Amikor egy terhelésleválasztó kapcsolót vagy szakaszoló kapcsolót specifikálunk egy elektromos berendezéshez, a gyártó adatlapján négy titokzatos jelöléssel találkozhatunk: AC-20A, AC-21A, AC-22A és AC-23A. Ezek nem önkényes kódok – az IEC 60947-3 felhasználási kategóriáit képviselik, egy olyan osztályozási rendszert, amely meghatározza, hogy az egyes kapcsolóeszközök milyen típusú elektromos terhelés kezelésére vannak tervezve.
A különbség óriási jelentőségű. Egy AC-21A-ra (rezisztív terhelések, például fűtőtestek) méretezett kapcsoló idő előtt meghibásodik, ha AC-23A üzemben (motor kapcsolása nagy bekapcsolási áramokkal) alkalmazzák. Mégis sok mérnök kizárólag az áramerősség alapján választ kapcsolóeszközöket, teljesen figyelmen kívül hagyva a felhasználási kategóriát. Ennek következménye: bosszantó meghibásodások, a berendezés élettartamának lerövidülése és biztonsági kockázatok a tervezési határértékeiken túl működő eszközök miatt.
A motorvezérlő rendszereket tervező villamosmérnökök, a kapcsolóeszközöket kiválasztó panelépítők és a meghibásodott berendezéseket cserélő karbantartó szakemberek számára elengedhetetlen a felhasználási kategóriák megértése. Ez az útmutató elmagyarázza az IEC 60947-3 osztályozási rendszert, az egyes kategóriák jellemzőit és alkalmazásait, valamint a kapcsolóeszközök és a tervezett terhelések összehangolásának gyakorlati kritériumait.
Mi az IEC 60947-3?
1. ábra: Az IEC 60947-3 szabályozza a terhelésleválasztó kapcsolókat és azok felhasználási kategóriáit (AC-20A, AC-21A, AC-22A, AC-23A), amelyek az eszközöket az általuk kapcsolni tervezett elektromos terhelés típusa szerint osztályozzák. A VIOX Electric az IEC 60947-3 szabványok szerint tervezett terhelésleválasztó kapcsolókat gyárt.
IEC 60947-3 az a nemzetközi szabvány, amely a kisfeszültségű elektromos rendszerekben (legfeljebb 1000 V AC vagy 1500 V DC) használt kapcsolókat, leválasztókat, terhelésleválasztó kapcsolókat és biztosíték-kombinációs egységeket szabályozza. A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság 121. számú műszaki bizottsága által kiadott és karbantartott szabvány meghatározza a mechanikus kapcsolóeszközök teljesítménykövetelményeit, vizsgálati eljárásait és osztályozási rendszereit.
A szabvány három elsődleges eszköztípust különböztet meg:
Kapcsolók olyan mechanikus eszközök, amelyek képesek áramok létrehozására, vezetésére és megszakítására normál üzemi körülmények között, beleértve a meghatározott túlterheléseket is. Meghatározott ideig képesek zárlati áramokat vezetni, és képesek lehetnek zárlati áramok létrehozására (de nem megszakítására).
Leválasztók olyan mechanikus eszközök, amelyek nyitott állapotban szigetelő funkciót biztosítanak – látható vagy ellenőrizhető légrést hoznak létre, amely biztosítja a biztonságos feszültségmentesítést a karbantartáshoz. A leválasztókat nem terhelési áramok megszakítására tervezték; csak terhelés nélküli vagy elhanyagolható terhelési körülmények között működnek.
Terhelésleválasztó kapcsolók (más néven szakaszoló kapcsolók) egyesítik mindkét képességet: képesek áramok létrehozására, vezetésére és megszakítására normál terhelési körülmények között, miközben nyitott állapotban szigetelő funkciót is biztosítanak. Ez a kettős képesség teszi a terhelésleválasztó kapcsolókat a legsokoldalúbb és leggyakrabban specifikált eszközökké a motorvezérlési és elosztási alkalmazásokban.
A 2025-ös konszolidált kiadás (IEC 60947-3:2020+AMD1:2025) jelentős frissítéseket vezetett be, beleértve a feltételes zárlati áramértékeket a felfelé áramló megszakítók, által védett eszközökre, a kritikus terhelési áramvizsgálatokat DC alkalmazásokhoz, és új kategóriákat a nagy hatékonyságú motorokhoz, amelyek emelt zárt rotorárammal rendelkeznek. Ezek a frissítések tükrözik a modern elektromos rendszerek és a változtatható fordulatszámú hajtástechnológia fejlődő igényeit.
A felhasználási kategóriák megértése
Az IEC 60947-3 a kapcsolóeszközöket felhasználási kategóriaszerint osztályozza – ez a megnevezés határozza meg, hogy az eszköz milyen típusú elektromos terhelés kapcsolására van tervezve, és milyen üzemi terhelést kell elviselnie. Ez az osztályozási rendszer felismeri, hogy egy rezisztív fűtőtest kapcsolása (ahol az áram fázisban van a feszültséggel, és a bekapcsolási áram minimális) lényegesen eltérő terhelést jelent, mint egy motor kapcsolása (ahol a zárt rotoráram elérheti a névleges áram 6-8-szorosát, és a teljesítménytényező gyenge az indítás során).
A felhasználási kategória határozza meg az eszköz névleges üzemi áramát (Ie)– ez az a maximális áram, amelyet az eszköz biztonságosan képes létrehozni, vezetni és megszakítani a tervezett terhelés mellett. Kritikus fontosságú, hogy ugyanazon fizikai kapcsolónak eltérő Ie értékei lehetnek a felhasználási kategóriától függően. Például egy terhelésleválasztó kapcsoló névleges értéke 100A lehet AC-21A-nál (rezisztív terhelés), de csak 63A AC-23A-nál (motor terhelés) ugyanazon a feszültségen, mert a nagy bekapcsolási áramú motor kapcsolása csökkentést igényel.
AC alkalmazásokhoz az IEC 60947-3 négy elsődleges kategóriát határoz meg, amelyeket “A” utótaggal (AC-20A, AC-21A, AC-22A, AC-23A) jelölnek, hogy megkülönböztessék őket a DC kategóriáktól. E kategóriák megértése alapvető fontosságú a megfelelő eszköz kiválasztásához és a megbízható rendszer teljesítményéhez.
AC-20A: Terhelés nélküli szigetelési üzem
Az AC-20A a legalacsonyabb terhelésű felhasználási kategória, amelyet kizárólag terhelés nélküli vagy elhanyagolható terhelési körülmények közötti szigetelési kapcsolásra terveztek. Az AC-20A-ra méretezett eszközök nem alkalmasak jelentős áramok megszakítására; elsődleges funkciójuk a biztonságos szigetelő leválasztás biztosítása, amikor az áramkörök már feszültségmentesek vagy minimális áramot vezetnek.
Ez a kategória jellemzően a leválasztókravonatkozik – olyan eszközökre, amelyeket szakaszolásra és szigetelésre használnak, ahol a terhelés megszakítását más berendezések (például kontaktorok vagy a felfelé áramló megszakítók) végzik. Az AC-20A megjelölés azt jelenti, hogy az eszközt olyan körülmények között történő nyitásra és zárásra méretezték, ahol az áramlás lényegében nulla, vagy kis kapacitív vagy szivárgási áramokra korlátozódik.
Tipikus AC-20A alkalmazások
- Fő szigetelő kapcsolók az elosztótáblákban, ahol a terhelést más eszközök választották le a leválasztó működtetése előtt
- Szakaszoló kapcsolók karbantartási szigeteléshez, látható megszakítást biztosítva a kizárás/címkézés eljárásokhoz
- Gyűjtősín szakaszolók a kapcsolóberendezésekben az elosztó rendszerek szegmentálásához
- Átkapcsoló szigetelés ahol a terhelés átvitelét más kapcsolóelemek végzik
Mivel az AC-20A eszközök nem szakítanak meg jelentős terhelési áramokat, egyszerűbbek és gazdaságosabbak lehetnek, mint a terhelés alatti kapcsolók. Fontos azonban, hogy az üzemeltetési eljárások biztosítsák az áramkör feszültségmentesítését vagy terhelésmentesítését az AC-20A eszköz működtetése előtt. A terhelési áramok megszakítására tett kísérlet egy AC-20A-ra méretezett leválasztóval érintkező hegesztést, ívkárosodást és biztonsági kockázatokat okozhat.
AC-21A: Rezisztív terhelés kapcsolása
Az AC-21A a rezisztív vagy enyhén induktív terhelések kapcsolására szolgáló felhasználási kategória, ahol a bekapcsolási áram minimális, és az áram hullámformája lényegében fázisban van a feszültséggel. Ez a kategória egyszerű terhelés alatti kapcsolást jelent, a nagy bekapcsolási áram vagy a gyenge teljesítménytényező komplikációi nélkül.
AC-21A üzemben a bekapcsolási áram (az áram az érintkezők zárásakor) megközelítőleg megegyezik az állandósult terhelési árammal. Nincs jelentős bekapcsolási túlfeszültség, és a megszakítási művelet az árammal és a feszültséggel fázisban történik, viszonylag jóindulatú ívképződési körülményeket teremtve. Ez teszi az AC-21A-t a terhelés alatti kapcsolási képesség alapjává.
Tipikus AC-21A alkalmazások
- Rezisztív fűtési terhelések: Elektromos kemencék, helyiségfűtők, ipari sütők és folyamatfűtő elemek, ahol a terhelés tisztán rezisztív
- Izzólámpás áramkörök: Hagyományos izzólámpás világítás (bár a LED-es világítás eltérő jellemzőket vezet be)
- Általános elosztó áramkörök: Fővezetékek és elágazó áramkörök, amelyek túlnyomórészt rezisztív terheléseket táplálnak
- Transzformátor primer kapcsolása: Ahol a mágnesező bekapcsolási áram nem jelent problémát (a transzformátor kialakításától és a kapcsolási stratégiától függ)
AC-21A értékek és teljesítmény
Az AC-21A üzemre méretezett terhelésleválasztó kapcsolók jellemzően a legmagasabb Ie áramértéket kínálják adott feszültségen a többi kategóriához képest. Például egy eszköz névleges értéke lehet:
- 100A 400V AC-n AC-21A üzemhez
- 80A 400V AC-n AC-22A üzemhez
- 63A 400V AC-n AC-23A üzemhez
A magasabb AC-21A érték a rezisztív kapcsolás által okozott kisebb terhelést tükrözi. Az érintkezőknek, az ívkamráknak és a működtető mechanizmusoknak nem kell kezelniük az induktív terhelések nagy bekapcsolási áramait és gyenge teljesítménytényezőjét.
AC-22A: Vegyes rezisztív és induktív terhelések
Az AC-22A a köztes területet célozza meg: vegyes terhelések, amelyek rezisztív és induktív összetevőket is kombinálnak, mérsékelt túlterhelési képességgel. Ez a kategória azokat az elosztó áramköröket és berendezéseket fedi le, ahol van némi induktivitás, de a motorindítás nagy zárt rotoráramokkal nem az elsődleges feladat.
Az AC-22A üzem felismeri, hogy sok valós terhelés nem tisztán rezisztív. A szerszámgépeket, ipari berendezéseket vagy vegyes elosztó paneleket tápláló áramkörök gyakran tartalmaznak transzformátorokat, szolenoidokat, kis motorokat és tápegységeket a rezisztív elemek mellett. Az induktív összetevő fáziskésést okoz a feszültség és az áram között, ami nagyobb kihívást jelentő ívoltási körülményeket teremt az AC-21A-hoz képest.
Tipikus AC-22A alkalmazások
- Vegyes elosztó áramkörök: Olyan elosztótáblák vagy al-elosztó áramkörök, amelyek ellenállásos és induktív terhelések kombinációját táplálják
- Gépi áramkörök: Ipari gépek fűtőelemekkel és elektromágneses alkatrészekkel (tekercsek, szolenoidok, kis motorok)
- Világítási áramkörök előtétekkel: Fluoreszkáló vagy kisülőlámpás világítás, ahol az előtét induktivitása befolyásolja a teljesítménytényezőt
- Hegesztőberendezések: Ellenállás-hegesztők vagy jelentős transzformátor induktivitással rendelkező berendezések
- HVAC egység leválasztók: Ahol a terhelés kompresszor motorokat és ellenállásos fűtést is tartalmaz (bár a tiszta motoros üzem AC-23A lenne)
AC-22A követelmények
A szabvány megköveteli, hogy az AC-22A eszközök mérsékelt túlterheléseket kezeljenek, és alacsonyabb teljesítménytényezők mellett kapcsoljanak be és ki áramokat, mint az AC-21A. A bekapcsolási képességnek el kell viselnie az induktív terhelésekhez kapcsolódó rövid bekapcsolási túlfeszültségeket, bár nem a motor leblokkolt forgórész áramainak mértékéig.
A gyártók az AC-22A-ra vonatkozóan csökkentik az Ie értékét az AC-21A-hoz képest azonos feszültségen, jellemzően 10-20%-kal, ami a megnövekedett üzemi igénybevételt tükrözi. A kontaktusoknak és az ívoltó rendszereknek kezelniük kell a késleltetett teljesítménytényező körülményeket, ahol az áram és a feszültség nincsenek fázisban, ami megnehezíti az ív kioltását.
AC-23A: Motor és erősen induktív terhelések
AC-23A a legigényesebb felhasználási kategória, amelyet kifejezetten motorok és más erősen induktív terhelések kapcsolására terveztek, ahol a leblokkolt forgórész (indítási) áramok súlyos be- és kikapcsolási igénybevételeket okoznak. Ez az a kategória, amely a legfontosabb a motorvezérlési alkalmazásokban, és a helytelen kategória kiválasztása közvetlenül a kapcsoló idő előtti meghibásodásához vezet.
Amikor egy indukciós motor elindul, a névleges áramának általában 5-8-szorosát kitevő leblokkolt forgórész áramot vesz fel, 0,3-0,5 alacsony teljesítménytényezővel. Egy indító motorra kapcsoló kapcsolónak el kell viselnie ezt a magas bekapcsolási áramot anélkül, hogy a kontaktusok összehegednének vagy túlzott mértékű ívképződés lépne fel. A motoráramkörök megszakításakor a késleltetett teljesítménytényező és az induktív energiatárolás tartós íveket hoz létre, amelyek igénybe veszik a kapcsolómechanizmust.
Tipikus AC-23A alkalmazások
- Közvetlen indítású (DOL) motorindítók: Terhelés alatti kapcsolást és leválasztást is biztosító kapcsoló-leválasztók motoráramkörökhöz
- Motor tápvezeték leválasztók: Főkapcsolók a motorvezérlő központok vagy az egyedi motorindítók előtt
- Szivattyú és kompresszor áramkörök: Motorral hajtott berendezések közvetlen kapcsolása magas indítóáramokkal
- Ventilátor és fúvó vezérlők: Ipari szellőztető motorok és technológiai levegőkezelő berendezések
- Szállítórendszerek: Gyakori indítás-leállítás ciklusokkal rendelkező anyagmozgató motorok
- Nagy hatásfokú motor kapcsolás (AC-23Ae): Egy al-kategória, amelyet a közelmúltban vezettek be az IE3/IE4 nagy hatásfokú motorokhoz, amelyek az optimalizált elektromágneses kialakítás miatt még magasabb leblokkolt forgórész áramokat mutatnak
AC-23A követelmények és névleges értékek
Az IEC 60947-3 megköveteli, hogy az AC-23A eszközök kezeljék a leblokkolt forgórész bekapcsolási áramait, és megszakítsák a motoráramköröket teljes terhelés mellett, rossz teljesítménytényezővel. A szabvány a következő tesztsorozatokat írja elő:
- Bekapcsolási műveletek a névleges áram 6-10-szeresénél (motor leblokkolt forgórész körülményeinek szimulálása)
- Kikapcsolási műveletek névleges áramon induktív terhelésekkel a megadott teljesítménytényezők mellett
- Tartóssági tesztelés több ezer műveleten keresztül a kontaktus élettartamának ellenőrzésére
Ennek eredményeként az AC-23A névleges értékek lényegesen alacsonyabbak, mint az AC-21A névleges értékek ugyanazon eszköz esetében. A 400 V-on AC-21A-ra névleges 100 A-es kapcsoló AC-23A üzemmódban csak 63 A-re lehet névleges – ez 37%-os csökkenés, ami a motor kapcsolásának súlyosságát tükrözi.
AC-23Ae: Nagy hatásfokú motorok
A legújabb szabványkiadás elismeri AC-23Ae, egy speciális al-kategória a nagy hatásfokú motorok számára, amelyek megfelelnek az IEC 60034-12 és az IEC 60034-30-1 hatékonysági osztályoknak (IE3, IE4). Ezek a motorok kiváló hatékonyságot érnek el olyan tervezési változtatások révén, amelyek akaratlanul is növelik a leblokkolt forgórész látszólagos teljesítményét és az indítóáramot. Az AC-23Ae-re névleges kapcsolókat magasabb bekapcsolási áramokra tesztelik, és el kell viselniük a modern, hatékony motortervek megnövekedett bekapcsolási igényeit.
Főbb technikai különbségek a kategóriák között
A felhasználási kategóriák közötti különbségek megértése segít tisztázni, hogy miért fontos a megfelelő kiválasztás, és mi történik, ha egy eszközt helytelenül alkalmaznak.
Üzemi igénybevétel és áramértékek
A kategóriák a növekvő üzemi igénybevétel sorozatát képviselik:
- Az AC-20A: Csak terhelés nélküli leválasztás; nem névleges terhelés megszakítására
- Az AC-21A: Alapvető terhelés alatti kapcsolási képesség ellenállásos terhelésekkel; minimális bekapcsolás, fázisban lévő áram
- Az AC-22A: Mérsékelt induktív üzem vegyes terhelésekkel; némi fáziskésés és mérsékelt bekapcsolás
- AC-23A: Súlyos motoros üzem magas leblokkolt forgórész bekapcsolással és rossz teljesítménytényezővel a megszakításkor
Ez a súlyossági sorrend közvetlenül meghatározza az áramértékeket. Egy tipikus kapcsoló-leválasztó esetében 400 V AC-n:
| Kategória | Névleges üzemi áram (Ie) | Relatív névleges érték |
| Az AC-21A | 100A | 100% (alapérték) |
| Az AC-22A | 80A | 80% |
| AC-23A | 63A | 63% |
Az AC-22A és AC-23A alacsonyabb névleges értékei nem önkényes csökkentések – ezek a bekapcsolás kezelése, az ívoltási képesség és a kontaktusok tartóssága által támasztott valós fizikai korlátokat tükrözik igényes körülmények között.
Bekapcsolási (zárási) áram
Záróáram az az áram, amely akkor folyik, amikor a kapcsoló egy feszültség alatt álló áramkörre zár. Ez drámaian megkülönbözteti a kategóriákat:
- Az AC-20A: Lényegében nulla bekapcsolási áram (terhelés nélkül)
- Az AC-21A: Bekapcsolási áram ≈ állandósult állapotú terhelési áram (nincs jelentős bekapcsolás)
- Az AC-22A: Bekapcsolási áram = 1,5-3× állandósult állapot (mérsékelt bekapcsolás az induktivitásból)
- AC-23A: Bekapcsolási áram = 6-10× névleges áram (motor leblokkolt forgórész körülményei)
Az AC-23A eszközöknek a motor indítóáramaira kell zárniuk a kontaktusokat anélkül, hogy összehegednének, ami robusztus kontaktusanyagokat, magas kontaktusnyomást és ívoltó funkciókat igényel, amelyekre az AC-21A eszközöknek nincs szükségük.
Kikapcsolási (nyitási) áram és teljesítménytényező
A kikapcsolás különböző igénybevételeket okoz. Az ellenállásos terhelések (AC-21A) fázisban mutatják az áramot és a feszültséget; amikor a kontaktusok egy természetes áramnulla közelében szétválnak, az ív könnyen kialszik. Az induktív terhelések (AC-22A, AC-23A) késleltetett áramot mutatnak; az ív hosszabb ideig fennmarad, mert az áram nem keresztezi a nullát, amikor a feszültség igen.
Az AC-23A eszközöknek 0,35 alacsony teljesítménytényező mellett kell megszakítaniuk a motoráramokat, ami tartós íveket hoz létre, amelyek robusztus ívterelőket, kifúvató tekercseket vagy mágneses ívelterelést igényelnek a kioltás kikényszerítéséhez. Ez az oka annak, hogy az AC-23A-ra névleges kapcsolók kifinomultabb ívkezeléssel rendelkeznek, mint az AC-21A eszközök.
Működési élettartam
A szabvány kategóriánként eltérő élettartam-vizsgálatokat ír elő. Az AC-23A eszközök szigorúbb tesztelésen esnek át, magasabb bekapcsolási áramokkal és alacsonyabb teljesítménytényezőjű megszakítással, ami rövidebb névleges érintkező-élettartamot eredményez, mint az AC-21A azonos fizikai kapcsolókialakítás esetén. A gyártók közzéteszik az elektromos élettartamra vonatkozó adatokat (működések száma névleges áramon), amelyek az AC-21A-tól az AC-23A felé csökkennek.
Alkalmazások és felhasználási esetek
A felhasználási kategóriák valós alkalmazásokhoz való illesztése biztosítja a megbízható kapcsolási teljesítményt és elkerüli az eszköz idő előtti meghibásodását.
Ipari motorvezérlés
A motorvezérlés a legigényesebb alkalmazás, és az AC-23A eszközök elsődleges felhasználási területe. Gyártóüzemekben, feldolgozó üzemekben és ipari infrastruktúrában:
- Motorvezérlő központok (MCC-k): Az AC-23A névleges terheléskapcsolók fő leválasztóként szolgálnak az egyes motoros betáplálásokhoz, terhelés alatti megszakítási képességet és leválasztást biztosítva a karbantartáshoz. Ismételt motorindításokat kell kezelniük a teljes terhelés 6-8-szorosát kitevő lezárt forgórész áramokkal.
- Közvetlen indítású indítók: A kontaktorokkal és túlterhelésrelékkel kombinálva az AC-23A terheléskapcsolók biztonságos motorindítást, -leállítást és -leválasztást tesznek lehetővé külön leválasztó eszközök nélkül.
- Szivattyú- és kompresszorállomások: Motorok, amelyek kritikus infrastruktúra berendezéseket hajtanak, ahol az induktív terhelés alatti megbízható kapcsolás elengedhetetlen.
- Változtatható frekvenciájú hajtás (VFD) bemeneti leválasztók: Bár a VFD-k lágyindítják a motorokat, a bemeneti leválasztó továbbra is szembesül a DC busz töltőkondenzátorainak és a transzformátor mágnesezésének bekapcsolási áramával, ami az AC-22A vagy AC-23A alkalmazását teszi megfelelővé a hajtás kialakításától függően.
Kereskedelmi épületek elosztása
A kereskedelmi létesítmények minden kategóriában használnak terheléskapcsolókat:
- HVAC berendezések leválasztói: A kompresszoros motorokkal rendelkező tetőtéri egységek és légkezelők AC-23A besorolást igényelnek. A tiszta légkezelő ventilátorok AC-22A-t használhatnak, ha a bekapcsolási áram mérsékelt.
- Világítási panel fő leválasztói: AC-21A a rezisztív terhelésekhez (izzólámpa, LED jelentős bekapcsolási áram nélkül); AC-22A a fénycsöves vagy kisülő lámpákhoz mágneses előtéttel.
- Elosztótábla főkapcsolói: AC-21A vagy AC-22A a downstream terhelések keverékétől függően. A vegyes kereskedelmi terhelések általában AC-22A-t igényelnek.
- Vészhelyzeti áramátvitel: AC-22A vagy AC-23A a csatlakoztatott terhelésektől függően, mivel a kapcsolónak kezelnie kell a bekapcsolási áramot a források közötti átvitelkor.
Folyamat- és gyártóberendezések
Az ipari gépek változatos kapcsolási feladatokat mutatnak:
- Szerszámgép leválasztók: AC-22A a vegyes orsómotorokkal, szolenoidokkal és vezérlőteljesítménnyel rendelkező gépekhez. AC-23A, ha nagy, közvetlenül indított motorok vannak jelen.
- Szállítószalag és anyagmozgatás: AC-23A a közvetlenül indított szállítószalag motorokhoz; AC-22A, ha lágyindítást vagy VFD vezérlést használnak.
- Hegesztőberendezések: AC-22A a jelentős transzformátor induktivitással rendelkező ellenállás-hegesztőkhöz, de nincs motorindítási feladat.
- Folyamatfűtők és sütők: AC-21A a tisztán rezisztív fűtőelemekhez; AC-22A, ha az SCR/tirisztoros vezérlés harmonikus tartalmat vezet be, vagy ha transzformátoros csatolás van jelen.
Helytelen alkalmazás következményei
A rossz kategória alkalmazása előre jelezhető hibamódokat hoz létre:
- AC-21A használata motoros feladathoz (AC-23A szükséges): Az érintkezők a motorindítás során összehegednek a nem megfelelő bekapcsolási kapacitás miatt; az érintkezők gyorsan erodálódnak a tartós ívek miatt a megszakítás során; az elektromos élettartam messze elmarad a várakozásoktól, ami kellemetlen meghibásodásokhoz és nem tervezett leállásokhoz vezet.
- AC-20A használata terhelés alatt (bármilyen terhelés alatti megszakítási kategória szükséges): Súlyos ívképződés károsítja az érintkezőket és a burkolatot; az érintkezők összehegedésének lehetősége, ami biztonsági kockázatot jelent; az eszköz nem biztos, hogy képes leválasztási funkciót biztosítani a terhelés alatti megszakítási művelet után.
- A kategória szükségtelen túlméretezése: Az AC-23A használata ott, ahol az AC-21A elegendő, költségnövekedést okoz előny nélkül, bár ez kevésbé kritikus hiba, mint az alulspecifikálás.
Kiválasztási szempontok: A kategória illesztése az alkalmazáshoz
A helyes felhasználási kategória kiválasztásához elemezni kell a terhelési jellemzőket és a működési feladatot. Kövesse ezt a szisztematikus megközelítést:
1. lépés: A terhelés típusának és jellemzőinek azonosítása
Határozza meg, hogy a kapcsoló mit fog vezérelni:
- Csak leválasztás, nincs terhelés alatti megszakítás: AC-20A (leválasztó funkció)
- Rezisztív terhelések (fűtőberendezések, izzólámpás világítás, túlnyomórészt rezisztív berendezéseket tápláló elosztás): AC-21A
- Vegyes rezisztív és induktív terhelések (mérsékelt induktivitással rendelkező elosztás, vegyes gépek, fénycsöves világítás): AC-22A
- Motorok vagy erősen induktív terhelések (közvetlen motorindítás, szivattyú/kompresszor/ventilátor motorok, nagy bekapcsolási áramú berendezések): AC-23A
- Nagy hatékonyságú motorok (IE3/IE4 motorok az IEC 60034-30-1 szerint): AC-23Ae, ha rendelkezésre áll, egyébként AC-23A megfelelő csökkentéssel
2. lépés: A szükséges üzemi áram kiszámítása
Határozza meg az állandósult terhelési áramot (motorok esetén teljes terhelési áram, rezisztív terhelések esetén névleges áram). Motoros alkalmazásokhoz azonosítsa a következőket is:
- Motor teljes terhelési árama (FLC)
- Lezárt forgórész árama vagy indítóárama (általában 6-8× FLC a standard motoroknál)
- A motor teljesítménytényezője indítási és üzemelési körülmények között
A kapcsoló névleges üzemi áramának Ie a kiválasztott felhasználási kategóriához meg kell egyeznie vagy meg kell haladnia a terhelés állandósult áramát. Ne használjon AC-21A áramértékeket motoros terhelésekhez – az AC-23A értéket kell használnia.
3. lépés: A feszültségérték és a rendszerkompatibilitás ellenőrzése
Győződjön meg arról, hogy a kapcsoló névleges szigetelési feszültsége (Ui) és névleges üzemi feszültsége (Ue) megegyezik a rendszer feszültségével. Ellenőrizze az impulzusállósági feszültséget (Uimp) a telepítési kategóriához (általában CAT III vagy CAT IV a rögzített telepítéseknél).
4. lépés: A bekapcsolási kapacitás ellenőrzése
AC-23A alkalmazások esetén ellenőrizze, hogy a kapcsoló képes-e kezelni a motor zárt forgórész áramát záráskor. A gyártói adatlapok a kapcsolási képességet az Ie többszöröseként adják meg (pl. “kapcsolási képesség: 10×Ie AC-23A esetén”). Egy 6×FLC zárt forgórész áramú és FLC = 50A motor esetén a zárt forgórész árama 300A. Egy AC-23A kapcsoló, amelynek Ie ≥ 50A és kapcsolási képessége ≥10×Ie, biztonságosan zár erre a motorra.
5. lépés: Az üzemi frekvencia értékelése
Vegye figyelembe, hogy milyen gyakran működik a kapcsoló. A nagyfrekvenciás kapcsolás (több művelet óránként) figyelmet igényel az elektromos élettartamra vonatkozóan. A gyártói adatlapok közzéteszik a várható élettartamot (pl. “elektromos élettartam: 8000 művelet Ie-nél AC-23A esetén”). Ha az üzemi frekvencia meghaladja ezt, fontolja meg:
- A kapcsoló teljesítményének csökkentése (a teljes Ie alatti működés az érintkezők élettartamának meghosszabbítása érdekében)
- Kontaktoros használata a gyakori kapcsoláshoz, a szakaszoló kapcsoló fenntartása a leválasztáshoz és a ritka főkapcsoláshoz
6. lépés: A leválasztási követelmények figyelembe vétele
Ha az eszköznek leválasztást kell biztosítania (zárolás/címkézés, karbantartási leválasztás), akkor specifikáljon egy terhelésleválasztó kapcsolót szakaszoló kapcsolót a kapcsoló helyett. Ellenőrizze, hogy az eszköz megfelel-e az IEC 60947-3 szerinti szakaszoló leválasztási követelményeinek (látható megszakítás vagy helyzetjelzés, megfelelő légrés és kúszóutak).
7. lépés: A koordináció és a védelem áttekintése
Győződjön meg arról, hogy a kapcsoló koordinálva van a felfelé és lefelé irányuló védelemmel:
- A kapcsoló névleges feltételes zárlati áramának (ha van) meg kell egyeznie vagy meg kell haladnia a várható hibaáramot, feltételezve a felfelé irányuló megszakító vagy biztosíték védelmét
- Motoráramkörök esetén ellenőrizze a kompatibilitást a túlterhelésvédelmi relékkel és a rövidzárlatvédelmi eszközökkel
Gyakori kiválasztási forgatókönyvek
1. forgatókönyv: 15 kW / 400V háromfázisú motor, FLC = 30A, zárt forgórész = 180A (6×FLC)
- Terhelés típusa: Motor → AC-23A szükséges
- Szükséges Ie: ≥30A AC-23A-nál, 400V
- Kapcsolási képesség ellenőrzése: Az eszköznek képesnek kell lennie a 180A kapcsolási áram kezelésére → Ellenőrizze, hogy 10×Ie ≥180A → Ie = 30A, 10×30 = 300A ✓
- Kiválasztás: Szakaszoló kapcsoló, névleges Ie ≥30A, AC-23A, 400V, leválasztási funkcióval
2. forgatókönyv: 50 kW elektromos ellenállás fűtőtest, 400V háromfázisú, FLC = 72A
- Terhelés típusa: Ellenállás → AC-21A megfelelő
- Szükséges Ie: ≥72A AC-21A-nál, 400V
- Nincs jelentős bekapcsolási áram, a kapcsolás ≈ állandósult állapot
- Kiválasztás: Szakaszoló kapcsoló, névleges Ie ≥80A, AC-21A, 400V
3. forgatókönyv: Elosztó panel vegyes terhelésekkel, 100A névleges
- Terhelés típusa: Vegyes kereskedelmi/ipari → AC-22A megfelelő (kivéve a speciális motoros betáplálásokat, amelyeket külön kell kapcsolni)
- Szükséges Ie: ≥100A AC-22A-nál
- Kiválasztás: Szakaszoló kapcsoló, névleges Ie ≥100A, AC-22A, leválasztással
Következtetés
Az IEC 60947-3 felhasználási kategóriák – AC-20A, AC-21A, AC-22A és AC-23A – szisztematikus keretet biztosítanak a kapcsolóeszközök osztályozásához az általuk kezelt elektromos terhelés típusa szerint. Ez a besorolás közvetlenül meghatározza az eszköz névleges értékeit, ugyanaz a fizikai kapcsoló különböző üzemi áram (Ie) értékeket kínál a kategóriától függően: a legmagasabb az AC-21A ellenállásos üzemhez, fokozatosan alacsonyabb az AC-22A vegyes terhelésekhez, és a legalacsonyabb az AC-23A motoros üzemhez, súlyos bekapcsolási igényekkel.
A kapcsolóeszközöket specifikáló villamosmérnökök, az alkatrészeket kiválasztó paneltervezők és a berendezéseket cserélő karbantartó szakemberek számára a felhasználási kategóriák megértése elengedhetetlen a megbízható rendszer működéséhez. A helytelen alkalmazás – különösen az AC-21A eszközök használata olyan motorterheléseken, amelyek AC-23A-t igényelnek – előre látható meghibásodásokhoz vezet: az érintkezők elégtelen kapcsolási képesség miatti összehegedése, a tartós induktív ívek miatti gyors érintkező erózió és a rövidebb élettartam.
A megfelelő kategória kiválasztása megköveteli a terhelési jellemzők (ellenállásos, vegyes vagy motoros) elemzését, az üzemi áramigények kiszámítását, a bekapcsolási körülmények közötti kapcsolási képesség ellenőrzését, és annak biztosítását, hogy az eszköz megfeleljen a leválasztási követelményeknek, ahol szükséges. A gyártói adatlapokon szereplő kategória megjelölés nem opcionális információ – ez határozza meg azt a kapcsolási feladatot, amelyre az eszközt tesztelték, és azokat a feltételeket, amelyek mellett a közzétett névleges értékek érvényesek.
A VIOX Electric az IEC 60947-3 szabványok szerint tervezett szakaszoló kapcsolókat gyárt, egyértelmű felhasználási kategória besorolásokkal és átfogó műszaki dokumentációval. Alkalmazási útmutatásért, műszaki specifikációkért vagy a konkrét kapcsolási igényeinek megbeszéléséhez forduljon a VIOX mérnöki csapatához.
Válassza ki a megfelelő felhasználási kategóriát a megbízható kapcsolási teljesítmény érdekében. Kapcsolat VIOX Electric a szakaszoló kapcsoló követelményeinek megbeszéléséhez.
