Công tắc cách ly DC và AC: Sự khác biệt, định mức và công dụng

Trên trang này

Công tắc cách ly AC và DC phục vụ cùng một mục đích cơ bản: chúng tạo ra một điểm cách ly để thiết bị có thể được tách biệt khỏi nguồn điện. Tuy nhiên, các thông số điện của chúng không thể thay thế cho nhau.

Chỉ sử dụng thiết bị trên mạch DC khi nhà sản xuất công bố rõ ràng về điện áp vận hành, dòng điện, loại sử dụng, và cách bố trí cực hoặc sơ đồ đấu dây phù hợp cho DC. Điện áp AC được in trên nhãn không thể quy đổi thành thông số định mức DC an toàn theo một tỷ lệ phổ quát nào. Điều ngược lại cũng đúng: một thông số định mức DC không tự động xác nhận sự phù hợp cho một ứng dụng AC.

Quy tắc quyết định thực tế rất đơn giản:

Phải chọn thiết bị phù hợp với loại dòng điện, điện áp hệ thống, chế độ tải, cách bố trí cực và hướng dẫn của nhà sản xuất. Nếu thiếu thông số định mức AC hoặc DC cần thiết, hãy coi thiết bị đó là không phù hợp cho ứng dụng đó.

Tổng quan về công tắc cách ly DC và AC

Yếu tố quyết định	Công tắc cách ly hoặc bộ ngắt cách ly AC	Bộ cách ly DC hoặc công tắc cách ly
Mạch điện dự định	Các mạch điện xoay chiều	Các mạch điện một chiều
Hiện tượng hồ quang khi tiếp điểm mở	Dòng điện xoay chiều đi qua các điểm không tự nhiên của dòng điện, giúp hỗ trợ dập tắt hồ quang	Dòng điện một chiều không có điểm không tự nhiên, vì vậy việc ngắt mạch thường khó khăn hơn
Bằng chứng về định mức chấp nhận được	Điện áp vận hành, dòng điện, tần số và loại công dụng AC rõ ràng	Điện áp vận hành DC, dòng điện, loại sử dụng, và bất kỳ cấu hình cực hoặc phân cực bắt buộc nào
Các loại sử dụng điển hình theo tiêu chuẩn IEC 60947-3	AC-20, AC-21, AC-22, hoặc AC-23, kèm theo hậu tố vận hành A/B nếu được công bố	DC-20, DC-21, DC-22, hoặc DC-23; một số sản phẩm PV cũng công bố các loại DC-PV đặc thù cho ứng dụng
Cách bố trí cực	Được lựa chọn cho hệ thống điện AC, các pha, cách xử lý trung tính, và các quy định tại địa phương	Có thể yêu cầu các tiếp điểm hoặc cực mắc nối tiếp và bố trí kết nối dương/âm cụ thể theo quy định của nhà sản xuất
Ứng dụng phổ biến	Phân phối AC, thiết bị HVAC, động cơ, và máy móc công nghiệp	Các dàn quang điện mặt trời, lưu trữ năng lượng bằng pin, phân phối DC, và các hệ thống DC khác
Nó có thể được sử dụng trên loại dòng điện khác không?	Chỉ khi cùng một sản phẩm đó có bản công bố DC riêng biệt, phù hợp	Chỉ khi cùng một sản phẩm đó có bản công bố AC riêng biệt, phù hợp

So sánh này là về khả năng phù hợp về điện, không phải về màu sắc hoặc hình thức bên ngoài của vỏ thiết bị. Hai bộ cách ly xoay có thể trông gần như giống hệt nhau trong khi mang các thông số vận hành rất khác nhau.

Nếu trước tiên bạn cần biết chức năng cơ bản của thiết bị và vị trí của nó trong hệ thống điện quang điện, hãy đọc công tắc cách ly DC có chức năng gì. Trang này tập trung cụ thể vào quyết định chọn AC hay DC.

Kiểm tra khả năng thay thế sáu bước

Trước khi thay thế bộ cách ly này bằng bộ cách ly khác, hãy kiểm tra tất cả sáu mục dưới đây. Việc chỉ đạt yêu cầu về điện áp hoặc dòng điện là không đủ.

Kiểm Tra	Những thông tin cần tìm trên nhãn hoặc bảng dữ liệu	Từ chối thay thế khi…
1. Loại dòng điện và điện áp vận hành	Điện áp vận hành định mức được công bố, Ue, cho AC hoặc DC tại điện áp hệ thống thực tế	Thiết bị chỉ hiển thị giá trị AC cho mạch DC, chỉ hiển thị giá trị DC cho mạch AC, hoặc điện áp không phù hợp
2. Dòng điện vận hành	Dòng điện vận hành định mức, Ie, tại điện áp và chế độ làm việc đó	Giá trị dòng điện thuộc về một điện áp, loại, nhiệt độ hoặc cấu hình đấu nối khác
3. Loại sử dụng	AC-20/21/22/23 hoặc DC-20/21/22/23, bao gồm hậu tố A hoặc B nếu áp dụng	Loại này không cho phép thực hiện nhiệm vụ đóng hoặc cắt tải dự định
4. Chức năng thiết bị	Cho dù đó là thiết bị cách ly, cầu dao hay cầu dao cách ly	Một thiết bị cách ly không tải đang được xử lý như một thiết bị để đóng cắt tải thông thường
5. Số cực và sơ đồ đấu nối	Số lượng cực bắt buộc, bố trí tiếp điểm nối tiếp, cực tính, quy định đầu nối và cấu hình mạch điện cho phép	Cách đi dây đề xuất khác với bố trí đã được nhà sản xuất thử nghiệm
6. Điều kiện lắp đặt	Hệ số giảm dòng theo nhiệt độ, khai báo vỏ bảo vệ/IP, giới hạn mức độ ô nhiễm hoặc độ cao, phối hợp ngắn mạch và phê duyệt sản phẩm áp dụng	Bất kỳ yêu cầu nào về môi trường, phối hợp hoặc thị trường đều không được hỗ trợ

Ma trận chấp nhận hoặc từ chối nhanh

Công bố sản phẩm	Mục đích sử dụng đề xuất	Quyết định
Chỉ áp dụng định mức AC	Mạch điện AC nằm trong mọi giới hạn đã công bố	Có khả năng phù hợp; xác minh chế độ làm việc và điều kiện lắp đặt
Chỉ áp dụng định mức AC	Mạch điện DC	Từ chối—không có khả năng hoạt động với DC được công bố
Chỉ định mức cho DC	Mạch điện DC nằm trong mọi giới hạn đã công bố	Có khả năng phù hợp; xác minh chế độ làm việc, số cực, cực tính và điều kiện lắp đặt
Chỉ định mức cho DC	Mạch điện AC	Từ chối trừ khi định mức AC riêng biệt cũng được công bố
Các định mức AC và DC riêng biệt	Một trong hai mạch điện	Chỉ sử dụng trong phạm vi định mức và cấu hình được công bố cho loại dòng điện đó
Điện áp/dòng điện hiển thị không rõ loại dòng điện hoặc chế độ làm việc	mạch điện xoay chiều (AC) hoặc một chiều (DC)	Không tự ý giả định tính phù hợp; hãy lấy tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất

Do đó, một sản phẩm có định mức kép có thể được sử dụng trong cả hai loại mạch điện, nhưng không được sử dụng dưới một định mức chung. Các giá trị AC và DC cho phép có thể khác nhau, và cấu hình DC có thể sử dụng số cực hoặc sơ đồ đấu nối khác nhau.

Sáu bước kiểm tra khả năng thay thế lẫn nhau giữa công tắc cách ly AC và DC

Tại sao việc đóng cắt DC thường đòi hỏi khắt khe hơn

Khi các tiếp điểm cơ khí tách rời trong lúc dòng điện đang chạy, một hồ quang điện có thể hình thành trên khe hở giữa các tiếp điểm. Trong mạch AC, dòng điện đổi chiều và đi qua điểm không sau mỗi nửa chu kỳ. Điểm không tự nhiên đó của dòng điện hỗ trợ việc ngắt mạch vì năng lượng duy trì hồ quang sẽ giảm xuống bằng không theo chu kỳ.

Dòng điện DC không cung cấp điểm ngắt tự nhiên tương tự. Như Schneider Electric giải thích trong hướng dẫn về DC hạ thế của hãng, việc thiếu điểm giao không của dòng điện và điện áp làm cho thời gian hồ quang DC kéo dài hơn và làm tăng năng lượng mà thiết bị đóng cắt phải xử lý. Do đó, Omron khuyến cáo nên chọn công tắc có định mức DC được công bố khi ngắt mạch DC.

Các nhà sản xuất xử lý việc ngắt mạch DC theo những cách khác nhau. Thiết kế sản phẩm có thể bao gồm hình dạng tiếp điểm, tốc độ tách tiếp điểm, các thành phần dập hồ quang, các tiếp điểm nối tiếp, các bố trí phụ thuộc cực tính, hoặc kết hợp các biện pháp này. Về mặt kỹ thuật, việc cho rằng mọi bộ cách ly DC đều phải chứa một thành phần nội bộ cụ thể nào đó là không hoàn toàn chính xác.

Tay vặn bên ngoài cũng không cho thấy chế độ làm việc đã thử nghiệm. Định mức vận hành AC hoặc DC và sơ đồ đấu nối của nhà sản xuất mới là bằng chứng quan trọng.

Điểm không của dòng điện AC so với việc dập tắt hồ quang DC trong công tắc cách ly

Đó là thiết bị cách ly (disconnector) hay thiết bị cách ly có chức năng đóng cắt (switch-disconnector)?

Từ “bộ cách ly” thường được sử dụng một cách lỏng lẻo. Theo khung sản phẩm IEC 60947-3, thiết bị ngắt kết nối, bộ chuyển mạch và bộ chuyển mạch ngắt kết nối là các chức năng thiết bị có liên quan nhưng không giống hệt nhau. TRUYỀN thông 60947-3:năm 2020, supplemented by Amendment 1:2025, covers these product families for circuits up to 1,000 V AC or 1,500 V DC within its scope.

Sự khác biệt thay đổi những gì thiết bị có thể thực hiện:

Một dao cách ly cung cấp chức năng cách ly. Một thiết bị chỉ được công bố cho chế độ vận hành AC-20 hoặc DC-20 liên quan đến việc đóng và ngắt trong điều kiện không tải.
Một công tắc được thiết kế để đóng, mang và ngắt dòng điện trong các điều kiện vận hành đã công bố.
Một công tắc ngắt mạch kết hợp khả năng đóng cắt tải với chức năng cách ly, trong phạm vi danh mục sử dụng và các thông số định mức đã công bố.

Do đó, danh mục sử dụng cũng quan trọng không kém từ “bộ cách ly” trên một trang bán hàng.

Nhóm danh mục IEC 60947-3	Dải công suất thông dụng được đại diện bởi danh mục này	Ý nghĩa đối với quyết định
AC-20 / DC-20	Kết nối và ngắt kết nối trong điều kiện không tải	Không được suy diễn khả năng cắt tải thông thường
AC-21 / DC-21	Đóng cắt các tải thuần trở, bao gồm cả các trường hợp quá tải vừa phải	Xác minh tải thực tế và định mức vận hành được công bố
AC-22 / DC-22	Đóng cắt các tải hỗn hợp gồm tải thuần trở và tải cảm, bao gồm cả các trường hợp quá tải vừa phải	Áp dụng khi độ tự cảm của tải làm thay đổi chế độ đóng cắt
AC-23 / DC-23	Đóng cắt các tải động cơ hoặc các loại tải có độ tự cảm cao khác	Yêu cầu thiết bị được tuyên bố cụ thể cho chế độ làm việc đòi hỏi cao đó

Trong hậu tố phân loại, Một chỉ tần suất vận hành cao và B chỉ tần suất vận hành thấp. Phân loại hoàn chỉnh—không chỉ riêng dòng điện định mức—phải phù hợp với ứng dụng. Một tài liệu tham khảo về phân loại sử dụng của ABB cung cấp sơ đồ phân loại cho AC và DC.

Đây là lý do tại sao tuyên bố chung chung “không bao giờ được mở bộ cách ly khi đang có tải” là chưa đầy đủ. Nó có thể đúng với bộ cách ly không tải, nhưng bộ cách ly có tải (switch-disconnector) có thể có khả năng đóng cắt được công bố cho các điều kiện tải bình thường. Không nên nhầm lẫn thiết bị nào trong số này với bảo vệ quá dòng tự động. Đối với ranh giới riêng biệt đó, hãy xem Bộ cách ly DC so với máy cắt điện DC.

Tại sao không có tỷ lệ giảm tải AC sang DC phổ quát

Một lối tắt thường được nhắc đi nhắc lại cho rằng bộ chuyển mạch định mức AC có thể được sử dụng cho DC sau khi áp dụng mức giảm điện áp cố định. Đó không phải là một phương pháp lựa chọn đáng tin cậy.

Khả năng hoạt động với dòng DC của một thiết bị không chỉ phụ thuộc vào điện áp AC được in trên nhãn của nó. Các biến số liên quan có thể bao gồm:

thiết kế tiếp điểm và thiết kế kiểm soát hồ quang;
số lượng cực được sử dụng nối tiếp;
hằng số thời gian của mạch điện hoặc chế độ làm việc cảm kháng;
dòng điện và điện áp vận hành kết hợp;
loại sử dụng;
cực tính và hướng dòng điện;
cơ cấu đóng cắt và tốc độ đóng cắt;
nhiệt độ và điều kiện lắp đặt;
sơ đồ đấu nối đã được thử nghiệm chính xác.

Dữ liệu của nhà sản xuất chứng minh lý do tại sao phương pháp tiếp cận theo từng sản phẩm lại quan trọng. Tài liệu về bộ cách ly DC của ABB liệt kê các thông số vận hành DC theo điện áp, loại sử dụng, cách bố trí cực và cấu hình mạch. Tương tự, Socomec công bố định mức cho bộ cách ly DC dựa trên danh mục DC và cấu hình sản phẩm cụ thể. Đây là những tổ hợp đã được công bố—không phải giá trị được tính toán từ một công thức AC sang DC chung chung nào.

Theo đó:

Không tự ý chuyển đổi nhãn ghi 690 V AC thành điện áp DC giả định.
Không mắc nối tiếp các cực trừ khi sơ đồ của nhà sản xuất cho phép cách bố trí đó.
Không xem dòng nhiệt Ith là bằng chứng cho khả năng đóng cắt tải ở điện áp DC yêu cầu.
Không sử dụng điện áp cách điện Ui thay thế cho điện áp vận hành định mức Ue.
Lấy bảng dữ liệu hoặc chứng chỉ chính xác cho kiểu máy và cấu hình đang được cung cấp.

Có những thay đổi gì giữa các ứng dụng AC và DC?

Solar photovoltaic systems

Các dây dẫn giữa mảng quang điện và bộ nghịch lưu hoạt động trên dòng điện DC, vì vậy thiết bị cách ly cần có tuyên bố DC rõ ràng phù hợp với điện áp mạch tối đa, dòng điện vận hành, chu kỳ đóng cắt và cấu hình PV dự định. Điện áp hở mạch của chuỗi có thể tăng trong điều kiện thời tiết lạnh, vì vậy điện áp hệ thống danh định không thôi chưa phải là đầu vào lựa chọn hoàn chỉnh.

Một số thiết bị cách ly chuyển mạch PV tuyên bố các danh mục sử dụng DC-PV cũng như các bố trí cực và đi dây cụ thể. Chỉ sử dụng cấu hình đã được nhà sản xuất kiểm nghiệm. Để biết toàn bộ quy trình từ đầu vào đến định mức, hãy xem cách chọn công tắc cách ly DC.

Hệ thống lưu trữ năng lượng pin và các hệ thống DC khác

Các hệ thống pin cũng yêu cầu thiết bị được định mức DC rõ ràng. Điện áp áp dụng, dòng điện dự kiến, độ tự cảm của tải, bố trí nối đất, các cực cần ngắt và sự phối hợp với các thiết bị bảo vệ đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn. Một thiết bị cách ly xoay AC thông thường không phải là thiết bị thay thế được chấp nhận chỉ vì định mức dòng điện của nó có vẻ đủ cao.

Phân phối AC, HVAC và động cơ

Các mạch phân phối AC đòi hỏi định mức vận hành AC và loại hình sử dụng phù hợp với tải. Tải thuần trở và tải động cơ không gây ra chế độ đóng cắt giống nhau. Đối với các ứng dụng ba pha, cách bố trí pha và trung tính cũng phải tương thích với mạch điện và các quy định tại địa phương. Hướng dẫn về bộ cách ly ba pha đề cập sâu hơn về ngữ cảnh hệ thống AC đó.

Thiết bị có cả khai báo AC và DC

Một số bộ cách ly-ngắt mạch được định mức hợp lệ cho cả AC và DC. Điều đó không có nghĩa là các định mức này có thể hoán đổi cho nhau. Hãy đọc dòng AC cho ứng dụng AC và dòng DC cho ứng dụng DC, sau đó tuân theo sơ đồ cực và kết nối liên quan đến dòng đó.

Do đó, cùng một vỏ tủ có thể phù hợp với 415 V AC trong một cấu hình và một điện áp DC nhất định trong cấu hình khác, trong khi có các dòng điện vận hành hoặc yêu cầu về cực khác nhau. Chỉ có tài liệu kỹ thuật của sản phẩm mới có thể xác định các giới hạn đó.

Cách đọc bảng dữ liệu trước khi thay thế

Sử dụng trình tự này khi xem xét phương án thay thế bộ cách ly AC/DC:

Xác định chức năng của thiết bị. Xác nhận xem đó là thiết bị cách ly hay thiết bị cách ly có tải (switch-disconnector).
Tìm hàng Ue chính xác. Chọn hàng cho AC hoặc DC và điện áp mạch thực tế.
Đọc Ie trên cùng một hàng. Không lấy giá trị dòng điện từ điện áp hoặc loại khác.
Đối chiếu với loại sử dụng. Xác minh loại tải và tần suất vận hành dự kiến.
Kiểm tra các cực và sơ đồ đấu nối. Tuân thủ chính xác trình tự, cực tính và cách bố trí đầu nối do nhà sản xuất quy định.
Kiểm tra các giới hạn lắp đặt. Xác nhận hệ số giảm tải nhiệt độ, sự phù hợp của vỏ tủ điện, các hạn chế khi lắp đặt, phối hợp ngắn mạch và các phê duyệt bắt buộc.

Nếu thiếu bất kỳ hạng mục nào, hãy yêu cầu bảng dữ liệu, bản công bố hoặc chứng chỉ cụ thể cho model đó. Ảnh chụp sản phẩm, tiêu đề trên thị trường hoặc mô tả danh mục chung không đủ làm bằng chứng kỹ thuật.

Các chi tiết đấu nối cần có quy trình kiểm soát riêng. Không được tự suy luận các đầu nối nguồn/tải, liên kết chuỗi hoặc cực tính từ sơ đồ của thương hiệu khác; hãy sử dụng hướng dẫn của model được cung cấp và các yêu cầu đấu nối bộ cách ly DC như tài liệu hướng dẫn tham khảo.

Những Câu Hỏi Thường

Có thể sử dụng công tắc cách ly AC cho DC không?

Chỉ khi nhà sản xuất cung cấp rõ ràng điện áp vận hành, dòng điện, danh mục sử dụng và sơ đồ kết nối DC phù hợp cho chính sản phẩm đó. Nếu thiết bị chỉ có định mức AC, không được sử dụng thiết bị đó cho DC.

Có thể sử dụng công tắc cách ly DC cho AC không?

Chỉ khi sản phẩm cũng có tuyên bố phù hợp cho AC. Định mức DC đơn thuần không xác định danh mục sử dụng, tần số, dòng vận hành hoặc khả năng phù hợp ứng dụng của AC.

Sự khác biệt chính giữa công tắc cách ly AC và DC là gì?

Sự khác biệt thực tế nằm ở khả năng đóng cắt và cách ly được công bố cho từng loại dòng điện. AC có các điểm không của dòng điện tự nhiên giúp hỗ trợ dập tắt hồ quang; DC thì không. Do đó, các nhà sản xuất thử nghiệm và xếp hạng thiết bị riêng biệt cho các nhiệm vụ AC và DC và có thể yêu cầu các cách bố trí cực khác nhau.

Công tắc cách ly có cắt dòng điện khi đang có tải không?

Điều này phụ thuộc vào chức năng và danh mục sử dụng của thiết bị. Một bộ cách ly không tải không giống với một bộ chuyển đổi cách ly được công bố dùng cho việc đóng cắt tải thông thường. Không nên cho rằng thiết bị nào cũng có khả năng ngắt dòng điện sự cố như máy cắt điện.

Chỉ dựa vào định mức dòng điện có đủ để so sánh bộ cách ly AC và DC không?

Không. Dòng điện phải được xem xét cùng với loại dòng điện, điện áp vận hành, loại hình sử dụng, bố trí cực, sơ đồ đấu nối, điều kiện nhiệt độ và nhiệm vụ đóng cắt dự kiến.

Quy tắc quyết định cuối cùng

Chọn một Bộ cách ly hoặc thiết bị đóng cắt cách ly định mức AC dành cho mạch điện AC khi điện áp, dòng điện, loại hình sử dụng, số cực và các thông số lắp đặt của nó phù hợp với ứng dụng.

Chọn một Bộ cách ly hoặc thiết bị đóng cắt cách ly định mức DC dành cho mạch điện DC sử dụng các tiêu chí tương tự, bao gồm cả bất kỳ cấu hình cực tính và tiếp điểm nối tiếp bắt buộc nào.

Chọn một sản phẩm định mức kép chỉ bằng cách áp dụng các thông số kỹ thuật AC cho ứng dụng AC và các thông số kỹ thuật DC cho ứng dụng DC.

Từ chối việc thay thế khi thiếu định mức loại dòng điện, hạng mục làm việc hoặc sơ đồ đấu nối yêu cầu. Không có phương pháp chuyển đổi phổ quát an toàn nào từ nhãn AC sang định mức DC.

Sau khi xác định các định mức yêu cầu, hãy xem lại dòng sản phẩm cầu dao cách ly DC VIOX và yêu cầu bảng dữ liệu cụ thể của model cũng như các tài liệu chứng nhận cần thiết cho thị trường và mạch điện dự định sử dụng.

Các nguồn tài liệu đã tham khảo

Về tác giả

Joe

Joe là Trưởng nhóm Biên tập của VIOX. Anh ấy đã làm việc với tư cách là biên tập viên ngành điện từ năm 2013, chịu trách nhiệm dẫn dắt công tác lập kế hoạch, biên tập và kiểm soát chất lượng nội dung của VIOX. Công việc của anh tập trung vào việc chuyển đổi các thông số kỹ thuật sản phẩm, kiến thức ứng dụng và các tiêu chuẩn điện hiện hành thành những hướng dẫn rõ ràng, thiết thực cho các kỹ sư, nhà phân phối, đơn vị lắp ráp tủ điện, người mua hàng và các chuyên gia trong ngành điện. Joe giám sát định hướng biên tập và quy trình kiểm duyệt cho thông tin sản phẩm cũng như các bài viết chuyên môn của VIOX. Đối với các câu hỏi về biên tập, vui lòng liên hệ [email protected].

Công tắc cách ly DC và AC: Sự khác biệt là gì?