Khi bạn mở danh mục của nhà cung cấp cầu chì hoặc kiểm tra nhãn hiệu cầu chì trong tủ điện công nghiệp, bạn sẽ bắt gặp các mã chữ khó hiểu: gG, aM, gPV, gR, aR. Đây không phải là các ký hiệu tùy ý của nhà sản xuất—chúng đại diện cho các hạng mục sử dụng IEC 60269, một hệ thống phân loại có hệ thống xác định loại tải điện nào mà mỗi cầu chì được thiết kế để bảo vệ và trong điều kiện nào nó hoạt động.
Sự khác biệt này có ý nghĩa sâu sắc trong thực tế. Cầu chì đa năng gG bảo vệ cáp sẽ bị hỏng sớm nếu sử dụng sai cho nhiệm vụ của động cơ (trong đó aM là chính xác), cho phép quá tải gây hại đến cuộn dây động cơ. Cầu chì bảo vệ động cơ aM được sử dụng trên mạch phân phối chung cung cấp khả năng bảo vệ quá tải không đầy đủ, gây nguy cơ hư hỏng cáp hoặc hỏa hoạn. Cầu chì AC tiêu chuẩn được áp dụng cho mạch DC quang điện có thể bị hỏng nghiêm trọng vì hồ quang DC không tự dập tắt tại điểm dòng điện bằng không như AC.
Đối với các kỹ sư điện chỉ định bảo vệ quá dòng, các nhà chế tạo tủ điện chọn linh kiện và thợ điện bảo trì thay thế cầu chì, việc hiểu các hạng mục sử dụng IEC 60269 là rất cần thiết. Tuy nhiên, hệ thống phân loại vẫn chưa được hiểu rõ bên ngoài giới chuyên môn. Hướng dẫn này giải thích cấu trúc tiêu chuẩn IEC 60269, giải mã ba loại cầu chì phổ biến nhất—gG (đa năng), aM (bảo vệ động cơ) và gPV (quang điện)—và cung cấp các tiêu chí lựa chọn thực tế để kết hợp các loại cầu chì với các ứng dụng thực tế.
IEC 60269 là gì?
IEC 60269 là tiêu chuẩn quốc tế chi phối cầu chì hạ thế cho các mạch AC tần số nguồn lên đến 1.000 V và các mạch DC lên đến 1.500 V. Được xuất bản bởi Ủy ban Kỹ thuật 32/Tiểu ban 32B của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế, tiêu chuẩn này thiết lập các yêu cầu về hiệu suất, quy trình thử nghiệm và hệ thống phân loại cho các liên kết cầu chì giới hạn dòng điện kín với khả năng cắt định mức ít nhất là 6 kA.
Tiêu chuẩn được cấu trúc thành bảy phần, mỗi phần đề cập đến các lĩnh vực ứng dụng cụ thể:
Tiêu chuẩn IEC 60269-1 (Yêu cầu chung, Ấn bản 5.0, 2024) thiết lập các yêu cầu cơ bản cho tất cả các liên kết cầu chì, bao gồm định mức điện áp/dòng điện, định nghĩa về khả năng cắt, xác minh đặc tính thời gian-dòng điện và các giao thức thử nghiệm cốt lõi. Phần này xác định khuôn khổ mà tất cả các phần tiếp theo xây dựng dựa trên.
Tiêu chuẩn IEC 60269-2 (Cầu chì công nghiệp, Ấn bản hợp nhất 2024) cung cấp các yêu cầu bổ sung cho cầu chì chỉ được xử lý và thay thế bởi những người được ủy quyền trong các ứng dụng công nghiệp. Nó liệt kê các hệ thống cầu chì tiêu chuẩn từ A đến K—bao gồm cầu chì dao NH, cầu chì bắt vít BS, cầu chì hình trụ và các loại khác—và chỉ định các yêu cầu về hiệu suất cho chu kỳ làm việc công nghiệp với dòng điện sự cố tiềm năng cao.
Tiêu chuẩn IEC 60269-3 (Cầu chì gia dụng, Ấn bản 5.0, 2024) bao gồm cầu chì để vận hành bởi những người không có kỹ năng trong các ứng dụng dân dụng và tương tự. Nó quy định các tính năng không thể hoán đổi cơ học để ngăn chặn việc thay thế định mức không chính xác và đảm bảo xử lý an toàn bởi những người dùng chưa được đào tạo.
Tiêu chuẩn IEC 60269-4 (Bảo vệ bán dẫn, Ấn bản 6.0, 2024) đề cập đến các liên kết cầu chì tác động nhanh được thiết kế đặc biệt để bảo vệ các thiết bị bán dẫn (bộ chỉnh lưu, thyristor, bóng bán dẫn công suất) khỏi hư hỏng do ngắn mạch, đòi hỏi các đặc tính thời gian-dòng điện nhanh hơn nhiều so với cầu chì đa năng.
IEC 60269-5 (Hướng dẫn ứng dụng) cung cấp các tiêu chí lựa chọn, phương pháp phối hợp và hướng dẫn thực tế cho các kỹ sư chỉ định cầu chì trên các lĩnh vực khác nhau.
IEC 60269-6 (Hệ thống quang điện) thiết lập các yêu cầu bổ sung cho các liên kết cầu chì bảo vệ hệ thống năng lượng mặt trời PV, giải quyết những thách thức riêng của việc ngắt DC mà không có điểm dòng điện bằng không tự nhiên và môi trường hoạt động của PV.
IEC 60269-7 (Hệ thống pin) xác định các yêu cầu đối với các liên kết cầu chì bảo vệ hệ thống lưu trữ năng lượng pin, một bổ sung tương đối gần đây phản ánh sự tăng trưởng của các cài đặt pin cố định.
Tiêu chuẩn thống nhất các đặc tính điện và hành vi thời gian-dòng điện cho các cầu chì có thể hoán đổi kích thước, cải thiện độ tin cậy của hệ thống và đơn giản hóa việc bảo trì trên các hệ thống quốc gia vốn bị phân mảnh trong lịch sử. Đối với mọi cầu chì tuân thủ IEC 60269, nhà sản xuất phải xác minh hiệu suất thông qua các thử nghiệm được xác định: tăng nhiệt độ và tiêu tán công suất, hành vi nóng chảy và không nóng chảy ở bội số quy định của dòng điện định mức, xác minh đặc tính thời gian-dòng điện (“cổng”) và xác nhận khả năng cắt.
Tìm hiểu hệ thống phân loại cầu chì
IEC 60269 phân loại cầu chì bằng cách sử dụng hai chữ cái mã hạng mục sử dụng xác định ứng dụng dự kiến và các đặc tính vận hành của cầu chì. Hệ thống phân loại này nhận ra rằng việc bảo vệ cáp khỏi quá tải áp đặt các yêu cầu khác về cơ bản so với việc bảo vệ mạch động cơ trải qua dòng khởi động cao hoặc chuỗi quang điện DC thiếu điểm dòng điện bằng không tự nhiên để dập tắt hồ quang.
Cấu trúc mã hai chữ cái hoạt động như sau:
Chữ cái đầu tiên cho biết phạm vi hoạt động:
- “g” (tiếng Đức: gesamt, “tổng thể”) = Đa năng, bảo vệ toàn dải bao gồm cả vùng quá tải và ngắn mạch. Cầu chì hoạt động từ dòng quá dòng thấp trong thời gian dài (xuống vùng nổ trong một giờ) đến ngắn mạch cường độ cao.
- “a” (tiếng Đức: ausschalten, “một phần”) = Bảo vệ một phần, chỉ ngắn mạch. Cầu chì được thiết kế để xóa lỗi nhưng không hoạt động trong quá trình quá tải bình thường hoặc quá trình chuyển tiếp khởi động động cơ. Bảo vệ quá tải phải được cung cấp bởi các thiết bị riêng biệt (rơ le quá tải nhiệt, bộ ngắt bảo vệ động cơ).
Chữ cái thứ hai cho biết đối tượng được bảo vệ hoặc lĩnh vực ứng dụng:
- “G” = Bảo vệ chung cho cáp, dây và mạch phân phối
- “M” = Mạch động cơ và thiết bị chịu dòng điện khởi động cao
- “PV” = Hệ thống năng lượng quang điện (mặt trời) với điều kiện hoạt động DC
- “R” = Thiết bị bán dẫn (bộ chỉnh lưu, thyristor, bóng bán dẫn công suất) yêu cầu phản hồi cực nhanh
- “L” = Cáp và dây dẫn (phần lớn được thay thế bằng “G” trong thực tế hiện đại)
- “Tr” = Máy biến áp
Bằng cách kết hợp các chữ cái này, hạng mục sử dụng xác định chính xác cả hành vi vận hành và ứng dụng dự kiến của cầu chì. gG có nghĩa là bảo vệ đa năng, toàn dải cho cáp và phân phối. là có nghĩa là bảo vệ một phần (chỉ ngắn mạch) cho mạch động cơ. gPV có nghĩa là bảo vệ đa năng, toàn dải được thiết kế đặc biệt cho hệ thống DC quang điện.
Phân loại này xác định trực tiếp đặc tính thời gian-dòng điện—đường cong biểu thị thời gian cầu chì nổ ở các mức quá dòng khác nhau—và khả năng phá vỡ, dòng điện sự cố tối đa mà nó có thể ngắt một cách an toàn. Việc hiểu các hạng mục này là rất cần thiết vì việc sử dụng sai loại sẽ tạo ra các chế độ hỏng hóc có thể dự đoán được: bảo vệ không đầy đủ, nổ gây phiền toái hoặc hỏng hóc ngắt hồ quang nghiêm trọng.
Loại gG: Cầu chì đa năng
gG là loại cầu chì mặc định để bảo vệ cáp và dây dẫn trong cả lắp đặt dân dụng và công nghiệp. Ký hiệu được chia nhỏ như sau g (toàn dải, bao gồm quá tải và ngắn mạch) + G (bảo vệ chung cho dây/cáp/mạch phân phối). Đây là cầu chì bạn chỉ định khi bảo vệ đường dây cấp nguồn, mạch nhánh và hệ thống phân phối mang tải hỗn hợp hoặc chủ yếu là điện trở.
Đặc tính và Đường cong Thời gian - Dòng điện
Cầu chì gG cung cấp khả năng bảo vệ liên tục từ quá tải vừa phải đến ngắn mạch nghiêm trọng. Đặc tính thời gian - dòng điện của nó bao phủ toàn bộ phổ hoạt động:
- Vùng quá tải trong thời gian dài: Ở dòng điện định mức gấp 1,5 lần (In), một cầu chì gG điển hình mất 1–4 giờ để đứt, cung cấp khả năng bảo vệ nhiệt cho cáp mà không gây ra các chuyến đi không cần thiết từ các quá độ thoáng qua.
- Vùng quá tải trung bình: Ở 5×In, thời gian đứt giảm xuống còn 2–5 giây, loại bỏ tình trạng quá tải kéo dài trước khi làm hỏng lớp cách điện của cáp.
- Vùng ngắn mạch: Ở 10×In trở lên, cầu chì ngắt trong vòng 0,1–0,2 giây, cung cấp khả năng bảo vệ nhanh chóng chống lại sự cố.
Phản ứng phân cấp này phù hợp với giới hạn nhiệt của cáp: cầu chì chịu được các quá độ thoáng qua vô hại trong thời gian ngắn nhưng loại bỏ các dòng điện quá mức kéo dài trước khi dây dẫn đạt đến nhiệt độ gây hại. Đường cong thời gian - dòng điện được xác minh theo “cổng” tiêu chuẩn được xác định trong IEC 60269-1, đảm bảo hiệu suất nhất quán giữa các nhà sản xuất.
Khả năng cắt và Hình dạng vật lý
IEC 60269 quy định khả năng cắt tối thiểu là 6 kA cho tất cả các liên kết cầu chì trong sê-ri. Cầu chì gG công nghiệp—đặc biệt là hệ thống NH (lưỡi dao) được tiêu chuẩn hóa theo IEC 60269-2—thường vượt quá khả năng cắt 100 kA, khiến chúng phù hợp cho các lắp đặt có dòng điện sự cố tiềm năng rất cao gần cuộn thứ cấp của máy biến áp hoặc các điểm phân phối chính.
Cầu chì gG có sẵn ở nhiều dạng vật lý:
- Cầu chì NH (tiếp điểm lưỡi dao kiểu DIN): Kích thước 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4 bao gồm 2A đến 1250A, với thân gốm và đầu nối lưỡi dao để lắp bảng điều khiển bằng bu lông
- Cầu chì hình trụ (kiểu hộp mực): Đường kính tiêu chuẩn 10×38mm, 14×51mm, 22×58mm cho định mức từ 1A đến 125A, được sử dụng trong giá đỡ cầu chì hoặc đế DIN-rail
- Cầu chì bắt bu lông BS (thân vuông theo tiêu chuẩn Anh): Kích thước công nghiệp cho các ứng dụng dòng điện cao
- Cầu chì hộp mực gia dụng theo IEC 60269-3: Với mã hóa cơ học để ngăn chặn việc thay thế định mức không chính xác
Điển Hình Ứng Dụng
Cầu chì gG là trụ cột của phân phối điện:
- Bảo vệ đường dây: Bảo vệ mạch chính và mạch nhánh trong bảng phân phối, bảng điều khiển và tủ điều khiển
- Bảo vệ cáp: Kết hợp định mức cầu chì với dòng điện của cáp để ngăn ngừa hư hỏng lớp cách điện do quá tải kéo dài
- Mạch chiếu sáng: Phân phối ánh sáng thương mại và công nghiệp (cả ánh sáng sợi đốt điện trở và ánh sáng phóng điện cảm ứng)
- Phân phối điện chung: Tải hỗn hợp trong các tòa nhà thương mại, cơ sở sản xuất và cơ sở hạ tầng
- Bảo vệ sơ cấp/thứ cấp máy biến áp: Trường hợp dòng điện khởi động từ hóa không quá lớn
Sự phối hợp và tính chọn lọc
Đối với cầu chì gG xếp tầng (nguồn và tải trong cùng một mạch), hướng dẫn ứng dụng IEC 60269-5 và dữ liệu của nhà sản xuất thiết lập Quy tắc 1,6×: tính chọn lọc tổng thể thường đạt được khi dòng điện định mức của cầu chì nguồn ít nhất gấp 1,6 lần dòng điện định mức của cầu chì tải. Đối với các kết hợp thiết bị khác (gG với bộ ngắt mạch, các tiếp điểm, hoặc các loại cầu chì khác), tính chọn lọc phải được xác minh bằng cách so sánh các đường cong thời gian - dòng điện và năng lượng thông qua (I²t) trên toàn bộ phạm vi sự cố.
Tiêu chí lựa chọn
Chỉ định gG khi:
- Tải chủ yếu là điện trở hoặc hỗn hợp (ánh sáng, sưởi ấm, phân phối chung)
- Yêu cầu bảo vệ toàn dải chống quá tải và ngắn mạch trong một thiết bị duy nhất
- Ứng dụng không liên quan đến dòng điện khởi động động cơ cao hoặc nhiệm vụ DC/PV chuyên dụng
- Việc lắp đặt tuân thủ các miền IEC 60269-2 (công nghiệp) hoặc IEC 60269-3 (gia dụng)
Không sử dụng gG cho các mạch động cơ nơi dòng điện khởi động gây ra hiện tượng đứt không cần thiết (sử dụng aM), hoặc cho các hệ thống quang điện DC nơi cầu chì định mức AC có thể không ngắt được hồ quang DC (sử dụng gPV).
Lớp aM: Cầu chì bảo vệ động cơ
là Cầu chì được thiết kế đặc biệt cho các mạch động cơ và thiết bị chịu dòng điện khởi động cao (khóa rôto). Ký hiệu được chia nhỏ như sau Một (phạm vi một phần, chỉ bảo vệ ngắn mạch) + M (mạch động cơ). Không giống như cầu chì gG cung cấp khả năng bảo vệ quá tải hoàn toàn, cầu chì aM cố ý chịu được các quá độ khởi động động cơ—có thể đạt tới 5–8 lần dòng điện đầy tải của động cơ—trong khi vẫn cung cấp khả năng loại bỏ ngắn mạch mạnh mẽ.
Tại sao mạch động cơ cần cầu chì chuyên dụng
Khi một động cơ cảm ứng khởi động, nó hút dòng điện khóa rôto thường gấp 6–8 lần dòng điện đầy tải định mức trong vài giây cho đến khi rôto tăng tốc đến tốc độ hoạt động. Một cầu chì gG có kích thước phù hợp với dòng điện chạy của động cơ sẽ bị đứt mỗi khi khởi động. Việc tăng kích thước cầu chì gG để chịu được khởi động sẽ loại bỏ khả năng bảo vệ quá tải, khiến cuộn dây động cơ dễ bị hư hỏng do dòng điện quá mức kéo dài.
Lớp aM giải quyết vấn đề hóc búa này bằng cách cung cấp phạm vi một phần sự bảo vệ:
- Cho phép khởi động động cơ: Phần tử cầu chì và đặc tính thời gian - dòng điện được thiết kế để chịu được dòng điện khởi động động cơ mà không bị đứt, ngay cả khi qua nhiều chu kỳ khởi động.
- Xóa ngắn mạch: Mặc dù chịu được dòng điện khởi động, cầu chì nhanh chóng loại bỏ các dòng điện sự cố thực sự vượt quá mức khóa rôto của động cơ.
- Yêu cầu bảo vệ quá tải riêng biệt: Vì cầu chì aM không hoạt động trong vùng quá tải, nên khả năng bảo vệ nhiệt cho động cơ phải được cung cấp bởi các thiết bị riêng biệt (rơle quá tải nhiệt, bộ ngắt bảo vệ động cơ).
Sự phân công lao động này—aM để bảo vệ sự cố, thiết bị nhiệt để bảo vệ quá tải—là thông lệ tiêu chuẩn trong điều khiển động cơ công nghiệp.
Đặc tính và Đường cong Thời gian - Dòng điện
Cầu chì aM có các đường cong thời gian - dòng điện khác về cơ bản so với gG:
- Không hoạt động quá tải trong thời gian dài: Không giống như gG, cầu chì aM không cố ý đứt ở 1,5–2×In. Chúng chịu được dòng điện duy trì trong phạm vi khởi động động cơ mà không cần hoạt động.
- Xóa ngắn mạch: Ở dòng điện cao hơn nhiều so với khóa rôto của động cơ (thường >10–15×In), cầu chì ngắt nhanh chóng, tương tự như gG trong vùng sự cố.
- Chịu được nhiệm vụ khởi động: Khối lượng nhiệt và thiết kế của phần tử cầu chì cho phép nó hấp thụ năng lượng I²t của quá trình khởi động động cơ mà không bị hư hại, được xác minh thông qua thử nghiệm theo IEC 60269-2.
Khả năng cắt và Hình dạng vật lý
Cầu chì aM được sản xuất với cùng kích thước vật lý như gG—chủ yếu là kiểu lưỡi dao NH và kiểu ống trụ—nhưng với thiết kế phần tử bên trong khác nhau. Cầu chì NH aM công nghiệp thường đạt khả năng cắt >100 kA, tương đương với cầu chì gG, vì cả hai đều phải ngắt dòng ngắn mạch dự kiến như nhau trong các lắp đặt công nghiệp.
Điển Hình Ứng Dụng
Cầu chì aM là lựa chọn tiêu chuẩn để bảo vệ động cơ trong điều khiển công nghiệp:
- Đường dây cấp nguồn động cơ: Cầu chì chính bảo vệ các mạch động cơ riêng lẻ trong trung tâm điều khiển động cơ (MCC), với các contactor hạ nguồn và rơ le quá tải nhiệt hoàn thiện sơ đồ bảo vệ
- Khởi động trực tiếp (DOL): Kết hợp với contactor và rơ le quá tải trong các cụm khởi động cho máy bơm, quạt, máy nén và băng tải
- Thiết bị xử lý: Động cơ dẫn động máy móc công nghiệp nơi sử dụng khởi động trực tiếp
- Hệ thống HVAC: Động cơ máy nén và quạt lớn trong hệ thống điều hòa không khí thương mại/công nghiệp
aM được chỉ định ở bất cứ nơi nào động cơ được khởi động trực tiếp (không khởi động mềm hoặc điều khiển bằng VFD) và dòng điện khởi động ban đầu sẽ gây ra hiện tượng cắt không cần thiết của cầu chì gG.
Yêu cầu phối hợp
Vì cầu chì aM chỉ cung cấp bảo vệ ngắn mạch, phối hợp với các thiết bị quá tải là bắt buộc. Sơ đồ bảo vệ động cơ hoàn chỉnh thường bao gồm:
- Cầu chì aM: Bảo vệ ngắn mạch (xóa sự cố)
- Rơ le quá tải nhiệt hoặc bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ: Bảo vệ quá tải (quá dòng duy trì do quá tải cơ học, mất pha, v.v.)
- Người tiếp xúc: Thiết bị chuyển mạch để điều khiển khởi động/dừng
Sự phối hợp phải đảm bảo thiết bị quá tải tác động trước khi cầu chì nổ trong điều kiện quá tải, trong khi cầu chì phải ngắt trước khi thiết bị quá tải hoặc contactor bị hư hỏng trong các sự cố ngắn mạch. Điều này đòi hỏi phải so sánh các đường cong thời gian-dòng điện và xác minh rằng đường cong tác động của thiết bị quá tải nằm hoàn toàn dưới đường cong nóng chảy của cầu chì trong vùng quá tải.
Tiêu chí lựa chọn
Chỉ định aM khi:
- Bảo vệ mạch động cơ bằng cách khởi động trực tiếp
- Dòng khởi động động cơ sẽ gây ra hiện tượng cắt không cần thiết của cầu chì gG
- Bảo vệ quá tải nhiệt riêng biệt được cung cấp trong sơ đồ điều khiển
- Ứng dụng tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60269-2 về chế độ làm việc của động cơ công nghiệp
Không sử dụng aM cho các mạch phân phối chung (không có bảo vệ quá tải), cho cáp/đường dây cấp nguồn yêu cầu bảo vệ toàn dải (sử dụng gG) hoặc nơi bảo vệ động cơ phải do chỉ một cầu chì cung cấp (thay vào đó hãy sử dụng bộ ngắt mạch định mức cho động cơ).
Loại gPV: Cầu chì quang điện
gPV Cầu chì được thiết kế đặc biệt để bảo vệ các hệ thống năng lượng mặt trời quang điện, được điều chỉnh bởi các yêu cầu bổ sung của tiêu chuẩn IEC 60269-6. Ký hiệu được chia nhỏ như sau g (toàn dải, bao gồm quá tải và ngắn mạch) + PV (hệ thống quang điện). Các cầu chì này giải quyết những thách thức riêng của việc bảo vệ mạch DC trong các lắp đặt năng lượng mặt trời—những thách thức khiến cầu chì định mức AC tiêu chuẩn không phù hợp và có khả năng gây nguy hiểm.
Tại sao hệ thống PV yêu cầu cầu chì chuyên dụng
Mạch DC hoạt động khác về cơ bản so với AC trong quá trình ngắt sự cố:
- Không có điểm không dòng điện tự nhiên: Dòng điện AC đi qua điểm không 100 hoặc 120 lần mỗi giây (hệ thống 50 Hz hoặc 60 Hz), cung cấp các điểm dập hồ quang tự nhiên khi cầu chì nổ. Dòng điện DC là liên tục—không có điểm giao nhau bằng không. Cầu chì phải chủ động ép dập hồ quang thông qua thiết kế vật lý.
- Điện áp hoạt động cao: Các chuỗi PV quy mô tiện ích hiện đại hoạt động ở điện áp DC lên đến 1.500 V, cao hơn nhiều so với điện áp phân phối AC thông thường.
- Các kịch bản dòng điện ngược: Trong cấu hình chuỗi/mảng, nếu một chuỗi phát triển sự cố, các chuỗi song song khác có thể cấp ngược dòng điện vào sự cố thông qua cầu chì của chuỗi bị ảnh hưởng.
- Tiếp xúc với môi trường: Cầu chì PV trong hộp kết hợp thường được lắp đặt ngoài trời, chịu tác động của nhiệt độ khắc nghiệt, tiếp xúc với tia cực tím và độ ẩm.
Vì những lý do này, sử dụng cầu chì gG hoặc aM định mức AC trong mạch PV DC là không an toàn. Chỉ cầu chì gPV đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60269-6 mới cung cấp hiệu suất ngắt DC đã được xác minh.
Đặc tính và Đường cong Thời gian - Dòng điện
Cầu chì gPV cung cấp bảo vệ toàn dải tương tự như gG, nhưng được tối ưu hóa cho môi trường hoạt động PV:
- Bảo vệ cáp và chuỗi: Đặc tính thời gian-dòng điện bảo vệ cáp PV và dây dẫn chuỗi khỏi các điều kiện quá tải và sự cố.
- Khả năng cắt định mức DC: Được xác minh thông qua thử nghiệm ngắt DC theo tiêu chuẩn IEC 60269-6, với hiệu suất được xác nhận ở điện áp hệ thống (lên đến 1.500 V DC).
- Định mức cho chu kỳ làm việc PV: Hệ thống PV trải qua các cấu hình tải độc đáo—phát điện ban ngày với dòng điện phụ thuộc vào nhiệt độ, trạng thái không hoạt động ban đêm và các hiệu ứng thoáng qua ở rìa đám mây.
Sự khác biệt về thiết kế vật lý
So với cầu chì AC tương đương, cầu chì gPV thường:
- Dài hơn: Chiều dài tăng lên cung cấp khoảng cách ngắt hồ quang lớn hơn.
- Vật liệu lấp đầy chuyên dụng: Cát dập hồ quang hoặc các vật liệu điện môi khác được tăng cường để triệt tiêu hồ quang DC.
- Điện áp định mức cao hơn: Được định mức rõ ràng cho dịch vụ DC lên đến 1.000 V hoặc 1.500 V.
Các ứng dụng điển hình trong lắp đặt năng lượng mặt trời
- Bảo vệ chuỗi: Cầu chì riêng lẻ bảo vệ từng chuỗi PV trong hộp kết hợp.
- Bảo vệ chính mảng: Cầu chì chính trên đầu ra hộp kết hợp cấp nguồn cho biến tần.
- Kết hợp/phân phối DC: Bảo vệ cáp DC và thiết bị phân phối giữa các mảng và biến tần.
- Hệ thống ngoài lưới và ắc quy: Bảo vệ mạch DC trong các hệ thống năng lượng mặt trời độc lập.
Tiêu chí lựa chọn
Chỉ định gPV khi:
- Bảo vệ mạch DC trong hệ thống quang điện
- Hoạt động ở điện áp DC từ 100 V đến 1.500 V
- Bảo vệ chuỗi/mảng trong các hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới hoặc ngoài lưới
- Bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu ngắt dòng DC trong miền PV
Không sử dụng gG hoặc aM (Cầu chì định mức AC) trong mạch DC PV—chúng thiếu khả năng ngắt DC và gây ra các mối nguy hiểm về an toàn. Luôn xác minh cầu chì được đánh giá rõ ràng cho dịch vụ DC ở điện áp hệ thống.
Các khác biệt kỹ thuật chính giữa gG, aM và gPV
| Mức hiện tại | Hành vi của gG | Hành vi của aM | Hành vi của gPV |
| 1.5×In (quá tải) | Cháy trong 1–4 giờ | Chịu đựng vô thời hạn | Cháy trong 1–4 giờ |
| 5×In (quá tải kéo dài) | Cháy trong 2–5 giây | Chịu đựng hoặc phản ứng chậm | Cháy trong 2–5 giây |
| 10×In (ngắn mạch) | Cháy trong 0,1–0,2 giây | Cháy trong 0,1–0,2 giây | Cháy trong 0,1–0,2 giây |
Các đường cong cho thấy gG và gPV hoạt động trên toàn bộ phổ, trong khi aM “bỏ qua” vùng quá tải để cho phép khởi động động cơ.
Hướng dẫn lựa chọn thực tế: Ghép lớp cầu chì với ứng dụng
Bước 1: Xác định loại tải và đặc tính điện
- Cáp, đường dây cấp nguồn, mạch phân phối chung với tải điện trở hoặc hỗn hợp → Cân nhắc gG
- Động cơ mạch với khởi động trực tiếp và dòng điện khóa rôto cao → Cân nhắc aM
- Mạch DC quang điện trong các hệ thống năng lượng mặt trời → Yêu cầu gPV
- Thiết bị bán dẫn (bộ chỉnh lưu, thyristor, bộ biến tần) → Cân nhắc gR/aR
Bước 2: Tính toán dòng điện ổn định và dòng điện quá độ
Tính toán dòng điện tải và dòng điện khởi động (khởi động động cơ, v.v.). Đối với động cơ, sử dụng cầu chì aM có kích thước 1,5–2,5×FLC để chịu được khi khởi động. Đối với các mạch chung, khớp gG với dòng điện của cáp.
Bước 3: Xác minh điện áp và khả năng cắt
Đảm bảo định mức điện áp (AC so với DC) và khả năng cắt (Icn/Icu) vượt quá các thông số hệ thống.
Bước 4: Kiểm tra phối hợp và chọn lọc
Áp dụng quy tắc 1,6× để chọn lọc gG. Phối hợp cầu chì aM với rơ le quá tải.
Các Tình huống Lựa chọn Phổ biến
Tình huống 1: Đường dây cấp nguồn phân phối ba pha 50 kW / 400V: Tải là phân phối hỗn hợp → Sử dụng gG.
Tình huống 2: Động cơ cảm ứng ba pha 22 kW / 400V, khởi động DOL: Dòng điện khởi động cao → Sử dụng là + Rơ le quá tải.
Tình huống 3: Chuỗi PV năng lượng mặt trời, 450V DC: Mạch DC có nguy cơ dòng điện ngược → Sử dụng gPV.
Kết luận
Các loại sử dụng IEC 60269—gG, aM và gPV—cung cấp một khuôn khổ có hệ thống để phân loại cầu chì hạ thế theo ứng dụng dự kiến và đặc tính hoạt động của chúng. Các chỉ định này không phải là thuật ngữ tiếp thị; chúng xác định các yêu cầu hiệu suất đã được xác minh, được kiểm tra và ghi lại trong tiêu chuẩn quốc tế.
gG (đa năng) cầu chì cung cấp khả năng bảo vệ toàn dải cho cáp, đường dây cấp nguồn và mạch phân phối, bao gồm quá tải đến ngắn mạch. Chúng là lựa chọn mặc định cho hầu hết các ứng dụng phân phối điện trong gia đình và công nghiệp.
aM (bảo vệ động cơ) cầu chì cung cấp khả năng bảo vệ một phần được thiết kế đặc biệt cho mạch động cơ, chịu được dòng điện khởi động khóa rôto cao trong khi loại bỏ các sự cố ngắn mạch. Chúng phải được ghép nối với bảo vệ quá tải nhiệt riêng biệt để tạo thành một sơ đồ bảo vệ động cơ hoàn chỉnh.
gPV (quang điện) cầu chì giải quyết các yêu cầu riêng của hệ thống năng lượng mặt trời DC—thân cầu chì kéo dài và vật liệu dập hồ quang chuyên dụng để ngắt dòng điện DC mà không có điểm giao nhau bằng không tự nhiên, được định mức cho điện áp DC lên đến 1.500 V.
Đối với các kỹ sư điện, người lắp ráp bảng điều khiển và nhân viên bảo trì, việc hiểu những điểm khác biệt này là điều cần thiết để hệ thống hoạt động đáng tin cậy. Việc áp dụng sai tạo ra những hậu quả có thể đoán trước được: cầu chì gG trong nhiệm vụ động cơ gây ra các chuyến đi gây phiền nhiễu; cầu chì aM trên mạch phân phối cung cấp khả năng bảo vệ quá tải không đầy đủ; Cầu chì định mức AC trên mạch PV DC có nguy cơ hỏng hóc ngắt quãng thảm khốc.
Việc lựa chọn đúng đòi hỏi phải phân tích các đặc tính tải (điện trở/động cơ/DC), tính toán dòng điện ổn định và dòng điện quá độ, xác minh định mức điện áp và khả năng cắt, đảm bảo phối hợp với các thiết bị bảo vệ khác và tính đến các điều kiện môi trường. Mã loại sử dụng hai chữ cái trên mỗi cầu chì IEC 60269 xác định nhiệm vụ đã được kiểm tra và các điều kiện mà theo đó các định mức đã công bố được áp dụng.
VIOX Electric sản xuất cầu chì hạ thế được thiết kế theo tiêu chuẩn IEC 60269 trên các lớp gG, aM và gPV, với tài liệu kỹ thuật toàn diện và hỗ trợ ứng dụng. Để được hướng dẫn về thông số kỹ thuật, nghiên cứu phối hợp hoặc tư vấn kỹ thuật về các yêu cầu bảo vệ quá dòng của bạn, hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của VIOX.
Chỉ định đúng loại cầu chì để bảo vệ đáng tin cậy. Liên hệ VIOX Electric để thảo luận về các yêu cầu cầu chì IEC 60269 của bạn.
