تحليل الاختلافات والمزايا/العيوب بين قواطع دائرة التيار المتردد وقواطع دائرة التيار المستمر

1. الاختلافات الرئيسية بين قواطع الدائرة AC و DC

1. أساليب إطفاء القوس

قواطع دائرة التيار المتردد:

يحتوي تيار التيار المتردد على العديد من نقاط التقاطع الصفري في الثانية (على سبيل المثال ، يعبر AC 50 هرتز صفر 100 مرة في الثانية) ، مما يسمح للأقواس بإطفاء بشكل طبيعي.

تشمل الأنواع الشائعة قواطع دوائر الهواء ، وقواطع دوائر الزيت ، و SF6 Breakers ، والتي تستفيد من التعاقد الصفري لانقطاع القوس السريع.

قواطع دائرة العاصمة:

العاصمة لا يوجد في العاصمة غير طبيعية ، مما يجعل قمع القوس أكثر تحديا.

تشمل تقنيات إطفاء القوس الشائعة:

الانفجار المغناطيسي (باستخدام الحقول المغناطيسية لتمديد القوس وتبريده)

إخماد القوس القائم على الغاز (على سبيل المثال ، SF6)

تبديل الحالة الصلبة (على سبيل المثال ، قواطع هجينة قائمة على IGBT/MOSFET)

2. التصميم الهيكلي

قواطع دائرة التيار المتردد:

بنية بسيطة نسبيا ، التكلفة المنخفضة.

عادةً ما استخدم جهات الاتصال الميكانيكية + القوس.

قواطع دائرة العاصمة:

تتطلب قمع أقواس أقوى ، مما يؤدي إلى تصميمات أكثر تعقيدًا (على سبيل المثال ، لفائف مغناطيسية ، مزالق قوس متخصصة).

غالبًا ما تستخدم أنظمة DC عالية الجهد (على سبيل المثال ، مزارع الطاقة الشمسية ، ناقل الحركة HVDC) الكسر الهجين (مفاتيح مفاتيح ميكانيكية + مفاتيح أشباه الموصلات).

3. تصنيفات الجهد وقدرة كسر

قواطع دائرة التيار المتردد:

تستخدم في الجهد المنخفض (على سبيل المثال ، 220 فولت سكني) لتطبيقات الجهد العالي (على سبيل المثال ، شبكة 110kV).

تقسيم السعة المقاسة في KA (Kiloamperes) ، على سبيل المثال ، قواطع المنازل عادة 6KA -10KA.

قواطع دائرة العاصمة:

في المقام الأول لأنظمة الجهد المنخفض إلى المتوسط ​​(على سبيل المثال ، 12V- 1500V في تطبيقات الطاقة الشمسية/EV).

يعد كسر القدرة أكثر أهمية بسبب الانحناء المستمر ، ويتطلب تصميمات متخصصة.

4. سيناريوهات التطبيق

نوع قاطع الدائرة التطبيقات النموذجية

توزيع الطاقة السكني/الصناعي ، شبكات تجارية ، شبكات تجارية

قاطعات دوائر DC Solar PV ، تخزين البطارية ، شحن EV ، عبور السكك الحديدية (على سبيل المثال ، طاقة المترو)

ثالثا. مقارنة المزايا والعيوب

1. مزايا قواطع دائرة التيار المتردد

✅ انخفاض التكلفة: البناء البسيط يقلل من مصاريف التصنيع والصيانة.

✅ التكنولوجيا الناضجة: تصميمات موحدة بسبب استخدام شبكة AC على نطاق واسع.

✅ إطفاء القوس الأسهل: يضمن التنقيب الطبيعي الصفر عملية موثوقة.

2. عيوب قواطع دائرة التيار المتردد

❌ لا يمكن استخدامها في دوائر العاصمة: قد تفشل في مقاطعة أقواس التيار المستمر ، مما يشكل مخاطر النار.

3. مزايا قواطع دوائر التيار المستمر

✅ مصمم لأنظمة التيار المستمر: قمع ARC فعال للتشغيل الآمن.

✅ ضرورية للمصادر الطلقات المتجددة: شحن شحن الطاقة الشمسية والتخزين و EV.

✅ الموثوقية العالية: أساليب التبريد المتقدمة تضمن الحماية.

4. عيوب قواطع دائرة التيار المستمر

❌ التكلفة الأعلى: التصميمات المعقدة تجعلها أغلى ثمناً من قواطع AC.

❌ المتطلب التكنولوجي: تتطلب قواطع DC عالية الجودة (على سبيل المثال ، HVDC) مواد متقدمة.

رابعا. كيف تختار بين قواطع الدائرة AC و DC؟

النوع الحالي:

طاقة التيار المتردد (الأسرة/الصناعية) → قاطع دائرة التيار المتردد

طاقة التيار المستمر (الطاقة الشمسية/البطارية/EV) → قاطع دائرة التيار المستمر

القدرة كسر:

تحتاج أنظمة DC إلى قواطع أعلى تصنيفًا (على سبيل المثال ، 1000V/20A للطاقة الشمسية).

الشهادات:

Breakers AC: الامتثال لـ IEC 60898 (سكني) أو IEC 60947 (الصناعي).

DC Breakers: تعرف على معايير UL 489B أو IEC 60947-2.

خامسا الاتجاهات المستقبلية

الكسور الهجينة: الجمع بين التبديل الميكانيكي والصلبة الصلبة لتحسين أداء DC.

الميزات الذكية: مراقبة متكاملة للتحكم عن بُعد (على سبيل المثال ، قواطع PV الذكية).

دعم الجهد الأعلى: تقدم تقنية HVDC Breaker للتطبيقات على نطاق الشبكة.

خاتمة

تختلف قواطع دائرة AC و DC بشكل كبير بسبب طبيعة التيارات التي يتعاملون معها. تهيمن قواطع التيار المتردد على الشبكات التقليدية بسبب فعاليتها من حيث التكلفة وموثوقيتها ، في حين أن قواطع DC لا غنى عنها في أنظمة الطاقة المتجددة على الرغم من ارتفاع تكلفتها. يعد اختيار النوع الصحيح أمرًا ضروريًا لضمان السلامة الكهربائية واستقرار النظام.