Trên trang này
Một Cầu chì AC và cầu chì DC thực hiện cùng một công việc cơ bản—ngắt mạch sau khi dòng điện quá mức làm nóng và làm chảy phần tử cầu chì—nhưng chúng không thể thay thế cho nhau chỉ vì định mức ampe của chúng khớp nhau. Chỉ sử dụng cầu chì khi nhãn hoặc tài liệu của nhà sản xuất cung cấp định mức điện áp xoay chiều (AC) hoặc một chiều (DC) và khả năng cắt cần thiết cho mạch điện thực tế.
Sự khác biệt kỹ thuật chính xuất hiện sau khi phần tử bị nóng chảy. Dòng điện AC đi qua điểm không của dòng điện tự nhiên sau mỗi nửa chu kỳ, điều này hỗ trợ việc dập tắt hồ quang. Dòng điện DC thuần túy không có điểm không tự nhiên định kỳ, vì vậy cầu chì phải ngắt hồ quang có khả năng duy trì trong khi tính đến điện áp mạch, dòng sự cố khả dụng và—trong nhiều ứng dụng—hằng số thời gian của mạch DC. Một cầu chì có thể chỉ dùng cho AC, chỉ dùng cho DC hoặc có định mức kép. Nhãn và bảng dữ liệu, chứ không phải hình thức bên ngoài của sản phẩm, mới quyết định trường hợp nào được áp dụng.
Cầu chì AC so với Cầu chì DC: Bảng quyết định
| Điểm quyết định | Ứng dụng AC | Ứng dụng DC | Những điều cần phải xác minh |
|---|---|---|---|
| Dạng sóng dòng điện | Dòng điện xoay chiều đảo chiều và đi qua điểm không theo chu kỳ | DC thuần duy trì một cực tính và không có điểm không của dòng điện tự nhiên theo chu kỳ | Loại dòng điện tại vị trí cầu chì—không chỉ là nhãn đầu vào hoặc đầu ra của thiết bị |
| Dập tắt hồ quang | Các điểm không của dòng điện tự nhiên hỗ trợ quá trình dập tắt sau khi phần tử nóng chảy | Cấu tạo của cầu chì phải buộc hồ quang nguội đi, kéo dài, phân chia và dập tắt mà không cần các điểm giao không tự nhiên | Ghi nhãn điện áp AC hoặc DC và dữ liệu ứng dụng của nhà sản xuất |
| Xếp hạng điện áp | Sử dụng định mức điện áp AC đã nêu bằng hoặc cao hơn điện áp áp dụng của mạch | Sử dụng định mức điện áp DC đã nêu bằng hoặc cao hơn điện áp DC áp dụng tối đa | Tách biệt VẮC XOÁY và Điện áp một chiều các giá trị khi cả hai đều được liệt kê |
| Khả năng phá vỡ | Phải bằng hoặc vượt quá dòng điện sự cố dự kiến trong các điều kiện AC đã nêu | Phải bằng hoặc vượt quá dòng điện sự cố dự kiến trong các điều kiện DC đã nêu | Các mục về khả năng cắt AC và DC có thể khác nhau |
| Động lực học mạch điện | Tần số, hệ số công suất, trở kháng nguồn và chế độ sự cố có thể quan trọng | Năng lượng nguồn và tỷ lệ điện cảm trên điện trở có thể làm thay đổi tốc độ tăng dòng điện và chế độ ngắt | Các giới hạn của nhà sản xuất và cơ sở thử nghiệm cho mạch điện dự định |
| Đặc tính thời gian-dòng điện | Sử dụng đường cong được cung cấp cho đúng dòng cầu chì và chế độ làm việc AC | Sử dụng đường cong DC áp dụng hoặc xác nhận của nhà sản xuất trong trường hợp đặc tính AC và DC khác nhau | Loại đường cong, điều kiện thử nghiệm, tải trước, môi trường xung quanh và dung sai |
| Cấu trúc vật lý | Có thể sử dụng thân gốm, chất làm đầy, nhiều phần tử, tấm dập hồ quang hoặc các tính năng khác | Có thể sử dụng các tính năng tương tự, đôi khi được bố trí khác đi cho chế độ làm việc DC | Không phân loại cầu chì chỉ dựa trên kích thước, vật liệu thân hoặc chất làm đầy |
| Thay thế | Chỉ chấp nhận khi ứng viên có dữ liệu AC phù hợp | Chỉ chấp nhận khi ứng viên có dữ liệu DC phù hợp | Số catalog chính xác, không phải loại cầu chì có hình dáng tương tự |
Quy tắc thực tế tóm tắt như sau: phải khớp cầu chì với loại dòng điện, điện áp, dòng sự cố, yêu cầu vận hành và các điều kiện ứng dụng đã công bố. Bản thân định mức dòng điện không giải quyết được bất kỳ câu hỏi nào về khả năng ngắt mạch.
Tại sao việc ngắt hồ quang DC lại đòi hỏi khắt khe hơn
Cầu chì không kết thúc quá trình vận hành ngay tại thời điểm phần tử chảy tan. Sự nóng chảy tạo ra một khe hở, nhưng dòng điện có thể tiếp tục chạy qua hồ quang điện bên trong khe hở đó cho đến khi cầu chì dập tắt hồ quang và chịu được điện áp phục hồi.
Trong mạch điện AC, dòng điện tức thời tự nhiên đạt mức bằng không sau mỗi nửa chu kỳ. Điều này không làm cho việc ngắt mạch AC trở nên tự động hay khiến mọi cầu chì AC trở nên đơn giản: điện áp hệ thống, dòng sự cố, hệ số công suất, cấu tạo cầu chì và tiêu chuẩn thử nghiệm vẫn rất quan trọng. Tuy nhiên, nó cung cấp các cơ hội lặp đi lặp lại để hồ quang bị dập tắt.
Trong mạch DC thuần túy, dòng điện không định kỳ đi qua điểm không. Cầu chì phải tạo ra các điều kiện để đưa dòng điện hồ quang về bằng không. Tùy thuộc vào thiết kế của cầu chì, các điều kiện đó có thể bao gồm đường dẫn hồ quang dài hơn, nhiều điểm thắt phần tử, phân chia hồ quang, bề mặt làm mát hoặc chất làm đầy dạng hạt. Đây là những khả năng thiết kế, không phải là danh sách kiểm tra trực quan. Cầu chì AC công nghiệp cũng có thể được làm đầy và giới hạn dòng điện, trong khi một số cầu chì DC hạ thế có kích thước nhỏ gọn. “Được làm đầy bằng cát”, “gốm” hoặc “dài hơn” tự thân nó không chứng minh được định mức DC.
Hằng số thời gian DC làm thay đổi chế độ làm việc
Dòng điện sự cố DC không phải lúc nào cũng tăng tức thời. Độ tự cảm của mạch điện chống lại sự thay đổi của dòng điện. Đối với một mạch điện trở-cảm kháng đơn giản, hằng số thời gian là:
τ = L / Rvị trí L là độ tự cảm và R là điện trở. Giá trị L/R lớn hơn đồng nghĩa với việc dòng điện tăng chậm hơn và năng lượng từ trường tích lũy nhiều hơn để cầu chì xử lý trong quá trình ngắt mạch. Hướng dẫn về cầu chì tốc độ cao Bussmann của Eaton giải thích rằng khả năng chịu điện áp DC và đặc tính của cầu chì có thể phụ thuộc vào hằng số thời gian này; nó cũng cho thấy lý do tại sao định mức AC-sang-DC không thể được suy ra từ một tỷ lệ phần trăm phổ quát duy nhất.
Sử dụng hằng số thời gian trong điều kiện sự cố khi nhà sản xuất yêu cầu. Hằng số thời gian vận hành bình thường có thể không đại diện cho mạch điện sau khi xảy ra ngắn mạch, và các hệ thống ắc quy, lực kéo, bộ chuyển đổi và hệ thống truyền động DC lớn có thể thể hiện hành vi nguồn khác biệt đáng kể.
Thử nghiệm bốn tiêu chí cho khả năng thay thế lẫn nhau giữa AC/DC
Coi khả năng thay thế lẫn nhau là một bước kiểm tra bằng chứng. Một cầu chì ứng viên chỉ đạt yêu cầu khi có đủ cả bốn bằng chứng cho đúng mã số danh mục đó.
Bằng chứng 1: Loại dòng điện và định mức điện áp chính xác
Đọc ký hiệu điện áp và bảng dữ liệu theo đúng nghĩa đen:
250 VACchỉ thiết lập định mức AC trừ khi có dữ liệu DC riêng biệt được công bố.125 VDCchỉ thiết lập định mức DC trừ khi có dữ liệu AC riêng biệt được công bố.250 VAC / 125 VDClà định mức kép với hai giới hạn riêng biệt; điều này không có nghĩa là 250 V được cho phép cho cả hai trường hợp.- Một giá trị điện áp đơn thuần không có cơ sở AC/DC rõ ràng đòi hỏi phải kiểm tra tài liệu của nhà sản xuất và các quy tắc ghi nhãn sản phẩm hiện hành.
Định mức điện áp của cầu chì phải ít nhất bằng điện áp mạch tối đa áp dụng cho loại dòng điện đã nêu. Không được tự ý chuyển đổi điện áp AC RMS sang điện áp DC bằng quy tắc tương đương tự chế. Dạng sóng điện áp chỉ là một phần của hiệu suất ngắt mạch.
Bằng chứng 2: Khả năng cắt phù hợp tại định mức đó
Khả năng cắt—còn được gọi là định mức ngắt—là dòng điện dự kiến mà nhà sản xuất công bố rằng cầu chì có thể ngắt an toàn trong các điều kiện xác định. Nó khác với định mức dòng điện thông thường của cầu chì.
Ví dụ, một cầu chì 20 A có thể được lắp đặt trong một mạch điện có khả năng cung cấp dòng sự cố lớn hơn gấp nhiều lần 20 A. Do đó, cầu chì được chọn cần phải có cả hai yếu tố:
- định mức dòng điện và đặc tính thời gian-dòng điện phù hợp với tải và các dây dẫn hoặc thiết bị được bảo vệ; và
- khả năng cắt không nhỏ hơn dòng điện sự cố dự kiến tại điểm lắp đặt, theo cơ sở thử nghiệm AC hoặc DC áp dụng.
Đừng cho rằng khả năng cắt AC cũng áp dụng cho DC. Nếu bảng dữ liệu công bố các giá trị riêng biệt, hãy sử dụng giá trị cho mạch điện thực tế. Nếu không công bố giá trị DC, hãy lấy hướng dẫn ứng dụng bằng văn bản từ nhà sản xuất hoặc chọn cầu chì có khả năng DC được ghi nhận.
Bằng chứng 3: Đặc tính vận hành phù hợp
Việc khớp điện áp và khả năng cắt vẫn chưa hoàn tất quá trình lựa chọn. Cầu chì phải mang được tải bình thường và dòng điện quá độ dự kiến trong khi vẫn vận hành trong thời gian cần thiết để bảo vệ mạch điện.
Xác minh chính xác các thông số của dòng cầu chì:
- đường cong thời gian-dòng điện và liệu nó hiển thị thời gian nóng chảy tối thiểu, nóng chảy trung bình hay thời gian cắt tổng;
- I²t trước khi phóng hồ quang và I²t cắt tổng trong trường hợp khả năng chịu đựng năng lượng của thiết bị là quan trọng;
- dữ liệu dòng điện đỉnh cho phép trong vùng giới hạn dòng điện;
- loại sử dụng hoặc cấp cầu chì;
- nhiệt độ môi trường, tải trước, chế độ làm việc chu kỳ và các điều kiện của đế cầu chì.
Đặc tính thời gian-dòng điện của AC và DC có thể hội tụ ở một số vùng thời gian dài hơn, nhưng quan sát đó không xác lập khả năng ngắt DC. Hãy sử dụng đường cong và các ghi chú ứng dụng được cung cấp cho nhiệm vụ dự kiến.
Bằng chứng 4: Các điều kiện ứng dụng và lắp đặt
Xác nhận các điều kiện có thể làm mất hiệu lực của một định mức vốn dĩ khả thi:
- hằng số thời gian L/R của DC và cấu hình nguồn;
- năng lượng pin hoặc tụ điện;
- cấu trúc liên kết bộ chuyển đổi hoặc bộ truyền động tái sinh;
- dòng điện sự cố dự kiến tối thiểu và tối đa;
- tính tương thích về điện áp, dòng điện, nhiệt độ và khả năng cắt của đế cầu chì;
- tiêu chuẩn, phê duyệt và tài liệu thị trường bắt buộc;
- nhiệt độ vỏ tủ, thông gió, độ cao và tải chu kỳ trong trường hợp nhà sản xuất coi đó là các biến số lựa chọn.
Đế cầu chì là một phần của hệ thống bảo vệ được lắp đặt. Một cầu chì có định mức chính xác nằm trong một đế không phù hợp không phải là một tổ hợp hợp lệ. Tài liệu hướng dẫn thuật ngữ về cầu chì và ruột cầu chì giải thích sự khác biệt giữa ruột cầu chì có thể thay thế và thiết bị cầu chì hoàn chỉnh.
Cầu chì AC có thể được sử dụng trong mạch DC không?
Không dựa trên nhãn AC hoặc định mức ampe tương đương của nó. Cầu chì định mức AC chỉ có thể được sử dụng trong ứng dụng DC khi nhà sản xuất cung cấp định mức DC hoặc dữ liệu ứng dụng bao gồm các điều kiện hệ thống dự kiến.
Hãy xem xét một loại cầu chì ống có nhãn 250 VAC không có giá trị DC hiển thị. Ngay cả khi mạch điện mục tiêu chỉ là 48 VDC và định mức ampe có vẻ chính xác, chỉ riêng nhãn ghi cũng không chứng minh được rằng cầu chì có thể ngắt dòng điện sự cố DC khả dụng. Bước tiếp theo không phải là áp dụng tỷ lệ giảm tải cố định; mà là tìm bảng dữ liệu catalog chính xác hoặc nhận xác nhận từ nhà sản xuất.
Một số hướng dẫn kỹ thuật của nhà sản xuất mô tả các cách hạn chế để đánh giá các dòng cầu chì AC cụ thể trong các mạch DC xác định. Các quy trình đó có thể phụ thuộc vào điện áp DC, dòng ngắn mạch tối thiểu, hằng số thời gian và cấu trúc liên kết mạch. Đó là các phương pháp kỹ thuật theo dòng sản phẩm, không phải là sự cho phép chung để chuyển đổi bất kỳ cầu chì AC nào sang sử dụng cho DC.
Cầu chì DC có thể được sử dụng trong mạch AC không?
Đừng cho rằng nhãn DC tự động cung cấp định mức AC. Cầu chì có thể có khả năng vật lý để ngắt một nhiệm vụ AC cụ thể, nhưng việc phê duyệt thiết kế và mua sắm đòi hỏi bằng chứng được công bố cho việc sử dụng đó.
Nếu cầu chì mang cả định mức AC và DC, hãy đánh giá mạch AC dựa trên các giá trị AC. Nếu nó chỉ mang định mức DC, hãy kiểm tra tài liệu của nhà sản xuất thay vì coi việc sử dụng cho DC là chứng nhận “đòi hỏi khắt khe hơn” phổ quát tự động bao gồm cả AC. Các phương pháp thử nghiệm, định nghĩa điện áp, khả năng cắt, loại sử dụng và phê duyệt không phải là các nhãn có thể thay thế cho nhau.
Cách đọc các định mức AC, DC và định mức kép
| Tài liệu đã tìm thấy | Quyết định | Hành động tiếp theo bắt buộc |
|---|---|---|
| Chỉ áp dụng cho điện áp AC và khả năng cắt AC | Chỉ AC dựa trên bằng chứng hiện có | Sử dụng trong phạm vi định mức AC hoặc yêu cầu dữ liệu ứng dụng DC riêng biệt |
| Chỉ áp dụng cho điện áp DC và khả năng cắt DC | Chỉ DC dựa trên bằng chứng hiện có | Sử dụng trong phạm vi định mức DC hoặc yêu cầu dữ liệu ứng dụng AC riêng biệt |
| Tách biệt các giá trị điện áp AC và DC cùng khả năng cắt | Ứng viên có định mức kép | Kiểm tra từng mạch điện dựa trên các giá trị và điều kiện vận hành riêng của mạch đó |
| Có một ký hiệu điện áp nhưng loại dòng điện không rõ ràng | Chưa được xác minh | Xác định ký hiệu thông qua bảng dữ liệu chính xác hoặc từ nhà sản xuất |
| Điện áp chính xác nhưng không có bằng chứng đầy đủ về khả năng cắt | Từ chối hoặc giữ ở trạng thái tạm thời | Xác định dòng sự cố dự kiến và thu thập dữ liệu ngắt tương ứng |
| Định mức chính xác nhưng sai hệ thống vật lý hoặc loại hình sử dụng | Không thể thay thế cho nhau | Chọn đúng hệ thống cầu chì và đế cầu chì |
Cầu chì định mức kép không phải là cầu chì vạn năng. Các giới hạn AC và DC của nó có thể khác nhau, và cùng một mã danh mục có thể có khả năng cắt hoặc ghi chú ứng dụng khác nhau cho từng loại dòng điện. Hãy ghi lại dữ liệu riêng biệt trong bảng kê vật tư hoặc đánh giá thay thế.
Tại sao các quy tắc chuyển đổi AC sang DC cố định lại thất bại
Các quy tắc như “giảm một nửa định mức điện áp AC cho DC” có thể giống với giá trị được công bố cho một dòng sản phẩm, nhưng chúng không an toàn khi dùng làm quy tắc lựa chọn chung. Eaton lưu ý rằng, đối với nhiều loại cầu chì tốc độ cao, định mức DC có thể thấp hơn định mức AC và có thể giảm khi hằng số thời gian tăng; hướng dẫn tương tự cũng mô tả các điều kiện đặc biệt mà khả năng DC có thể hoạt động khác đi. Đó chính xác là lý do tại sao phương pháp do nhà sản xuất xác định phải thay thế cho một tỷ lệ vạn năng.
Các lối tắt sau đây không phải là bằng chứng chấp nhận được:
| Phím tắt | Tại sao nó không đạt yêu cầu | Bằng chứng xác thực |
|---|---|---|
| Cùng định mức cường độ dòng điện | Định mức cường độ dòng điện không xác định khả năng dập hồ quang | Dữ liệu điện áp AC/DC và khả năng cắt |
| Điện áp DC thấp hơn so với thông số AC | Chỉ riêng con số thấp hơn không chứng minh được khả năng ngắt dòng DC | Định mức DC được công bố hoặc phương pháp ứng dụng |
| Cầu chì DC dài hơn | Kích thước không thể hiện chế độ làm việc đã kiểm nghiệm | Mã danh mục và bảng dữ liệu |
| Cả hai cầu chì đều chứa chất làm đầy thạch anh | Các đặc điểm cấu tạo không phải là thông số định mức | Ghi nhãn, cơ sở kiểm nghiệm và dữ liệu nhà sản xuất |
| Đế giữ tương thích với cầu chì | Sự vừa vặn về cơ khí không chứng minh được khả năng tương thích về điện | Xác minh hoàn chỉnh hệ thống cầu chì/đế cầu chì |
| Một dòng sản phẩm tương tự có định mức DC | Các định mức không được áp dụng chung giữa các dòng hoặc các biến thể | Tài liệu về mã sản phẩm chính xác |
Ba bước kiểm tra ứng dụng
1. Thay thế cầu chì chỉ dùng cho AC trong mạch điều khiển
Nếu cả cầu chì gốc và cầu chì thay thế đều thể hiện đúng điện áp AC, định mức dòng điện, khả năng cắt, đặc tính vận hành và tính tương thích với hệ thống vật lý theo yêu cầu, thì việc so sánh có thể tiếp tục dựa trên dữ liệu AC. Định mức DC cao hơn ở một sản phẩm thay thế không bù đắp được cho việc thiếu cấp độ AC, đường cong đặc tính hoặc phê duyệt theo yêu cầu thiết kế của thiết bị.
2. Sử dụng cầu chì có định mức kép trong biến thể sản phẩm AC và DC
Hãy coi hai biến thể này là các ứng dụng riêng biệt. Đối với sản phẩm AC, hãy ghi lại các mục VAC và khả năng cắt AC. Đối với sản phẩm DC, hãy ghi lại các mục VDC và khả năng cắt DC cùng với bất kỳ hằng số thời gian hoặc hạn chế mạch điện nào được cho phép. Không sao chép một đánh giá đã hoàn thành cho cả hai biến thể.
3. Bảo vệ các mạch điện PV hoặc ắc quy
Việc so sánh AC/DC chỉ là bước kiểm tra đầu tiên. Các chuỗi quang điện (PV) có thể yêu cầu các liên kết cầu chì gPV và bằng chứng ứng dụng trong phạm vi của tiêu chuẩn IEC 60269-6; các hệ thống ắc quy có thể tạo ra dòng sự cố khả dụng cao và năng lượng dự trữ đáng kể. Sử dụng hướng dẫn khả năng cắt của cầu chì DC cho các hệ thống PV cho câu hỏi về mức chịu sự cố và hướng dẫn chọn kích thước cầu chì 12 V cho các đầu vào tải và dây dẫn hạ thế. Không áp dụng hệ số nhân phổ quát từ thị trường hoặc ứng dụng này sang thị trường hoặc ứng dụng khác.
Để biết thêm các danh mục sử dụng rộng rãi hơn và cách lựa chọn hệ thống cầu chì IEC, hãy sử dụng Hướng dẫn cầu chì IEC 60269. Trang so sánh xác định khả năng phù hợp với AC/DC; nó không thay thế cho toàn bộ quy trình tính toán kích thước và phối hợp bảo vệ.
Hồ sơ thay thế cầu chì AC/DC
Sử dụng bảng này để đánh giá thiết kế, thay thế trong bảo trì hoặc yêu cầu báo giá (RFQ).
| Lĩnh vực | Mục bắt buộc |
|---|---|
| Số catalog hiện tại và ứng viên | |
| Hệ thống cầu chì và đế cầu chì | |
| Loại dòng điện mạch tại vị trí lắp cầu chì | Dạng sóng AC / DC / đã chỉnh lưu hoặc bộ chuyển đổi |
| Điện áp mạch tối đa có thể áp dụng | |
| Điện áp AC định mức dự kiến | Giá trị / chưa công bố / không áp dụng |
| Điện áp DC định mức dự kiến | Giá trị / chưa công bố / không áp dụng |
| Dòng sự cố dự kiến | |
| Khả năng cắt AC | Giá trị và cơ sở thử nghiệm / không áp dụng |
| khả năng cắt DC | Giá trị và cơ sở thử nghiệm / không áp dụng |
| Hằng số thời gian L/R DC yêu cầu | Có / Không / chưa giải quyết |
| Đặc tính thời gian-dòng điện | |
| I²t trước hồ quang và tổng thời gian cắt | |
| Cấp cầu chì hoặc loại sử dụng | |
| Các điều kiện về môi trường, chu kỳ, độ cao hoặc giá đỡ | |
| Chứng nhận phê duyệt hoặc bằng chứng tiêu chuẩn bắt buộc | |
| Tài liệu nhà sản xuất và phiên bản sửa đổi | |
| Quyết định cuối cùng | Đã phê duyệt / bị từ chối / yêu cầu nhà sản xuất xem xét |
Những hướng dẫn về cầu chì điện VIOX cung cấp bản đồ lựa chọn rộng hơn. Khi các yêu cầu ứng dụng đã được xác định, hãy xem xét các dòng sản phẩm cầu chì và đế giữ cầu chì hạ thế VIOX hoặc gửi điện áp mạch, chế độ làm việc AC/DC, dòng điện định mức, đặc tính quá độ, dòng sự cố dự kiến, cấp cầu chì, thời gian vận hành yêu cầu, định dạng đế giữ và hằng số thời gian DC nếu có tới [email protected].
