Juruteknik penyelenggaraan membuka suis pengasing. 600 volt, 32 amp. Prosedur penguncian rutin untuk tatasusunan solar di atas bumbung.
Kecuali suis itu tidak dinilai untuk DC.
Di dalam perumah, arka terbentuk antara sesentuh yang terpisah—jambatan plasma yang terang dan berterusan mengalirkan 600V DC melalui udara terion. Dalam sistem AC, arka ini akan padam secara semula jadi dalam masa 10 milisaat, dipadamkan pada lintasan sifar arus seterusnya. Tetapi arus DC tidak mempunyai lintasan sifar. Arka berterusan. Sesentuh mula menghakis. Suhu meningkat. Dalam beberapa saat, pengasing yang sepatutnya menyediakan pemutusan yang selamat telah menjadi pengalir voltan tinggi yang berterusan, tepat ketika anda memerlukannya diasingkan.
那就是 “Jaring Keselamatan Lintasan Sifar”—AC memilikinya, DC tidak. Dan ia mengubah segala-galanya tentang bagaimana suis pengasing mesti direka, dinilai dan dipilih.
Apakah Suis Pengasing?
An suis pengasing (juga dipanggil suis pemutus atau suis-pemutus) ialah peranti pensuisan mekanikal yang direka untuk mengasingkan litar elektrik daripada sumber kuasanya, memastikan penyelenggaraan dan pembaikan yang selamat. Dikawal oleh IEC 60947-3:2020 untuk gear suis voltan rendah (sehingga 1000V AC dan 1500V DC), suis pengasing menyediakan pemutusan yang boleh dilihat—jurang fizikal yang boleh anda lihat atau sahkan—antara pengalir hidup dan peralatan hiliran.
Tidak seperti pemutus litar, pengasing tidak direka untuk mengganggu arus kerosakan di bawah beban. Ia adalah pemutus penyelenggaraan. Anda membukanya apabila litar dinyahcas atau membawa beban minimum, mewujudkan titik pengasingan yang selamat untuk kerja hiliran. Kebanyakan pengasing termasuk mekanisme penguncian (hasp mangga atau pemegang boleh dikunci) untuk pematuhan LOTO (Lockout/Tagout).
Inilah yang menjadikan pemilihan pengasing kritikal: fizik gangguan arka—apa yang berlaku dalam mikrosaat selepas anda membuka suis—adalah berbeza secara asas untuk AC berbanding DC. Pengasing yang mencukupi untuk perkhidmatan AC mungkin sama sekali tidak mencukupi (dan berbahaya) untuk perkhidmatan DC, walaupun pada voltan yang lebih rendah. Plat penarafan mungkin mengatakan “690V,” tetapi itu adalah 690V AC. Gunakannya pada rentetan solar 600V DC? Anda baru sahaja mencipta potensi bahaya arka elektrik.
Ini bukan butiran teknikal kecil atau margin keselamatan konservatif. Ia adalah fizik. Dan memahami mengapa memerlukan melihat apa yang berlaku di dalam setiap suis apabila sesentuh terpisah di bawah voltan.
Pro-Tip #1: Jangan sekali-kali menggunakan pengasing berkadar AC untuk aplikasi DC melainkan ia mempunyai penarafan voltan/arus DC yang jelas pada helaian datanya. Pengasing berkadar 690V AC biasanya mempunyai kapasiti DC hanya 220-250V DC—kurang daripada rentetan solar 4 panel pada litar terbuka.
Masalah Pemadaman Arka: Mengapa DC Berbeza
Apabila anda membuka mana-mana suis di bawah voltan, arka terbentuk. Ia tidak dapat dielakkan. Apabila sesentuh terpisah, jurang antara mereka masih cukup kecil—mikrometer, kemudian milimeter—voltan mengionkan udara, mewujudkan saluran plasma pengalir. Arus terus mengalir melalui arka ini walaupun sesentuh mekanikal tidak lagi bersentuhan.
Untuk suis benar-benar mengasingkan litar, arka ini mesti dipadamkan. Dan di sinilah AC dan DC berbeza sepenuhnya.
AC: Lintasan Sifar Semula Jadi
Arus ulang alik, seperti namanya, berselang-seli. Sistem AC 50 Hz melintasi voltan/arus sifar 100 kali sesaat. Sistem 60 Hz melintasi sifar 120 kali sesaat. Setiap 8.33 milisaat (60 Hz) atau 10 milisaat (50 Hz), aliran arus membalikkan arah—dan melalui sifar.
Pada lintasan sifar arus, tiada tenaga yang mengekalkan arka. Plasma menyahion. Arka padam. Jika sesentuh telah terpisah cukup jauh menjelang separuh kitaran seterusnya, kekuatan dielektrik jurang (keupayaannya untuk menahan voltan tanpa penyalaan semula) melebihi voltan sistem. Arka tidak menyala semula. Pengasingan dicapai.
Ini adalah “Jaring Keselamatan Lintasan Sifar.” Pengasing AC boleh bergantung pada gangguan semula jadi ini. Reka bentuk sesentuh, jarak jurang dan geometri ruang arka mereka hanya perlu memastikan arka tidak menyala semula selepas lintasan sifar seterusnya. Ia adalah masalah reka bentuk yang agak memaafkan.
DC: Masalah Arka Tanpa Henti
Arus terus tidak mempunyai lintasan sifar. Pernah. Rentetan solar 600V DC menghantar 600 volt secara berterusan. Apabila sesentuh pengasing terpisah dan arka terbentuk, arka itu dikekalkan oleh tenaga berterusan. Tiada titik gangguan semula jadi. Arka akan berterusan selama-lamanya sehingga salah satu daripada tiga perkara berlaku:
- Jurang sesentuh menjadi cukup besar sehingga arka pun tidak dapat menjambatani (memerlukan pemisahan fizikal yang lebih besar daripada AC)
- Arka diregangkan secara mekanikal, disejukkan dan ditiup keluar menggunakan medan magnet dan pelongsor arka
- Sesentuh kimpalan bersama daripada pemanasan berterusan, menewaskan seluruh tujuan pengasingan
Pilihan 3 ialah apa yang berlaku apabila anda menggunakan pengasing berkadar AC dalam perkhidmatan DC. Kelajuan pemisahan sesentuh dan jarak jurang yang berfungsi dengan baik untuk AC—kerana lintasan sifar seterusnya tiba dalam 10 milisaat—tidak mencukupi untuk DC. Arka berterusan. Hakisan sesentuh mempercepatkan. Dalam kes yang paling teruk, sesentuh kimpalan, dan anda kehilangan pengasingan sepenuhnya.
Pro-Tip #2: Arus AC melintasi sifar 100 kali sesaat (50 Hz) atau 120 kali (60 Hz)—setiap lintasan sifar ialah peluang untuk arka padam secara semula jadi. Arus DC tidak pernah melintasi sifar. Ini bukan perbezaan kecil—itulah sebabnya pengasing DC memerlukan gegelung tiupan magnet dan pelongsor arka dalam yang tidak diperlukan oleh pengasing AC.
Reka Bentuk Pengasing DC: Pahlawan Ruang Arka
Kerana arka DC tidak akan padam sendiri, pengasing DC mesti memaksa pemadaman melalui cara mekanikal yang agresif. Ini adalah “Pahlawan Ruang Arka”—pengasing DC direka untuk pertempuran.
Gegelung Tiupan Magnet
Kebanyakan pengasing DC menggabungkan gegelung tiupan magnet atau magnet kekal yang diletakkan berhampiran sesentuh. Apabila arka terbentuk, medan magnet berinteraksi dengan arus arka (yang merupakan cas bergerak), menghasilkan daya Lorentz yang menolak arka menjauhi sesentuh dan ke dalam ruang pemadaman arka.
Anggap ia sebagai tangan magnet yang secara fizikal menolak arka menjauhi tempat ia mahu berada. Semakin cepat dan jauh anda menggerakkan arka, semakin ia menyejuk dan meregang, sehingga ia tidak lagi dapat mengekalkan dirinya sendiri.
Pelongsor Arka (Plat Pembahagi)
Sebaik sahaja arka ditiup ke dalam ruang arka, ia menemui pelongsor arka—tatasusunan plat logam (selalunya tembaga) yang membahagikan arka kepada berbilang segmen yang lebih pendek. Setiap segmen mempunyai penurunan voltan sendiri. Apabila jumlah penurunan voltan merentasi semua segmen melebihi voltan sistem, arka tidak lagi dapat mengekalkan. Ia runtuh.
Pengasing DC menggunakan reka bentuk pelongsor arka yang lebih dalam dan lebih agresif daripada pengasing AC kerana ia tidak boleh bergantung pada lintasan sifar arus. Arka mesti dipadamkan secara paksa pada arus penuh, setiap kali.
Bahan Sesentuh Perak Tinggi
Arka DC adalah kejam pada sesentuh. Arka berterusan pada voltan penuh menyebabkan hakisan dan pemanasan yang cepat. Untuk menahan ini, pengasing DC menggunakan bahan sesentuh dengan kandungan perak yang lebih tinggi (selalunya aloi perak-tungsten atau perak-nikel) yang menahan kimpalan dan hakisan dengan lebih baik daripada sesentuh tembaga atau loyang yang biasa dalam pengasing AC.
Hasilnya? Pengasing DC yang dinilai untuk 1000V DC pada 32A adalah lebih besar secara fizikal, lebih berat, lebih kompleks dan berharga 2-3× lebih daripada pengasing AC yang dinilai sama. Ini bukan harga sewenang-wenangnya—ia adalah kos kejuruteraan untuk memaksa pemadaman arka tanpa lintasan sifar.
专业提示 #3： Untuk sistem fotovolta, sentiasa sahkan penarafan voltan DC pengasing melebihi voltan litar terbuka maksimum rentetan anda (Voc) pada suhu terendah yang dijangkakan. Rentetan 10 panel modul 400W boleh mencapai 500-600V DC pada -10°C—melebihi banyak pengasing “berkeupayaan DC”.
Reka Bentuk Pengasing AC: Menunggang Lintasan Sifar
Pengasing AC, sebagai perbandingan, adalah mudah. Mereka tidak memerlukan gegelung tiupan magnet (walaupun sesetengahnya menyertakannya untuk gangguan yang lebih cepat). Mereka tidak memerlukan pelongsor arka dalam. Mereka tidak memerlukan bahan sesentuh eksotik.
Kenapa? Kerana lintasan sifar melakukan sebahagian besar kerja. Tugas pengasing AC bukanlah untuk memadamkan arka secara paksa—ia adalah untuk memastikan arka tidak menyala semula selepas gangguan lintasan sifar semula jadi.
- Jarak jurang yang mencukupi: Biasanya 3-6mm untuk AC voltan rendah, bergantung pada voltan dan darjah pencemaran
- Pembendungan arka asas: Penghadang penebat ringkas untuk mengelakkan kesan arka merentasi permukaan
Itu sahaja. Pengasing AC bergantung pada bentuk gelombang untuk melakukan kerja berat. Reka bentuk mekanikal hanya perlu mengikutinya.
Penalti Penurunan Voltan
Ini adalah kejutan yang memerangkap ramai jurutera: jika anda mesti menggunakan pengasing berkadar AC untuk DC (yang tidak sepatutnya anda lakukan, tetapi secara hipotetikal), kapasiti voltan DCnya jauh lebih rendah daripada kadar ACnya. Ini adalah “Penalti Penurunan Voltan.”
Corak tipikal:
- Berkadar 690V AC → kapasiti lebih kurang 220-250V DC
- Berkadar 400V AC → kapasiti lebih kurang 150-180V DC
- Berkadar 230V AC → kapasiti lebih kurang 80-110V DC
Mengapa penurunan kadar yang begitu teruk? Kerana voltan arka DC pada asasnya berbeza daripada voltan arka AC. Pengeluar mengambil kira perkara ini dengan mengurangkan kadar voltan DC secara mendadak.
Untuk aplikasi PV solar, ini adalah “Perangkap Rentetan PV.” Panel solar 400W biasa mempunyai voltan litar terbuka (Voc) lebih kurang 48-50V pada STC. Rentetkan 10 panel bersama: 480-500V. Tetapi Voc meningkat pada suhu yang lebih rendah. Pengasing AC 400V dengan kadar DC 180V? Tidak mencukupi sama sekali.
专业提示： Pengasing direka untuk pensuisan tanpa beban atau beban minimum—ia adalah pemutus sambungan penyelenggaraan, bukan perlindungan arus lebih.
Pengasing DC vs AC: Perbandingan Spesifikasi Utama
| Spesifikasi | Pengasing AC | Pengasing DC |
|---|---|---|
| Mekanisme Pemadaman Arka | Persilangan sifar arus semula jadi (100-120 kali/saat) | Pemadaman mekanikal paksa (tiupan magnet + pelongsor arka) |
| Jurang Sentuhan Diperlukan | 3-6mm (berbeza mengikut voltan) | 8-15mm (jurang lebih besar untuk voltan yang sama) |
| Reka Bentuk Pelongsor Arka | Minimum atau tiada | Plat pembahagi dalam, geometri agresif |
| Tiupan Magnet | Pilihan (untuk gangguan pantas) | Mandatori (magnet kekal atau gegelung) |
| Bahan Kenalan | Tembaga, loyang, aloi standard | Kandungan perak tinggi (aloi Ag-W, Ag-Ni) |
| Contoh Kadar Voltan | 690V AC | 1000V DC atau 1500V DC |
| Contoh Kadar Arus | 32A, 63A, 125A tipikal | 16A-1600A (julat lebih luas untuk PV/ESS) |
| Aplikasi Biasa | Kawalan motor, HVAC, pengagihan AC industri | PV solar, storan bateri, pengecasan EV, grid mikro DC |
| Piawaian | IEC 60947-3:2020 (kategori penggunaan AC) | IEC 60947-3:2020 (kategori penggunaan DC: DC-21B, DC-PV2) |
| Saiz & Berat | Padat, ringan | Lebih besar, lebih berat (saiz 2-3× untuk kadar arus yang sama) |
| kos | Lebih rendah (garis dasar) | 2-3× lebih mahal |
| Tempoh Arka Semasa Pembukaan | <10ms (ke persilangan sifar seterusnya) | Berterusan sehingga dipadamkan secara mekanikal |
Ambilan Utama: “Penalti kos 2-3×” untuk pengasing DC bukanlah penipuan harga—ia mencerminkan cukai fizik asas untuk memadamkan arka tanpa persilangan sifar.
Bila Menggunakan Pengasing DC vs AC
Keputusan bukan mengenai keutamaan atau pengoptimuman kos—ia mengenai memadankan keupayaan pemadaman arka pengasing dengan jenis arus sistem anda.
Gunakan Pengasing DC Untuk:
1. Sistem Fotovolta Suria (PV)
Setiap rentetan DC tatasusunan solar memerlukan pengasingan antara tatasusunan dan penyongsang. Voltan rentetan biasanya mencapai 600-1000V DC. Cari kategori penggunaan IEC 60947-3 DC-PV2 yang direka khusus untuk tugas pensuisan PV.
2. Sistem Storan Tenaga Bateri (ESS)
Bank bateri beroperasi pada voltan DC yang berjulat dari 48V hingga 800V+. Pengasingan diperlukan antara modul bateri dan penyongsang.
3. Infrastruktur Pengecasan EV
Pengecas pantas DC menghantar 400-800V DC terus ke bateri kenderaan.
4. Grid Mikro DC dan Pusat Data
Pusat data semakin menggunakan pengagihan 380V DC untuk mengurangkan kehilangan penukaran.
5. Pengagihan DC Marin dan Rel
Kapal dan kereta api telah menggunakan pengagihan DC (24V, 48V, 110V, 750V) selama beberapa dekad.
Gunakan Pengasing AC Untuk:
1. Litar Kawalan Motor
Pengasingan untuk motor aruhan AC, sistem HVAC dan pam.
Pembahagian AC Bangunan
Pengasingan untuk panel lampu dan beban bangunan am.
Panel Kawalan AC Industri
Kabinet kawalan mesin dengan Penyentuh AC dan PLC.
Peraturan Kritikal
Jika voltan sistem anda adalah DC—walaupun 48V DC—gunakan pengasing berkadar DC. Fizik arka tidak mengambil kira tahap voltan; ia mengambil kira jenis bentuk gelombang. Arka 48V DC masih boleh bertahan dan menyebabkan kimpalan sentuhan dalam suis AC sahaja.
Panduan Pemilihan: Kaedah 4 Langkah untuk Pengasing DC
Langkah 1: Kira Voltan Sistem Maksimum
Untuk PV Solar: Kira Voc rentetan pada suhu ambien terendah yang dijangkakan. Voc meningkat kira-kira 0.3-0.4% per °C di bawah 25°C.
- Contoh: Rentetan 10 panel, Voc = 49V/panel pada STC. Pada -10°C: 49V × 1.14 (faktor suhu) × 10 panel = Penarafan pengasing minimum 559V DC
专业提示： Sentiasa tentukan penarafan voltan pengasing sekurang-kurangnya 20% di atas voltan sistem maksimum yang dikira untuk margin keselamatan.
Langkah 2: Tentukan Penarafan Arus
Untuk PV Solar: Gunakan arus litar pintas rentetan (Isc) × faktor keselamatan 1.25.
Langkah 3: Sahkan Kategori Penggunaan
Semak helaian data untuk kategori penggunaan IEC 60947-3: DC-21B untuk litar DC am, DC-PV2 khusus untuk pensuisan DC fotovolta.
Langkah 4: Sahkan Penarafan Litar Pintas (Jika Berkenaan)
Kebanyakan pengasing direka untuk pensuisan tanpa beban atau beban minimum. Untuk pensuisan beban biasa atau gangguan kerosakan, tentukan pemutus litar DC sebagai gantinya.
专业提示 #5： Pengasing DC berharga 2-3× lebih daripada pengasing AC yang setara kerana ia memerlukan bahan sentuhan yang berbeza secara asas, sistem letupan magnet, dan ruang pemadaman arka yang dalam.
Kesimpulan: Fizik Bukan Pilihan
Perbezaan antara suis pengasing DC dan AC bukanlah soal penarafan, kos, atau keutamaan. Ia adalah fizik.
Pengasing AC bergantung pada “Jaring Keselamatan Lintasan Sifar”. Pengasing DC menghadapi “Masalah Arka Tanpa Henti”. Arka akan berterusan selama-lamanya melainkan suis memaksa pemadaman melalui gegelung letupan magnet dan pelongsor arka yang dalam.
Apabila anda menentukan pengasing untuk rentetan PV solar atau storan bateri, anda memilih sistem pemadaman arka. Gunakan yang salah, dan anda berisiko arka berterusan dan kebakaran. Peraturannya mudah: Jika voltan anda adalah DC, gunakan pengasing berkadar DC.
Fizik tidak boleh dirundingkan. Pilih dengan sewajarnya.
Perlukan bantuan memilih pengasing DC untuk projek PV solar atau storan bateri anda? Hubungi pasukan kejuruteraan aplikasi kami untuk panduan teknikal mengenai penyelesaian pensuisan DC yang mematuhi IEC 60947-3.
