تجزیه و تحلیل تفاوت ها و مزایا/مضرات بین قطع کننده مدار AC و قطع کننده مدار DC

I. تفاوت های کلیدی بین قطع کننده های مدار AC و DC

1. روش های خاموش کردن قوس

قطع کننده مدار AC:

جریان AC دارای چندین نقطه عبور صفر در ثانیه است (به عنوان مثال ، 50 هرتز AC صفر 100 بار در ثانیه) ، به قوس ها اجازه می دهد تا به طور طبیعی خاموش شوند.

انواع متداول شامل قطع کننده های مدار هوا ، قطع کننده مدار روغن و شکن های SF6 است که برای وقفه سریع قوس ، از صفر عبور می کنند.

قطع کننده های مدار DC:

DC هیچ عبور از صفر طبیعی ندارد و سرکوب قوس را چالش برانگیزتر می کند.

تکنیک های متداول خاموش کردن قوس شامل موارد زیر است:

انفجار مغناطیسی (با استفاده از میدان های مغناطیسی برای کشش و خنک کردن قوس)

خاموش کردن قوس مبتنی بر گاز (به عنوان مثال ، SF6)

سوئیچینگ حالت جامد (به عنوان مثال ، شکن های هیبریدی مبتنی بر IGBT/MOSFET)

2. طراحی ساختاری

قطع کننده مدار AC:

ساختار نسبتاً ساده ، هزینه کمتری.

به طور معمول از مخاطبین مکانیکی + قوس های قوس استفاده کنید.

قطع کننده های مدار DC:

نیاز به سرکوب قوس قوی تر ، که منجر به طرح های پیچیده تر می شود (به عنوان مثال ، کویل های مغناطیسی ، قوس های تخصصی).

سیستم های DC با ولتاژ بالا (به عنوان مثال ، مزارع خورشیدی ، انتقال HVDC) اغلب از شکن های ترکیبی استفاده می کنند (سوئیچ های مکانیکی + سوئیچ های نیمه هادی).

3. رتبه بندی ولتاژ و ظرفیت شکستن

قطع کننده مدار AC:

مورد استفاده در ولتاژ کم (به عنوان مثال ، 220 ولت مسکونی) تا ولتاژ بالا (به عنوان مثال ، شبکه 110kV).

ظرفیت شکستن در KA (Kiloamperes) ، به عنوان مثال ، شکن های خانگی به طور معمول 6KA -10KA اندازه گیری می شود.

قطع کننده های مدار DC:

در درجه اول برای سیستم های ولتاژ کم و متوسط ​​(به عنوان مثال ، 12 ولت -1500 ولت در برنامه های خورشیدی/EV).

ظرفیت شکستن به دلیل قوس مداوم بسیار مهم است و نیاز به طرح های تخصصی دارد.

4. سناریوهای برنامه

برنامه های معمولی نوع شکن

توزیع مدار مسکونی/صنعتی AC Circuit Breakers ، شبکه های تجاری

DC Circuit Breakers سیستم های PV خورشیدی ، ذخیره باتری ، شارژ EV ، ترانزیت ریلی (به عنوان مثال ، قدرت مترو)

iii مقایسه مزایا و معایب

1. مزایای قطع کننده مدار AC

✅ هزینه پایین تر: ساخت ساده تر هزینه های تولید و نگهداری را کاهش می دهد.

✅ فناوری بالغ: طرح های استاندارد به دلیل استفاده گسترده از شبکه AC.

✅ خاموش کردن قوس آسانتر: عبور صفر طبیعی عملکرد قابل اعتماد را تضمین می کند.

2. مضرات قطع کننده مدار AC

❌ در مدارهای DC قابل استفاده نیست: ممکن است در قوس های DC قطع شود و خطرات آتش را ایجاد کند.

3. مزایای قطع کننده مدار DC

✅ طراحی شده برای سیستم های DC: سرکوب مؤثر قوس برای عملکرد ایمن.

✅ ضروری برای تجدید پذیر: در شارژ خورشیدی ، ذخیره سازی و EV بسیار مهم است.

✅ قابلیت اطمینان بالا: روشهای پیشرفته فرونشست حفاظت را تضمین می کنند.

4. مضرات قطع کننده مدار DC

❌ هزینه بالاتر: طرح های پیچیده باعث می شود آنها 2-5 برابر گرانتر از AC Breakers شوند.

❌ خواستار فناوری: شکن های DC با جریان بالا (به عنوان مثال ، HVDC) به مواد پیشرفته نیاز دارند.

IV چگونه می توان بین قطع کننده مدار AC و DC انتخاب کرد؟

نوع فعلی:

قدرت AC (خانگی/صنعتی) → قطع کننده مدار AC

DC Power (خورشیدی/باتری/EV) → DC Circuit Breaker

ظرفیت شکستن:

سیستم های DC به شکن های دارای رتبه بالاتر (به عنوان مثال ، 1000 ولت/20a برای خورشیدی) نیاز دارند.

گواهینامه ها:

AC Breakers: با IEC 60898 (مسکونی) یا IEC 60947 (صنعتی) مطابقت داشته باشید.

DC Breakers: مطابق با استانداردهای UL 489B یا IEC 60947-2.

V. روندهای آینده

قطع کننده های ترکیبی: ترکیب سوئیچینگ مکانیکی و حالت جامد برای عملکرد بهتر DC.

ویژگی های هوشمند: نظارت یکپارچه برای کنترل از راه دور (به عنوان مثال ، Smart PV Breakers).

پشتیبانی ولتاژ بالاتر: پیشبرد فناوری شکن HVDC برای برنامه های در مقیاس شبکه.

پایان

قطع کننده های مدار AC و DC به دلیل ماهیت جریان هایی که از آنها استفاده می کنند تفاوت قابل توجهی دارند. AC Breakers به ​​دلیل مقرون به صرفه بودن و قابلیت اطمینان آنها بر شبکه های سنتی حاکم است ، در حالی که شکن های DC با وجود هزینه بالاتر در سیستم های انرژی تجدید پذیر ضروری هستند. انتخاب نوع صحیح برای اطمینان از ایمنی الکتریکی و ثبات سیستم بسیار مهم است.