Bạn đang so sánh hai MCCB có dòng định mức giống hệt nhau—cả hai đều là thiết bị 100A, ba cực. Nhưng thông số kỹ thuật điện áp lại khác nhau: một cái hiển thị “Ue 400V, Ui 690V, Uimp 8kV” trong khi cái còn lại liệt kê “Ue 690V, Ui 800V, Uimp 6kV.” Cái nào phù hợp với hệ thống ba pha 400V của bạn? Bạn có thể sử dụng an toàn cầu dao đầu tiên ngay cả khi Ue của nó phù hợp với điện áp hệ thống của bạn nhưng Uimp lại khác không?
Ba thông số điện áp này—Ue, Ui và Uimp—xuất hiện trên mọi bảng dữ liệu thiết bị điện từ MCCB và các tiếp điểm ĐẾN rơ le và khối thiết bị đầu cuối. Nhưng sự nhầm lẫn về ý nghĩa thực sự của chúng dẫn đến thiết bị không đủ tiêu chuẩn bị hỏng sớm, các thành phần quá mức gây lãng phí ngân sách và các vấn đề tuân thủ trong quá trình phê duyệt dự án.
Vấn đề không chỉ là đọc ba con số. Mỗi định mức kiểm tra một ứng suất điện khác nhau: hoạt động ổn định, tính toàn vẹn của cách điện và khả năng chịu xung thoáng qua. Chúng được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn IEC khác nhau, được xác minh thông qua các quy trình kiểm tra khác nhau và phục vụ các vai trò riêng biệt trong việc lựa chọn thiết bị. Coi chúng là có thể hoán đổi cho nhau—hoặc tệ hơn, bỏ qua hai trong số chúng—tạo ra những rủi ro thực sự về an toàn và độ tin cậy.
Hướng dẫn này giải mã chính xác cả ba định mức điện áp. Bạn sẽ tìm hiểu chính xác Ue, Ui và Uimp đo lường những gì, những thử nghiệm IEC nào xác thực từng thông số, chúng liên quan như thế nào đến các tiêu chuẩn phối hợp cách điện và quan trọng nhất—định mức nào quan trọng đối với quyết định đặc điểm kỹ thuật nào. Đến cuối cùng, bạn sẽ đọc bảng dữ liệu thiết bị một cách tự tin và chọn các thành phần phù hợp với cả điện áp hệ thống của bạn và cấu hình ứng suất điện hoàn chỉnh mà hệ thống lắp đặt của bạn phải đối mặt.
Ue (Điện áp hoạt động định mức) là gì?
Ue là điện áp hoạt động định mức—điện áp mà thiết bị điện được thiết kế để hoạt động trong điều kiện bình thường, không bị xáo trộn. Đây là con số bạn đối sánh với điện áp danh định của hệ thống khi chọn MCCBs, contactor, rơle hoặc thiết bị điều khiển khác.
Trong thuật ngữ IEC 60947, Ue xác định miền điện áp ứng dụng của thiết bị. Nó hoạt động cùng với hai thông số quan trọng khác: Ie (dòng điện hoạt động định mức) và loại sử dụng (như AC-3 cho động cơ hoặc AC-23 cho tải hỗn hợp). Cùng với nhau, ba thông số kỹ thuật này mô tả phạm vi hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Ue Thực Sự Kiểm Tra Điều Gì
Ue không tương ứng với một điện áp thử nghiệm độc lập cụ thể. Thay vào đó, nó thiết lập điện áp tham chiếu để kiểm tra hiệu suất:
- Kiểm tra độ bền hoạt động: Thiết bị phải hoàn thành các chu kỳ hoạt động định mức (đóng và cắt dòng điện định mức) ở Ue mà không bị hỏng
- Xác minh tăng nhiệt độ: Ở dòng điện định mức và điện áp hoạt động, nhiệt độ thiết bị phải nằm trong giới hạn
- Phối hợp hiệu suất: Các nhà sản xuất tuyên bố khả năng chuyển mạch dòng điện, hiệu suất ngắn mạch và dữ liệu phối hợp ở các giá trị Ue cụ thể
Đối với một contactor định mức Ue 400V AC-3 với Ie 95A, điều đó có nghĩa là nó đã được kiểm tra để chuyển mạch tải động cơ cảm ứng 95A ở 400V cho độ bền cơ học và điện được khai báo của nó.
Các Giá Trị Ue Điển Hình cho Thiết Bị Công Nghiệp
Các định mức Ue tiêu chuẩn tuân theo điện áp hệ thống phổ biến:
- 230V / 240V AC: Hệ thống một pha của Châu Âu và quốc tế
- 400V / 415V AC: Hệ thống ba pha của Châu Âu, Châu Á và nhiều hệ thống công nghiệp
- 480V AC: Hệ thống công nghiệp ba pha của Bắc Mỹ
- 690V AC: Các ứng dụng công nghiệp điện áp cao, thiết bị khai thác mỏ
- 24V / 48V / 110V DC: Mạch điều khiển, hệ thống tự động hóa, hệ thống lắp đặt có pin dự phòng
Bạn chọn thiết bị nơi Ue được khai báo phù hợp hoặc vượt quá điện áp danh định của hệ thống của bạn. Một thiết bị định mức Ue 690V có thể hoạt động trong hệ thống 400V (nó được đánh giá quá cao về điện áp), nhưng một thiết bị định mức Ue 230V không thể được sử dụng trong ứng dụng 400V—nó không đủ tiêu chuẩn.
Mối Quan Hệ Ue-Ie-Loại
Ue không bao giờ tồn tại độc lập. Một MCCB có thể hiển thị Ue 400V với nhiều định mức Ie (40A, 63A, 100A) tùy thuộc vào kích thước khung và cài đặt chuyến đi nhiệt. Một contactor có thể liệt kê các giá trị Ie khác nhau ở các mức Ue khác nhau—ví dụ: Ie 95A ở Ue 400V nhưng chỉ Ie 80A ở Ue 690V, vì điện áp cao hơn gây ứng suất cho các tiếp điểm trong quá trình ngắt hồ quang.
Luôn xác minh cả ba thông số kỹ thuật. Một thiết bị được định mức cho điện áp của bạn nhưng loại sử dụng sai có thể bị hỏng ngay cả khi Ue khớp hoàn hảo.
Ui (Điện áp cách điện định mức) là gì?
Giao diện người dùng là điện áp cách điện định mức—điện áp tham chiếu được sử dụng để xác định mức kiểm tra điện môi và khoảng cách rò rỉ tối thiểu. Không giống như Ue (mô tả hiệu suất hoạt động), Ui xác định khả năng cách điện của thiết bị. Nó không phải là điện áp hoạt động cho phép; nó là một tham chiếu thiết kế đảm bảo độ bền cách điện đầy đủ.
Quy tắc cơ bản: Ue không bao giờ được vượt quá Ui. Bảng dữ liệu thiết bị hiển thị rõ ràng mối quan hệ này—một contactor định mức Ue 400V thường sẽ hiển thị Ui 690V hoặc 800V, có nghĩa là nó có thể hoạt động ở bất kỳ điện áp nào lên đến 400V trong khi vẫn duy trì cách điện được thiết kế cho mức ứng suất 690V hoặc 800V.
Ui Thực Sự Kiểm Tra Điều Gì: Độ Bền Điện Môi
Ui xác định kiểm tra chịu điện môi tần số nguồn điện áp. Thử nghiệm này xác minh rằng cách điện có thể chịu được ứng suất điện liên tục mà không bị phá vỡ:
- Điện áp thử nghiệm: Thường là 2 × Ui + 1000V cho thiết bị có Ui ≤ 690V (theo IEC 60947-1)
- Thời lượng thử nghiệm: 60 giây (1 phút điện áp AC liên tục)
- Tần số thử nghiệm: 50 Hz hoặc 60 Hz AC (tần số nguồn)
- Tiêu chí đạt: Không phóng điện phá hoại, không đánh thủng, dòng điện rò rỉ trong giới hạn quy định
Ví dụ: các khối đầu cuối định mức Ui 690V trải qua thử nghiệm điện môi ở khoảng 2.380V AC trong một phút. Điều này mô phỏng nhiều năm lão hóa và ứng suất cách điện được cô đọng trong một thử nghiệm được kiểm soát duy nhất.
Tại Sao Ui Vượt Quá Ue: Biên Độ An Toàn
Thiết bị điện trải qua ứng suất điện áp vượt quá mức danh định:
- Quá điện áp thoáng qua: Xung chuyển mạch, hoạt động của ngân hàng tụ điện
- Biến động điện áp hệ thống: Dao động lưới điện, các vấn đề điều chỉnh máy phát điện
- Lão hóa cách điện: Độ ẩm, ô nhiễm, chu kỳ nhiệt làm suy giảm cách điện theo thời gian
- Biên độ an toàn: Tiêu chuẩn IEC yêu cầu cách điện được thiết kế cho ứng suất cao hơn điện áp vận hành
Một hệ thống 400V hiếm khi hoạt động liên tục ở mức chính xác 400V. Điện áp có thể dao động ±10% trong điều kiện bình thường và các sự kiện quá độ đẩy nó lên cao hơn. Việc chỉ định thiết bị có Ui cao hơn đáng kể so với Ue đảm bảo tính toàn vẹn của cách điện trong suốt tuổi thọ của thiết bị.
Yêu cầu về Ui và Khoảng cách Bề mặt Rò
Ui xác định trực tiếp mức tối thiểu khoảng cách bề mặt rò—đường đi ngắn nhất giữa các bộ phận dẫn điện được đo dọc theo bề mặt cách điện. Các bảng trong IEC 60664-1 chỉ định khoảng cách bề mặt rò cần thiết dựa trên:
- Điện áp cách điện định mức (Ui)
- Ô nhiễm độ (mức độ ô nhiễm: sạch, bình thường, dẫn điện)
- Nhóm vật liệu cách điện (khả năng chống lại sự phóng điện bề mặt: I, II, IIIa, IIIb)
Ui càng cao đòi hỏi khoảng cách bề mặt rò càng lớn. Các khối đầu cuối cho Ui 1000V cần khoảng cách lớn hơn đáng kể so với các khối Ui 400V, ngay cả khi cả hai hoạt động trong cùng một hệ thống 400V. Điều này ảnh hưởng đến kích thước vật lý và mật độ đầu cuối.
Giá trị Ui phổ biến
Các định mức Ui tiêu chuẩn cho thiết bị điện hạ thế:
- 300V: Các thành phần điều khiển tải nhẹ, các ứng dụng điện áp thấp hơn
- 500V / 690V: Phổ biến nhất cho MCCB công nghiệp, contactor, rơ le trong hệ thống 400V/480V
- 800V / 1000V: Cách điện cao hơn cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, phạm vi điện áp mở rộng
Luôn xác minh rằng thiết bị đã chọn hiển thị Ui ≥ điện áp hệ thống tối đa dự kiến của bạn. Đối với hệ thống 480V, việc chọn các thành phần có Ui 500V cung cấp biên độ tối thiểu; Ui 690V hoặc 800V mang lại độ tin cậy lâu dài tốt hơn.
Uimp (Điện áp Chịu Xung Định mức) là gì?
Uimp là điện áp chịu xung định mức—giá trị điện áp đỉnh mà thiết bị có thể chịu được khi chịu các xung quá điện áp quá độ tiêu chuẩn mà không bị hỏng cách điện. Trong khi Ui kiểm tra độ bền điện môi tần số nguồn, Uimp xác nhận khả năng của thiết bị để sống sót sau các xung năng lượng cao, nhanh từ sét đánh, sự kiện chuyển mạch và nhiễu loạn lưới điện.
Uimp được biểu thị bằng kilovolt (kV) đỉnh và sử dụng dạng sóng xung tiêu chuẩn: 1.2/50 μs (thời gian tăng 1,2 micro giây đến đỉnh, thời gian phân rã 50 micro giây đến nửa giá trị). Dạng sóng này mô phỏng chữ ký điện của các xung do sét gây ra và quá trình chuyển mạch.
Uimp Thực sự Kiểm tra Điều Gì: Khả Năng Miễn Nhiễm Xung
Thử nghiệm chịu xung tác động lên thiết bị bằng các xung quá độ điện áp cao:
- Dạng sóng thử nghiệm: Xung điện áp 1.2/50 μs (hình dạng IEC tiêu chuẩn)
- Điện áp thử nghiệm: Uimp được khai báo của thiết bị (6 kV, 8 kV, 12 kV, v.v.)
- Quy trình kiểm tra: Nhiều xung được áp dụng với cả hai cực (dương và âm)
- Khoảng thời gian giữa các xung: Tối thiểu 1 giây
- Tiêu chí đạt: Không phóng điện bề mặt, không đánh thủng cách điện, không suy giảm khe hở
Đối với một bộ ngắt mạch được định mức Uimp 8 kV, các kỹ sư thử nghiệm áp dụng các xung đỉnh 8.000 volt nhiều lần để xác minh rằng các khe hở và cách điện bên trong chịu được các ứng suất quá độ này mà không bị hỏng.
Kết Nối Loại Quá Điện Áp
Các giá trị Uimp không phải là tùy ý—chúng được phối hợp với các loại quá điện áp được định nghĩa trong IEC 60664-1. Các loại này phân loại các cài đặt theo mức độ tiếp xúc của chúng với quá điện áp quá độ:
- Danh mục I: Thiết bị có mức độ tiếp xúc quá độ giảm (mạch điện tử được bảo vệ)
- Hạng mục II: Thiết bị và thiết bị di động (tải dân dụng điển hình)
- Hạng mục III: Cài đặt cố định (bảng phân phối, máy móc công nghiệp)
- Hạng mục IV: Nguồn gốc của cài đặt (lối vào dịch vụ, đồng hồ đo tiện ích, đường dây trên không)
Các loại cao hơn phải đối mặt với các quá độ nghiêm trọng hơn. Các bảng IEC 60664-1 ánh xạ điện áp danh định của hệ thống với các mức chịu xung cần thiết cho mỗi loại. Đối với hệ thống ba pha 400V:
- Hạng mục II: Uimp 2,5 kV điển hình
- Hạng mục III: Uimp 6 kV điển hình
- Hạng mục IV: Uimp 8 kV điển hình
Thiết bị công nghiệp được lắp đặt trong các hệ thống phân phối cố định (Loại III) cần Uimp cao hơn so với các thiết bị được cắm vào ổ cắm trên tường (Loại II), mặc dù cả hai đều hoạt động ở cùng một điện áp danh định.
Giá Trị Uimp Điển Hình cho Thiết Bị Công Nghiệp
Các định mức Uimp tiêu chuẩn cho thiết bị đóng cắt và điều khiển điện hạ thế:
- 4 kV: Các ứng dụng loại thấp hơn, thiết bị dân dụng
- 6 kV: Phổ biến cho MCCB dân dụng/nhà ở, thiết bị Loại II/III
- 8 kV: Tiêu chuẩn cho MCCB công nghiệp, contactor, lắp đặt cố định Loại III/IV
- 12 kV: Các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe, thiết bị cấp tiện ích, các vị trí có độ phơi nhiễm cao
Bảng dữ liệu thiết bị thường hiển thị các giá trị Uimp tương ứng với loại cài đặt dự kiến. Các thành phần cấp công nghiệp mặc định là 8 kV trở lên, trong khi các sản phẩm dân dụng có thể hiển thị 4-6 kV.
Tại Sao Uimp Quan Trọng: Các Sự Kiện Xung Thực Tế
Các hệ thống điện phải đối mặt với quá điện áp quá độ thường xuyên:
- Sét đánh: Các cuộc tấn công trực tiếp hoặc gần đó gây ra các xung điện áp cao vào mạng phân phối
- Thao tác chuyển mạch: Đóng/cắt các tải lớn, bộ tụ điện hoặc máy biến áp tạo ra các xung điện áp
- Sự cố lưới điện: Xóa lỗi và các thao tác đóng lại tạo ra quá trình quá độ
- Khởi động động cơ: Chuyển mạch tải cảm sinh tạo ra các xung điện áp cục bộ
Thiết bị có Uimp không đủ sẽ hỏng một cách khó đoán—đôi khi ngay sau một cơn bão sét, đôi khi sau khi hư hỏng do đột biến tích lũy làm suy yếu lớp cách điện trong nhiều tháng. Đặc điểm kỹ thuật Uimp phù hợp đảm bảo thiết bị sống sót trong môi trường quá độ cụ thể cho vị trí và danh mục lắp đặt của nó.
Sự khác biệt chính: Ue so với Ui so với Uimp
Ba định mức điện áp này đo các ứng suất điện khác nhau về cơ bản. Hiểu rõ sự khác biệt của chúng giúp ngăn ngừa các lỗi đặc điểm kỹ thuật và giúp bạn kết hợp thiết bị với các điều kiện vận hành thực tế.
Vận hành so với Cách điện so với Xung: Các câu hỏi khác nhau
Mỗi định mức trả lời một câu hỏi thiết kế cụ thể:
- Ue (Điện áp vận hành): “Điện áp hệ thống nào mà thiết bị này có thể hoạt động trong điều kiện bình thường, liên tục?”
- Ui (Điện áp cách điện): “Tham chiếu điện áp nào xác định độ bền cách điện và khoảng cách dòng rò của thiết bị này?”
- Uimp (Điện áp chịu xung): “Điện áp quá độ cực đại nào mà thiết bị này có thể chịu được mà không bị phá vỡ cách điện?”
Chúng bổ sung cho nhau, không thể hoán đổi cho nhau. Bạn không thể thay thế Ui cho Ue và Uimp cao không bù đắp cho Ue không đủ. Cả ba phải phù hợp với các yêu cầu ứng dụng của bạn.
Sự khác biệt về phương pháp thử nghiệm
| Xếp hạng | Loại thử nghiệm | Điện áp thử nghiệm | Thời gian | Những gì nó xác thực |
| Ue | Kiểm tra hiệu suất hoạt động | Điện áp danh định của hệ thống | Hàng ngàn chu kỳ | Khả năng chuyển mạch, độ bền, tăng nhiệt độ |
| Giao diện người dùng | Chịu điện môi tần số nguồn | ~2 × Ui + 1000V AC | 60 giây | Tính toàn vẹn của lớp cách điện chống lại ứng suất AC liên tục |
| Uimp | Kiểm tra chịu xung | Điện áp đỉnh kV xung định mức | Micro giây (nhiều lần chụp) | Đánh giá sự phù hợp của khe hở chống lại các xung quá độ nhanh |
Các thử nghiệm Ui sử dụng AC 50/60 Hz duy trì trong một phút—một ứng suất chậm, nghiền nát trên lớp cách điện. Các thử nghiệm Uimp sử dụng các xung 1,2/50 μs—các xung điện áp nhanh, sắc nét gây ứng suất lên khe hở và khoảng cách không khí khác nhau. Vượt qua một thử nghiệm không đảm bảo vượt qua thử nghiệm khác.
Mối quan hệ về độ lớn điện áp
Thiết bị điển hình cho thấy một thứ bậc điện áp cụ thể:
Ue ≤ Ui < Uimp
Ví dụ: Một MCCB công nghiệp cho hệ thống 400V có thể hiển thị:
- Ue = 400V (điện áp vận hành phù hợp với hệ thống)
- Ui = 690V (cách điện được thiết kế cho ứng suất cao hơn)
- Uimp = 8 kV (chịu xung cho các cài đặt Loại III)
Lưu ý thứ tự độ lớn: Ue và Ui tính bằng hàng trăm vôn, trong khi Uimp nhảy lên hàng nghìn vôn. Điều này phản ánh bản chất khác nhau của các xung quá độ so với hoạt động ổn định.
Định mức nào chi phối quyết định nào?
Các quyết định đặc điểm kỹ thuật khác nhau phụ thuộc vào các định mức khác nhau:
Sử dụng Ue để xác định:
- Khả năng tương thích của hệ thống (thiết bị có phù hợp với điện áp danh định của bạn không?)
- Điều phối định mức dòng điện (các giá trị Ie được khai báo ở các mức Ue cụ thể)
- Khả năng áp dụng danh mục sử dụng (AC-3, AC-23, v.v.)
- Cấu hình song song/nối tiếp (xem xét chia sẻ điện áp)
Sử dụng Ui để xác minh:
- Đủ biên độ an toàn cách điện (Ui phải vượt quá Ue đáng kể)
- Tuân thủ các yêu cầu về khoảng cách dòng rò đối với mức độ ô nhiễm
- Độ tin cậy cách điện lâu dài trong môi trường của bạn
- Tính phù hợp của thiết bị trên các dải điện áp (một thiết bị, nhiều ứng dụng)
Sử dụng Uimp để đảm bảo:
- Bảo vệ chống xung quá độ cho danh mục quá điện áp lắp đặt
- Phối hợp với các thiết bị bảo vệ chống xung ngược dòng
- Thiết kế khe hở đầy đủ cho các vị trí có độ phơi nhiễm cao
- Tuân thủ các tiêu chuẩn phối hợp cách điện (IEC 60664-1)
Tiêu chuẩn IEC và Yêu cầu thử nghiệm
Ba định mức điện áp không phải là các tuyên bố tùy ý của nhà sản xuất—chúng được điều chỉnh bởi các tiêu chuẩn quốc tế IEC nghiêm ngặt xác định các quy trình thử nghiệm, tiêu chí hiệu suất tối thiểu và các yêu cầu về tài liệu.
Sê-ri IEC 60947: Thiết bị đóng cắt và điều khiển điện áp thấp
Sê-ri IEC 60947 cung cấp nền tảng cho các định nghĩa về định mức điện áp trên toàn bộ MCCBs, các tiếp điểm, rơ le, bộ khởi động động cơ và thiết bị điều khiển:
- IEC 60947-1: Các quy tắc chung thiết lập các định nghĩa Ue, Ui, Uimp, các yêu cầu về phối hợp cách điện và các quy trình thử nghiệm áp dụng cho tất cả các thiết bị đóng cắt hạ thế
- TRUYỀN thông 60947-2: Các yêu cầu cụ thể đối với máy cắt (MCCB, ACB), bao gồm khả năng cắt ngắn mạch, các loại chọn lọc và ứng dụng định mức điện áp
- IEC 60947-4-1: Contactor và bộ khởi động động cơ, xác định các loại sử dụng (AC-3, AC-4, v.v.) và cách Ue liên quan đến khả năng chuyển mạch động cơ
- IEC 60947-5-1: Thiết bị mạch điều khiển và các phần tử chuyển mạch (công tắc hành trình, công tắc chọn, nút nhấn)
Tất cả các phần tham khảo IEC 60947-1 để biết các định nghĩa cơ bản về định mức điện áp, sau đó thêm các chi tiết thử nghiệm cụ thể cho sản phẩm.
IEC 60947-7-1: Khối đấu dây cho dây dẫn bằng đồng
Các khối đấu dây tuân theo các tiêu chuẩn liên quan:
- TRUYỀN thông 60947-7-1: Xác định sự tăng nhiệt độ, khả năng chịu điện môi (xác thực Ui), khả năng chịu dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn và các thử nghiệm xung (xác thực Uimp) cho các khối đấu dây
- Thử nghiệm bao gồm: Thử nghiệm điện môi tần số nguồn (60 giây ở điện áp thử nghiệm có nguồn gốc từ Ui) và thử nghiệm điện áp xung (dạng sóng 1,2/50 μs ở Uimp định mức)
Các khối đấu dây sử dụng cùng một khuôn khổ Ui và Uimp cơ bản như MCCB và contactor, đảm bảo tính nhất quán trong phối hợp cách điện trên tất cả các thành phần của tủ điện.
IEC 60664-1: Phối hợp cách điện trong hệ thống hạ thế
IEC 60664-1 cung cấp các bảng kỹ thuật kết nối điện áp hệ thống với Uimp và khoảng hở cần thiết:
- Các loại quá điện áp (I đến IV) phân loại mức độ tiếp xúc của lắp đặt với quá độ điện áp
- Các cấp độ ô nhiễm (1 đến 4) phân loại mức độ ô nhiễm môi trường
- Bảng điện áp xung định mức: Ánh xạ điện áp hệ thống danh định và loại quá điện áp đến Uimp tối thiểu cần thiết
- Bảng khoảng hở và dòng rò: Chỉ định khoảng cách tối thiểu trên không khí và bề mặt dựa trên Ui, cấp độ ô nhiễm và nhóm vật liệu cách điện
Các kỹ sư sử dụng IEC 60664-1 để xác định Uimp và khoảng hở mà ứng dụng của họ yêu cầu, sau đó chọn thiết bị có bảng dữ liệu hiển thị các định mức phù hợp.
IEC 61810-1: Rơle điện từ
Rơle điện từ tuân theo tiêu chuẩn riêng của chúng nhưng sử dụng các khái niệm định mức điện áp giống hệt nhau:
- IEC 61810-1: Xác định Ue (điện áp chuyển mạch), Ui (điện áp cách điện) và Uimp (điện áp chịu xung) cho các tiếp điểm và cuộn dây rơle
- Quy trình kiểm tra: Các thử nghiệm điện môi tần số nguồn và thử nghiệm xung phản ánh phương pháp luận của IEC 60947-1
Một rơle có định mức Ue 400V, Ui 690V, Uimp 6 kV sử dụng cùng một khuôn khổ diễn giải như một MCCB có các định mức đó—chỉ khác loại sản phẩm.
Thử nghiệm điển hình so với Thử nghiệm thường xuyên
Xác thực định mức điện áp bao gồm hai cấp độ thử nghiệm:
Kiểm tra kiểu (được thực hiện một lần cho mỗi thiết kế):
- Xác thực toàn diện bao gồm khả năng chịu điện môi, thử nghiệm xung, tăng nhiệt độ, chu kỳ độ bền
- Được thực hiện trên các mẫu đại diện trong các phòng thí nghiệm thử nghiệm được công nhận
- Kết quả được ghi lại trong các báo cáo thử nghiệm điển hình và được công bố trên bảng dữ liệu
- Tốn kém, tốn thời gian—các nhà sản xuất không lặp lại cho mọi đơn vị sản xuất
Kiểm tra thường xuyên (được thực hiện trên mọi đơn vị hoặc lô sản xuất):
- Xác minh cơ bản: kiểm tra trực quan, kiểm tra kích thước, thử nghiệm điện môi đơn giản hóa (điện áp thấp hơn, thời gian ngắn hơn)
- Đảm bảo tính nhất quán trong sản xuất mà không lặp lại toàn bộ quy trình thử nghiệm điển hình
- Kiểm soát chất lượng nhanh chóng, hiệu quả về chi phí
Khi bạn đọc một bảng dữ liệu hiển thị Ue, Ui và Uimp, các giá trị đó thể hiện hiệu suất đã được thử nghiệm điển hình và được chứng nhận. Thử nghiệm thường xuyên xác nhận rằng mỗi đơn vị sản xuất đáp ứng thiết kế đã được thử nghiệm điển hình.
Hướng dẫn lựa chọn thực tế: Sử dụng định mức điện áp một cách chính xác
Chọn thiết bị có định mức điện áp phù hợp đòi hỏi một phương pháp tiếp cận có hệ thống. Hãy tuân theo khuôn khổ quyết định này để khớp các định mức với các yêu cầu lắp đặt của bạn.
Bước 1: Xác định điện áp danh định của hệ thống của bạn
Bắt đầu với các dữ kiện cơ bản của hệ thống:
- Hệ thống một pha: 120V, 230V, 240V AC
- Hệ thống ba pha: 208V, 380V, 400V, 415V, 480V, 600V, 690V AC
- Hệ thống DC: 24V, 48V, 110V, 220V DC (phổ biến trong các ứng dụng điều khiển/pin)
Đây là yêu cầu Ue tối thiểu. Thiết bị có định mức Ue thấp hơn điện áp hệ thống của bạn không thể được sử dụng; thiết bị có định mức Ue bằng hoặc cao hơn điện áp hệ thống là chấp nhận được từ quan điểm điện áp vận hành.
Bước 2: Xác định loại quá điện áp của lắp đặt
Tham khảo IEC 60664-1 hoặc các quy tắc điện địa phương để phân loại lắp đặt của bạn:
Danh mục I: Thiết bị điện tử nhạy cảm có bảo vệ chống xung điện cục bộ (hiếm trong các ứng dụng công nghiệp)
Hạng mục II: Mạch thiết bị và ổ cắm, thiết bị di động cách xa các nguồn Loại III ít nhất 10 mét (khu dân cư, thương mại nhẹ)
Hạng mục III: Thiết bị cố định trong các tòa nhà, bảng phân phối, máy móc công nghiệp (ứng dụng công nghiệp phổ biến nhất)
Hạng mục IV: Nguồn gốc của lắp đặt, thiết bị đầu vào dịch vụ, đồng hồ đo điện, đường dây trên không
Loại lắp đặt của bạn xác định Uimp tối thiểu cần thiết. Đối với hệ thống 400V:
- Loại II → Uimp ≥ 2,5 kV
- Cấp III → Uimp ≥ 6 kV (thường được chỉ định là 8 kV để có biên độ an toàn tốt hơn)
- Cấp IV → Uimp ≥ 8 kV
Bước 3: Đánh giá Mức độ Ô nhiễm Môi trường
Đánh giá mức độ ô nhiễm theo tiêu chuẩn IEC 60664-1:
- Cấp độ ô nhiễm 1: Môi trường sạch, vỏ bọc kín (hiếm)
- Cấp độ ô nhiễm 2: Điều kiện trong nhà bình thường, chỉ ô nhiễm không dẫn điện (hầu hết các tủ điều khiển)
- Cấp độ ô nhiễm 3: Ô nhiễm dẫn điện hoặc ô nhiễm không dẫn điện khô trở nên dẫn điện khi ẩm ướt (môi trường công nghiệp, lắp đặt ngoài trời)
- Cấp độ ô nhiễm 4: Ô nhiễm dẫn điện liên tục do mưa, tuyết hoặc ô nhiễm nghiêm trọng
Mức độ ô nhiễm cao hơn đòi hỏi thiết bị có khoảng cách dòng rò lớn hơn, có nghĩa là xếp hạng Ui cao hơn cho cùng khả năng chịu điện áp phóng điện bề mặt. Hệ thống 400V ở Mức độ Ô nhiễm 3 cần khoảng cách dòng rò lớn hơn so với cùng điện áp ở Mức độ 2.
Bước 4: Chọn Thiết bị Ui với Biên Độ An Toàn Đầy Đủ
Quy tắc chung: Chỉ định thiết bị có Ui ít nhất gấp 1,5 lần điện áp danh định của hệ thống, tốt nhất là cao hơn.
Đối với các hệ thống phổ biến:
- Hệ thống ba pha 400V: Chỉ định Ui ≥ 690V (biên độ 1,73×)
- Hệ thống ba pha 480V: Chỉ định Ui ≥ 690V hoặc 800V
- Hệ thống một pha 230V: Chỉ định Ui ≥ 400V hoặc 500V
Biên độ này tính đến sự biến động điện áp, quá điện áp thoáng qua và sự lão hóa cách điện trong suốt tuổi thọ của thiết bị.
Bước 5: Xác minh Uimp Khớp với Cấp Lắp Đặt
Kiểm tra chéo bảng dữ liệu thiết bị so với cấp lắp đặt của bạn từ Bước 2:
- Đảm bảo Uimp được khai báo ≥ mức tối thiểu IEC 60664-1 cho điện áp và cấp của hệ thống của bạn
- Các lắp đặt cố định trong công nghiệp (Cấp III) thường cần Uimp tối thiểu 6-8 kV
- Đừng chỉ định thấp hơn để tiết kiệm chi phí—các sự cố do xung điện là không thể đoán trước và tốn kém
Bước 6: Xác thực Định mức Dòng điện ở Ue Đã Chọn
Định mức dòng điện của thiết bị (Ie, In) được khai báo ở các giá trị Ue cụ thể. Xác minh rằng:
- Định mức dòng điện phù hợp với tải của bạn tại Ue đã khai báo
- Nếu thiết bị liệt kê nhiều tùy chọn Ue, hãy kiểm tra xem dòng điện có bị giảm định mức ở điện áp bạn đã chọn hay không
- Đặc biệt, công tắc tơ cho thấy Ie giảm ở mức Ue cao hơn—đừng cho rằng dòng điện vẫn không đổi
Bước 7: Ghi lại Lựa chọn để Xác minh Tuân thủ
Duy trì hồ sơ đặc điểm kỹ thuật hiển thị:
- Điện áp danh định của hệ thống và cấp lắp đặt
- Các giá trị Ue, Ui, Uimp của thiết bị đã chọn
- Mức độ ô nhiễm và khoảng cách dòng rò cần thiết
- Giải thích cho bất kỳ sai lệch nào so với thông lệ tiêu chuẩn
Tài liệu này hỗ trợ các quy trình phê duyệt, đánh giá kiểm tra và các quyết định bảo trì/thay thế trong tương lai.
Tóm tắt Lưu đồ Quyết định
- Điện áp hệ thống → Xác định Ue tối thiểu
- Thể loại cài đặt (IEC 60664-1) → Xác định Uimp tối thiểu
- Ô nhiễm độ + Áp → Xác định khoảng cách dòng rò cần thiết (xác thực lựa chọn Ui)
- Đặc tính tải + Ue → Xác định Ie và hạng sử dụng cần thiết
- Kiểm tra chéo tất cả các định mức → Đảm bảo Ue ≤ Ui, Uimp đầy đủ, dòng điện đủ
Nếu bất kỳ định mức nào là cận biên hoặc không rõ ràng, hãy chỉ định định mức tiêu chuẩn cao hơn tiếp theo. Sự khác biệt về chi phí là tối thiểu so với các sự cố tại hiện trường và thay thế khẩn cấp.
Những lỗi thông số kỹ thuật phổ biến cần tránh
Ngay cả các kỹ sư có kinh nghiệm cũng mắc lỗi về định mức điện áp khi làm việc dưới áp lực thời gian hoặc xử lý các loại thiết bị không quen thuộc. Dưới đây là những sai lầm thường gặp nhất và cách tránh chúng.
Sai lầm 1: Chỉ Sử dụng Ue và Bỏ qua Ui/Uimp
Lỗi: Chỉ định thiết bị chỉ dựa trên Ue khớp với điện áp hệ thống, mà không kiểm tra Ui và Uimp.
Tại sao nó sai: Ue xác nhận khả năng tương thích hoạt động nhưng không nói gì về độ bền cách điện hoặc khả năng chịu xung điện. Thiết bị có Ue chính xác nhưng Uimp không đủ sẽ bị hỏng một cách khó lường sau các sự kiện thoáng qua.
Phương pháp tiếp cận đúng: Luôn xác minh cả ba định mức. Đối với hệ thống 400V, hãy kiểm tra xem Ue ≥ 400V và Ui ≥ 690V và Uimp ≥ 6-8 kV (tùy thuộc vào cấp lắp đặt).
Sai lầm 2: Coi Ui là Điện áp Hoạt động Tối đa
Lỗi: Giả định thiết bị định mức Ui 690V có thể hoạt động liên tục ở 690V.
Tại sao nó sai: Ui là điện áp tham chiếu cách điện, không phải giới hạn hoạt động. Quy tắc cơ bản là Ue ≤ Ui—điện áp hoạt động không được vượt quá Ue đã khai báo, bất kể giá trị Ui.
Phương pháp tiếp cận đúng: Khớp điện áp hệ thống với Ue, không phải Ui. Đối với hệ thống 690V, hãy chọn thiết bị định mức Ue 690V (hoặc cao hơn) với Ui 800V hoặc 1000V. Không sử dụng thiết bị định mức Ue 400V chỉ vì Ui của nó là 690V.
Sai lầm 3: Bỏ qua Cấp Lắp Đặt Khi Chọn Uimp
Lỗi: Chỉ định thiết bị cấp dân dụng (Uimp 4-6 kV) cho các lắp đặt cố định trong công nghiệp (Cấp III).
Tại sao nó sai: IEC 60664-1 yêu cầu Uimp cao hơn cho các lắp đặt gần nguồn cung cấp điện hơn. Môi trường công nghiệp Cấp III phải đối mặt với các quá độ nghiêm trọng hơn so với mạch thiết bị Cấp II. Thiết bị có Uimp không đủ phải chịu sự suy giảm cách điện tích lũy và các sự cố bất ngờ.
Phương pháp tiếp cận đúng: Xác định hạng mục lắp đặt trước, sau đó chọn thiết bị có Uimp phù hợp. Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp (Hạng III), chỉ định Uimp ≥ 8 kV. Đối với thiết bị đầu vào dịch vụ (Hạng IV), sử dụng Uimp ≥ 12 kV.
Sai lầm 4: Bỏ qua Ảnh hưởng của Cấp độ Ô nhiễm đến Khoảng cách Dòng rò
Lỗi: Chỉ chọn thiết bị dựa trên định mức điện áp mà không xem xét đến ô nhiễm môi trường.
Tại sao nó sai: Cấp độ ô nhiễm cao hơn đòi hỏi khoảng cách dòng rò lớn hơn giữa các bộ phận dẫn điện. Thiết bị phù hợp với Cấp độ Ô nhiễm 2 (tủ điều khiển sạch) có thể không đủ khoảng cách dòng rò cho Cấp độ 3 (môi trường công nghiệp có bụi/độ ẩm). Điều này gây ra các lỗi do phóng điện bề mặt và phóng điện đánh thủng.
Phương pháp tiếp cận đúng: Đánh giá môi trường một cách trung thực (hầu hết các địa điểm công nghiệp là Cấp độ 3, không phải Cấp độ 2), sau đó chọn thiết bị có Ui đầy đủ và khoảng cách dòng rò đã được xác minh cho cấp độ ô nhiễm của bạn. Khi nghi ngờ, hãy chỉ định định mức Ui cao hơn tiếp theo để đảm bảo khoảng cách đầy đủ.
Sai lầm 5: Giả định Định mức Dòng điện Không Phụ thuộc vào Điện áp
Lỗi: Chọn một contactor có định mức Ie 95A ở Ue 400V và mong đợi khả năng 95A tương tự ở Ue 690V.
Tại sao nó sai: Điện áp cao hơn gây áp lực lớn hơn lên sự ngắt hồ quang tiếp xúc. Contactor và công tắc thường cho thấy khả năng dòng điện giảm ở điện áp cao hơn. Bảng dữ liệu liệt kê nhiều tổ hợp Ue/Ie—giá trị Ie giảm khi Ue tăng.
Phương pháp tiếp cận đúng: Luôn đọc định mức dòng điện ở điện áp hoạt động cụ thể của bạn. Nếu bạn đang thiết kế cho hoạt động 690V, hãy sử dụng giá trị Ie được khai báo ở Ue 690V, không phải giá trị (cao hơn) được khai báo ở Ue 400V.
Sai lầm 6: Trộn lẫn Thiết bị Dân dụng và Công nghiệp
Lỗi: Chỉ định MCCB dân dụng (định mức Uimp 6 kV) trong tủ điều khiển công nghiệp để tiết kiệm chi phí.
Tại sao nó sai: Thiết bị dân dụng được kiểm tra và chứng nhận cho các ứng dụng Hạng II với khả năng chịu đựng quá điện áp thấp hơn. Môi trường công nghiệp (Hạng III/IV) vượt quá giới hạn thiết kế của thiết bị dân dụng. Việc trộn lẫn các thành phần dân dụng và công nghiệp tạo ra các khoảng trống phối hợp và các vấn đề tuân thủ.
Phương pháp tiếp cận đúng: Phù hợp cấp độ thiết bị với loại lắp đặt. Sử dụng các thành phần được đánh giá cho công nghiệp (Uimp tối thiểu 8 kV) cho các nhà máy, xưởng và lắp đặt tòa nhà cố định. Dành thiết bị cấp dân dụng (Uimp 4-6 kV) cho các ứng dụng dân dụng thực tế.
Sai lầm 7: Quên Xác minh Định mức của Thiết bị Thay thế
Lỗi: Thay thế thiết bị bị hỏng bằng các thiết bị “tương đương” phù hợp với định mức dòng điện nhưng có định mức điện áp thấp hơn.
Tại sao nó sai: Thiết bị ban đầu đã được chỉ định với định mức điện áp đầy đủ (Ue, Ui, Uimp) vì một lý do. Các thiết bị thay thế có Ui hoặc Uimp không đầy đủ có thể vừa về mặt vật lý và ban đầu hoạt động, nhưng sẽ hỏng sớm dưới tác động của điện áp.
Phương pháp tiếp cận đúng: Ghi lại thông số kỹ thuật của thiết bị ban đầu bao gồm tất cả các định mức điện áp. Xác minh các thiết bị thay thế phù hợp hoặc vượt quá cả ba định mức (Ue, Ui, Uimp), không chỉ công suất dòng điện và kích thước vật lý.
Kết luận
Ue, Ui và Uimp không phải là ba cách nói cùng một điều. Chúng là ba phép đo riêng biệt giải quyết các ứng suất điện khác nhau: khả năng hoạt động (Ue), độ bền cách điện (Ui) và khả năng chịu quá điện áp xung (Uimp). Việc lựa chọn thiết bị đòi hỏi phải đánh giá cả ba so với điện áp hệ thống, hạng mục lắp đặt và điều kiện môi trường của bạn.
Câu hỏi mở đầu—MCCB nào phù hợp với hệ thống 400V khi một cái hiển thị “Ue 400V, Ui 690V, Uimp 8kV” và cái còn lại “Ue 690V, Ui 800V, Uimp 6kV”—giờ đã có câu trả lời rõ ràng. MCCB đầu tiên phù hợp với điện áp hoạt động của bạn (Ue 400V) với khoảng cách cách điện thích hợp (Ui 690V) và khả năng chịu quá điện áp xung cấp công nghiệp (Uimp 8 kV) phù hợp cho các lắp đặt Hạng III. Cái thứ hai được chỉ định quá mức cho điện áp hoạt động (Ue 690V vượt quá nhu cầu 400V của bạn) và được chỉ định dưới mức cho bảo vệ chống xung (Uimp 6 kV là cận biên cho Hạng III công nghiệp). Thiết bị đầu tiên là lựa chọn đúng.
Đặc điểm kỹ thuật phù hợp có nghĩa là đánh giá có hệ thống: xác định điện áp hệ thống để xác định Ue tối thiểu, phân loại hạng mục lắp đặt để xác định Uimp cần thiết, đánh giá cấp độ ô nhiễm để xác thực Ui và tính đầy đủ của khoảng cách dòng rò, và kiểm tra chéo định mức dòng điện ở điện áp hoạt động của bạn. Khi định mức ở mức cận biên, hãy chỉ định giá trị tiêu chuẩn cao hơn tiếp theo—việc thiết kế quá mức định mức điện áp tốn ít chi phí hơn nhiều so với các lỗi sớm và thay thế khẩn cấp.
Quan trọng nhất, hãy ghi lại các lựa chọn của bạn. Bảng dữ liệu thiết bị hiển thị Ue, Ui và Uimp thể hiện hiệu suất đã được kiểm tra, chứng nhận. Ba con số đó cho bạn biết liệu một thiết bị có thể xử lý đầy đủ hồ sơ ứng suất điện của ứng dụng của bạn hay không—không chỉ hoạt động ổn định ngày nay, mà còn nhiều năm biến động điện áp, ô nhiễm môi trường và quá điện áp xung. Đọc chúng một cách chính xác, chỉ định chúng một cách cẩn thận và hệ thống điện của bạn sẽ mang lại hiệu suất đáng tin cậy mà các tiêu chuẩn đó hứa hẹn.
