دليل قواطع الدوائر المصغرة للتيار المستمر في الأنظمة الشمسية

قاطع الدائرة المستمر هو قاطع دوائر صغير مصمم لقطع التحميلات الزائدة والقصور الدائرة المستمرة المباشرة ضمن نطاق الجهد والتيار والحدود الكهربائية والقطبية وقيود التركيب المحددة. في نظام كهروضوئي شمسي، الجهاز المناسب يعتمد على الدائرة الفعلية وتعليمات الشركة المصنعة. لا يستبدل قاطع الدائرة المستمر تلقائيًا PV fuse أو switch-disconnector أو جهاز الحماية من زيادة الجهد أو تصميم الحماية الكامل.

بالنسبة للمهندسين والمثبتين وفرق المشتريات، فإن النقطة الأولية العملية هي تحديد مكان وجود القاطع، والظروف الكهربائية التي يجب أن يتحملها، وأي وظائف حماية متجاورة تنتمي إلى أجهزة أخرى.

ما هو قاطع دائرة مصغر للتيار المستمر؟

يُشير مصطلح MCB إلى قاطع الدائرة الصغير. وهو جهاز حماية مُصمم ومُقيَّم خصيصًا للدوائر والتيار المستمر، وعادة ما يتم تركيبه داخل تجميع التوزيع أو صندوق تجميع كهروضوئي أو ترتيب معدات مماثلة.

وتتمثل وظائفه الأساسية في الحماية في الآتي:

• الحماية من التحميل الزائد يستجيب للتيار المستمر الذي يستمر فوق الظروف التشغيلية المحددة للجهاز.
• الحماية من القصر يستجيب لخلل قادر على إنتاج تيار يجب على القاطع أن يقطعها بأمان.

لا يمكن تحديد أي من هاتين الدالتين من المظهر الفيزيائي وحدهما. تحدد تقييم الجهد المستمر للمنتج، والتقييم الحالي، والقدرة على القطع، والتكوين القطبية، وتعليمات التركيب ما إذا كان القاطع المحدد مناسبًا للدائرة المحددة.

يصف مصطلح «صغير» فئة وتنسيق المنتج. لا يعني ذلك أن القاطع يمكنه قطع أي مصدر تيار مستمر بأمان، ولا يجعل رقم أمبير أكبر تقييم جهدًا غير مناسب مقبولاً.

لماذا أنظمة الكهروضوئي تتطلب قواطع دوائر ذات تصنيف تيار مستمر

يُنشئ التيار المباشر تحديًا مختلفًا للقطع المفاجئ مقارنةً بالتيار المتردد. يمر شكل الموجة المتردد بصفير الصفر بشكل منتظم؛ بينما لا يوفر التيار المستمر هذا الانتقال الطبيعي للتيار الصفر. عندما تفتح اتصالات القاطع تحت الحمل أو العطل، فإن القوس الناتج يحتاج إلى نظام اتصال وتنظيم إطفاء مناسبين للتطبيق الفعلي للتيار المستمر.

وبالتالي، لا يمكن اعتبار القاطع المُصنَّف للجهد المتردد مناسبًا لنفس الجهد المستمر دون افتراضات. يمكن للمنتج أن يحمل تصنيفات التيار المتردد والمستمر، ولكن يجب أن يكون تصنيف التيار المستمر مُحددًا بوضوح ويطبق على التكوين المُختار.

تضيف الألواح الشمسية تعقيدًا إضافيًا: يتقلب جهد السلسلة مع الظروف التشغيلية. يقوم المصممون بتقييم أعلى جهد متوقع للمصفوفة باستخدام طريقة الحساب المطبقة للمشروع، وبيانات الجهد المفتوح للوحدة، ومعامل درجة الحرارة، ودرجة الحرارة الدنيا للتصميم. يجب أن يتناسب تصنيف التيار المستمر ذي الصلة للقاطع المُختار مع نتيجة المشروع هذه.

لا يوجد مُضاعِف واحد، أو ترتيب قطبية، أو تسمية نظام مُحددة يمكن أن يحل هذا الفحص لكل ولاية قضائية. تهم الوثائق الخاصة بالوحدة، واللوائح المثبتة، وتصميم المشروع، وتعليمات الجهاز.

أين يتم استخدام قواطع MCB للتيار المستمر في نظام طاقة شمسية

يمكن لتركيب الطاقة الشمسية أن يتضمن عدة مواقع دوائر تيار مستمر متميزة. فإن حقيقة أن قاطع الدائرة مناسب لموقع واحد لا يثبت ملاءمته لكل موقع آخر.

دوائر سلسلة كهروضوئية

قد تتطلب السلاسل الفردية حماية من زيادة التيار اعتمادًا على تصميم النظام، والقدرة المحتملة للتيار العكسي، وقيود الوحدة، وخصائص الموصل، والقواعد التركيبية المعمول بها. حيث تكون الحماية مطلوبة، يجب أن يكون الجهاز المحدد مناسبًا لخدمة الطاقة الشمسية ويتم تنسيقه بشكل صحيح مع الوحدات والموصلات.

تستخدم بعض التصميمات أنظمة مصهور كهروضوئية مخصصة بدلاً من قواطع MCB للتيار المستمر DC. يتم اتباع الاختيار بناءً على دراسة الحماية الخاصة بالمشروع بدلاً من تفضيل عالمي لجهاز واحد.

دوائر صندوق تجميع كهروضوئي

تجمع الموصلات الكهروضوئية تجمع العديد من دوائر السلسلة ويمكن أن تدخل متطلبات حماية مختلفة في المدخلات المجمعة والمخرجات المجمعة. يجب أن يكون قاطع الدائرة داخل التجمع متوافقًا مع موقعه الفعلي وظروف الحاوية والتجميع والسلوك المتاح للعطل.

دليلنا إلى ما الذي تفعله علبة تجميع كهروضوئية تشرح حدود التجميع، بينما دليل اختيار علبة تجميع كهروضوئية يعالج التنسيق الأوسع للحاوية والنظام.

دوائر تيار مستمر على جانب العاكس

يمكن أن تتطلب الدائرة بين معدات المصفوفة والعاكس التبديل أو العزل أو الحماية من زيادة التيار وفقًا لبنية النظام ومتطلبات محلية. لا يمكن استبدال هذه الوظائف ببعضها البعض: لا يصبح القاطع متوافقًا كعازل مجرد لأنه يحتوي على مقبض تشغيل.

يجب أن تظل حدود الدخل الخاصة بالعاكس، وتجميع نقاط الطاقة القصوى، وتخطيط الموصلات، ومتطلبات الشركة المصنعة جزءًا من التقييم.

دوائر تخزين الطاقة بالبطاريات

تعتبر تخزين الطاقة بالبطاريات تطبيق تيار مستمر آخر، ولكن يمكن أن يختلف التيار العطل المتاح وسلوك المصدر بشكل كبير عن سلسلة PV. لا ينبغي نقل قاطع مناسب لمصفوفة الدائرة إلى دائرة بطارية دون التحقق من مساهمة البطارية الفعلية في التيار العطل، والتقييم المقنن للقطع، والموافقة على التطبيق.

تعد هذه الميزة مهمة بشكل خاص في الأنظمة الهجينة، حيث يمكن أن توجد العديد من الأنظمة الفرعية للتيار المستمر داخل تثبيت واحد مع القيام بمهام حماية مختلفة.

تقييم تصنيفات قواطع الدوائر الكهربائية المستمرة والخصائص الفنية

مراجعة ورقة بيانات مفيدة تفصل الخصائص التي يجب أن تمتلكها القاطع من معلومات المشروع المطلوبة لضمان صحة تلك الخصائص.

الجهد التشغيلي المستمر المقنن

عنوان على مستوى السلسلة مثل “حتى 1000 فولت تيار مستمر” يصف عائلة المنتج، وليس تقييم كل قاطع دائرة في تلك العائلة. قد يكون للتكوين أحادي القطب أو ثنائي القطب أو رباعي القطب حدود أو ترتيبات مطلوبة مختلفة.

يجب مطابقة التكوين المرتب المحدد بدقة مع أعلى جهد محسوب لدوائرها. لا تستنتج طريقة اتصال من صورة المنتج أو افترض أن الأقطاب يمكن توصيلها في أي ترتيب متسلسل.

التيار المقنن

يجب أن تتوافق تصنيف تيار القاطع مع تصميم الدائرة، وقدرة الموصل، والأهداف الواقية، والظروف التشغيلية المحددة. يمكن أن تؤثر درجات الحرارة المحيطة بالحاوية المرتفعة أو الأجهزة الواقية المجمعة على التطبيق العملي.

لا يعني تصنيف تيار أعلى تلقائيًا حماية أفضل. يمكن أن يقوض التكبير الزائد التنسيق الذي من المفترض أن يوفره القاطع.

قدرة القطع

يصف قدرة القطع قدرة انقطاع الخطأ أثناء عطل، ولا تعني التيار التشغيلي المستمر. يمكن أن يكون للقاطع تصنيف أمبير مناسب، ولكنه غير مناسب إذا تجاوز التيار العطل المتوقع قدرته الموثقة على الانقطاع.

هنا، يجب فصل سلوك مصدر الطاقة الشمسية وسلوك مصدر البطارية بعناية خاصة. تحقق من التيار العطل المتاح في الموقع الفعلي للدائرة الكهربائية بدلاً من نقل الافتراضات بين الأنظمة الفرعية.

تكوين القطبية والقطبية

يؤثر عدد الأقطاب على كيفية تكوين الجهاز داخل نظام التيار المستمر المحدد. يعتمد ما إذا كان موصل واحد، أو عدة موصلات، أو ترتيب واقي محدد يجب تبديله على تصميم النظام، واللوائح التركيبية المعمول بها، وتعليمات الشركة المصنعة.

وبالمثل، فإن "القطبية الحرة" هي خاصية مُوثقة من قبل الشركة المصنعة، وليست سببًا لتجاهل مخطط الأسلاك المحدد. تتطلب الأجهزة الاتجاهية اهتمامًا خاصًا بظروف الاتصال المحددة.

خصائص التقطع وظروف الحاوية

قد تقدم عائلات المنتجات خصائص انطلاق مختلفة، ولكن الاختيار المناسب يعتمد على سلوك الدائرة التشغيلية وأخطاء التشغيل. تؤثر الظروف الحرارية، والتركيب، ونهايات الأسلاك، وبناء الحاوية أيضًا على التطبيق الكامل.

لمزيد من الشرح لعائلات الأجهزة الواقية، راجع دليل لوحدات القاطع الرئيسية (MCBs)، ووحدات القاطع متعددة العقد (MCCBs)، ووحدات القاطع ثلاثية الأطراف (RCCBs)، ووحدات القاطع ذات العقد الواقية (RCBOs).

أنواع قواطع الدوائر المستمرة المستخدمة في التطبيقات الشمسية

يتم تمييز قواطع الدوائر المستمرة بشكل شائع حسب عدد الأقطاب، ونطاق التيار، والتكوين الكهربائي للجهد، وخصائص التوصيل، والتطبيق المقصود للمعدات.

يمكن أن يكون قاطع الدائرة المصغر ذو التيار الأقل مناسبًا لسلسلة أو دائرة معدات موثقة، في حين أن قاطع الدائرة المصغر ذي التيار الأعلى قد يعالج متطلبات توزيع أو مخرجات مجمعة مختلفة. يجب التحقق من هذا التمييز لا يزال ضد الجهد، ومستوى الخطأ، تنسيق الحماية، وتعليمات الجهاز.

توجد منتجات حساسة للقطبية وخالية من القطبية أيضًا. التمييز المفيد ليس ما إذا كانت موضع الطرف يبدو مريحًا؛ بل ما إذا كانت وثائق المنتج الدقيقة تسمح بتوجيه المصدر والتطبيق قيد الدراسة.

عندما يتجاوز التطبيق قدرة التيار، الجهد، أو قدرة القطع الموثقة لقاطع الدائرة، فقد يكون من الضروري تقييم قاطع الدائرة المصنوعة من مادة مطورة للتيار المستمر. الفئة وحدها لا تثبت الملائمة: التقييمات الكهربائية الفعلية والانسجام المتبقي أمر حاسم.

قاطع MCB للتيار المستمر مقارنة بأجهزة الحماية الشمسية للتيار المستمر

تظهر عدة مكونات بالقرب من بعضها البعض في تجميع PV، بينما تؤدي وظائف مختلفة. اختيار بينها يبدأ بوظيفة مطلوبة بدلاً من شكل الجهاز.

منتجات مصاهر التيار المستمر الكهروضوئية و مفاتيح عزل التيار المستمريجب تقييمها وفقًا لوظائفها الخاصة بدلاً من اعتبارها بدائل قابلة للتبادل لمفتاح عزل التيار المستمر DC.

الحماية من ارتفاع الجهد هي وظيفة منفصلة. جهاز الحماية من زيادة الجهد يحد من الجهد الزائد المؤقت ضمن نطاقه المحدد؛ فهو ليس قاطع دائرة ولا يلغي الحاجة إلى تصميم متكامل للحماية من زيادة التيار.

معايير والحدود المتوافقة

يُجيب النقاش المناسب بشأن المعايير على ثلاثة أسئلة منفصلة: ما الذي تغطيه المعيار، وما هو المنتج أو التركيب الذي ينطبق عليه المعيار، وما هي الأدلة الموجودة للجهاز المحدد الذي تم شراؤه.

IEC 60947-2

IEC 60947-2:2024يُعالج قواطع الدوائر داخل نطاقه المنشور لتقطيع وتبديل التيار المنخفض، بما في ذلك التطبيقات التي تعمل بالتيار المستمر المحددة. إنه مرجع قياسي مهم لتقييم قواطع الدوائر الصناعية.

ومع ذلك، فإن الإشارة إلى هذا المعيار لا تثبت كل قاطع دوائر في كتالوج الشركة المصنعة. تحقق من الطراز المحدد، والإصدار القابل للتطبيق، والوثائق الخاصة بالمنتج، والأدلة التجريبية، والمتطلبات السوقية ذات الصلة.

IEC 60898-2

IEC 60898-2:2016يحدد هذا النظام الكهروضوئي نطاقات الجهد المستمر المحددة، ويطبق على قواطع الدوائر للاستخدامات المنزلية المشابهة مع نطاق التيار المستمر والكهربائي المحدد. تحدد الحدود المقاسة للجهد المستمر نطاقًا أضيق من الجهد العالي الذي غالبًا ما يرتبط به معدات PV ذات الجهد الأعلى.

لذلك، فإن الإشارة إلى IEC 60898-2 بمفردها لا تثبت أن قاطع الدوائر مناسب للدائرة الكهروضوئية بجهد 1000 فولت أو 1200 فولت. يجب مطابقة المعيار الفعلي، ونطاق المنتج، والتكوين المحدد مع التطبيق الفعلي.

تطبيقات UL وأمريكا الشمالية

قد تتضمن المشاريع في أمريكا الشمالية فئات منتجات UL ذات الصلة، ومتطلبات معدات PV، وشروط التسجيل، والتزامات التعليمات البرمجية التركيبية.شهادة نظام كهروضوئي متوازن ويوفر دليل تحديد علامات قاطع الدائرةيوضح لماذا تكون العلامات والتصنيف التطبيقي مهمين.

هذه الموارد تشرح الإطار؛ فهي لا تثبت أن قاطع الدائرة VIOX المحدد يحمل تصنيف UL. اطلب الشهادة أو دليل التسجيل الدقيق المتحكم فيه دائمًا عند الحاجة إلى ذلك في مشروع.

كيفية البدء في اختيار قاطع MCB للتيار المستمر

يمكن تقليل مراجعة المواصفات الأولية إلى ستة فحوصات مرتبطة:

1. الجهد:حدد الجهد المستمر الأقصى المتوقع للدائرة باستخدام طريقة المشروع ذات الصلة.
2. التيار:حدد تيار تصميم الدائرة والتعاون المطلوب بين الموصل وحماية التيار.
3. قدرة القطع:يُحدد التيار العطل المحتمل في الموقع الفعلي للتركيب.
4. القضبان:تأكد من الترتيب المُوثق المطلوب للنظام واللوائح التركيبية المعمول بها.
5. القطبية:تحقق من اتجاه المصدر، وعلامات الجهاز، ورسم التوصيل الدقيق المُعد من قبل الشركة المصنعة.
6. الأدلة:تأكد من المعيار المنتج ذي الصلة، ومتطلبات السوق، وظروف التشغيل، والوثائق الفنية المنظمة.

تحدد هذه القائمة المراجعة المعلومات التي يجب على المصمم جمعها؛ فهي ليست إجراء تخطيط شامل أو إذن لتشغيل تكوين غير مُدقَّق. لمقارنة أوسع على مستوى المعدات، استمر في كيفية اختيار الحماية الكهربائية لنظام DC شمسي.

عائلات قواطع الدوائر الكهربائية المستمرة VIOX

تنشر VIOX عائلات متعددة الوحدات لقواطع الدوائر الكهربائية المستمرة، والتي توفر نقاط بداية مفيدة لتقييم النماذج. البيانات أدناه هي سقف لمستوى العائلة المنشورة، وليست وعدًا بأن كل ترتيب للقطب يحمل نفس التقييم.

يصف المصنع هذه العائلات بأنها خالية من قطبية، ولكن هذا الوصف لا يلغي تعليمات الأسلاك المنظمة الفعلية الخاصة بها. وبالمثل، لا تحدد الجهد الأعلى للعائلة المنشورة جهدًا مسموحًا به لتكوين سلكي ذي قطب واحد، قطبين، أو أربعة قطبين.

واصل بحثك في حماية دوائر التيار المستمر

استخدم أرشيف مقالات قواطع التيار المستمر للاطلاع على موارد فنية ذات صلة، ودليل حماية دوائر التيار المستمر في الأنظمة الشمسية لقرارات التنسيق بين الأجهزة، ودليل اختيار صندوق التجميع الكهروضوئي للتنسيق على مستوى التجميعة.

بعد تحديد الدائرة والجهد والتيار ومستوى العطل والسوق، راجع مجموعة قواطع دوائر التيار المستمر من VIOX واطلب الوثائق المعتمدة للتكوين المطلوب عبر sales@vioxsolar.com.