا فیوز بالادستی
• برای مدارهای موتور، سازگاری با رله‌های اضافه بار و دستگاه‌های حفاظت از اتصال کوتاه را تأیید کنید

سناریوهای انتخاب رایج

سناریو 1: موتور سه فاز 15 کیلووات / 400 ولت، FLC = 30A، جریان راه‌اندازی قفل‌شده = 180A (6×FLC)

• نوع بار: موتور ← AC-23A مورد نیاز است
• Ie مورد نیاز: ≥30A در AC-23A، 400V
• بررسی ظرفیت وصل: دستگاه باید جریان وصل 180A را تحمل کند ← تأیید کنید 10×Ie ≥180A ← Ie = 30A، 10×30 = 300A ✓
• انتخاب: سوئیچ-دیسکانکتور با رتبه Ie ≥30A، AC-23A، 400V، با عملکرد ایزولاسیون

سناریو 2: بخاری برقی مقاومتی 50 کیلووات، سه فاز 400 ولت، FLC = 72A

• نوع بار: مقاومتی ← AC-21A مناسب است
• Ie مورد نیاز: ≥72A در AC-21A، 400V
• بدون جریان هجومی قابل توجه، جریان وصل ≈ حالت پایدار
• انتخاب: سوئیچ-دیسکانکتور با رتبه Ie ≥80A، AC-21A، 400V

سناریو 3: تابلوی توزیع تغذیه بارهای مختلط، 100A نامی

• نوع بار: مختلط تجاری/صنعتی ← AC-22A مناسب است (مگر اینکه فیدرهای موتور خاصی وجود داشته باشد که باید به طور جداگانه سوئیچ شوند)
• Ie مورد نیاز: ≥100A در AC-22A
• انتخاب: سوئیچ-دیسکانکتور با رتبه Ie ≥100A، AC-22A، با ایزولاسیون

نتيجه گيری

دسته‌بندی‌های بهره‌برداری IEC 60947-3—AC-20A، AC-21A، AC-22A و AC-23A—یک چارچوب سیستماتیک برای طبقه‌بندی دستگاه‌های سوئیچینگ بر اساس نوع بار الکتریکی که برای تحمل آن طراحی شده‌اند، ارائه می‌دهند. این طبقه‌بندی مستقیماً رتبه‌بندی‌های دستگاه را تعیین می‌کند، به طوری که یک سوئیچ فیزیکی یکسان، مقادیر جریان عملیاتی (Ie) متفاوتی را بسته به دسته ارائه می‌دهد: بالاترین برای وظیفه مقاومتی AC-21A، به تدریج پایین‌تر برای بارهای مختلط AC-22A و کمترین برای وظیفه موتور AC-23A با تقاضای جریان هجومی شدید.

برای مهندسان برق که دستگاه‌های سوئیچینگ را مشخص می‌کنند، طراحان تابلو که اجزا را انتخاب می‌کنند و متخصصان تعمیر و نگهداری که تجهیزات را جایگزین می‌کنند، درک دسته‌بندی‌های بهره‌برداری برای عملکرد قابل اعتماد سیستم ضروری است. استفاده نادرست—به ویژه استفاده از دستگاه‌های AC-21A در بارهای موتوری که نیاز به AC-23A دارند—منجر به خرابی‌های قابل پیش‌بینی می‌شود: جوش خوردن کنتاکت‌ها به دلیل ظرفیت وصل ناکافی، فرسایش سریع کنتاکت‌ها به دلیل قوس‌های القایی مداوم و کاهش عمر عملیاتی.

انتخاب دسته مناسب مستلزم تجزیه و تحلیل ویژگی‌های بار (مقاومتی، مختلط یا موتور)، محاسبه الزامات جریان عملیاتی، تأیید ظرفیت وصل برای شرایط جریان هجومی و اطمینان از اینکه دستگاه الزامات ایزولاسیون را در صورت نیاز برآورده می‌کند، است. تعیین دسته در دیتاشیت‌های سازنده اطلاعات اختیاری نیست—این تعیین کننده وظیفه سوئیچینگ است که دستگاه برای تحمل آن آزمایش شده است و شرایطی که رتبه‌بندی‌های منتشر شده تحت آن اعمال می‌شوند.

VIOX Electric سوئیچ-دیسکانکتورهایی را تولید می‌کند که مطابق با استانداردهای IEC 60947-3 مهندسی شده‌اند، با رتبه‌بندی‌های دسته بهره‌برداری واضح و مستندات فنی جامع. برای راهنمایی در مورد کاربرد، مشخصات فنی یا برای بحث در مورد الزامات سوئیچینگ خاص خود، با تیم مهندسی VIOX تماس بگیرید.

دسته بهره‌برداری مناسب را برای عملکرد سوئیچینگ قابل اعتماد انتخاب کنید. تماس با ویواکس الکتریک برای بحث در مورد الزامات سوئیچ-دیسکانکتور خود.