الفرق الأساسي: تختلف طرق إطفاء القوس-تمامًا.
هذا هو الفرق الأساسي والمميت
يمر التيار المتردد عبر "الصفر" 100 مرة (50 هرتز) أو 120 مرة (60 هرتز) في الثانية-عند هذه النقطة يعود التيار بشكل طبيعي إلى الصفر، وينطفئ القوس من نفسه مثل الشمعة التي انطفأت. تستفيد صمامات الاتصالات من هذه الميزة الطبيعية ويمكنها إطفاء الأقواس بسهولة.
العاصمة ليس لديها أصفار. يبقى اتجاه وحجم التيار كما هو. بمجرد أن تنتج دائرة كهربائية قصيرة قوسًا، سيستمر القوس في الاحتراق والاحتفاظ به. يجب أن تعتمد صمامات التيار المستمر على "القوة الصلبة" الخاصة بها لإجبار القوس على الاستطالة والتبريد والامتصاص-عادةً عن طريق التبخير السريع للذوبان ونشر وامتصاص رمل الكوارتز في الأنبوب. وهذا يعني أن إطفاء قوس التيار المستمر أصعب بكثير ويتطلب طاقة أكبر بكثير من إطفاء قوس التيار المتردد.
قوة القوس: التيار المستمر يفوق التيار المتردد بكثير
نظرًا لأن أقواس التيار المستمر ليست معرضة لخطر الانقراض الطبيعي، فإنها تدوم لفترة أطول وتطلق المزيد من الطاقة. عند نفس مستوى الجهد، ينتج قوس التيار المستمر أكثر من ضعف الطاقة التي ينتجها قوس التيار المتردد. وهذا يتطلب أن تتمتع صمامات التيار المستمر بقابلية أقوى للكسر ومساحة داخلية أكبر لاستيعاب هذه الطاقة واستيعابها، ويكون التصميم مختلفًا تمامًا من حيث الحجم.
الحجم المادي: صمام التيار المستمر أطول بشكل ملحوظ
من أجل توفير مساحة كافية لإطفاء القوس، يكون جسم أنبوب مصهر التيار المستمر أطول بكثير من أنبوب مصهر التيار المتردد المكافئ. تشير تجربة الصناعة إلى أنه مقابل كل زيادة بمقدار 150 فولت في جهد التيار المستمر، يحتاج طول الأنبوب إلى زيادة بحوالي 10 مم. يبلغ حجم أنبوب فتيل التيار المتردد العادي حوالي 292-442 مم، في حين أن أنابيب فتيل التيار المستمر بالطاقة الشمسية 1000 فولت أو حتى 1500 فولت أطول بكثير لتوفير قنوات قوسية كافية ورمل الكوارتز لملء المساحة.
الحشوات والمواد الداخلية: فيوزات DC ثقيلة
في بعض الحالات، لا يتم ملء صمامات التيار المتردد برمل الكوارتز بالداخل، في حين يجب ملء صمامات التيار المستمر الشمسية تقريبًا برمل الكوارتز عالي النقاء- -- وهو الوسط الأساسي لقمع القوس القسري. يمتص رمل الكوارتز الحرارة بسرعة، ويبرد القوس ويحد من انتشاره عند درجات الحرارة المرتفعة.
رابط المصهر مصنوع أيضًا من مواد مختلفة. عادةً ما تستخدم صمامات الطاقة الشمسية DC مصهور الفضة بسبب نقطة انصهاره الدقيقة وسرعة التبخير السريعة للغاية، والتي يمكن أن تكمل عملية الذوبان بالمللي ثانية، مما ينتج بخارًا معدنيًا كافيًا لتحسين تأثير التبريد القوسي. عادةً ما تستخدم صمامات التيار المتردد العادية سبائك الزنك أو النحاس وتتطلب سرعة ودقة أقل.
مستوى السرعة الخاص: gPV هي ميزة فريدة من نوعها لـ PV DC.
تتمتع صمامات التيار المتردد العادية بسرعتها المقدرة الخاصة (على سبيل المثال gG، وgL، وaM، وما إلى ذلك)، في حين أن صمامات التيار المستمر الشمسية لها سرعة مقدرة محددة -gPV) (استنادًا إلى معايير IEC 60269-6/UL 2579). ويعني هذا المستوى أنه يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع ظروف عمل متطرفة في وقت واحد:
تيار الدائرة القصيرة-: يصل التيار إلى ذروته بالميكروثانية ويتطلب ذوبانًا سريعًا للغاية؛
الحمل الزائد المستمر: يرتفع التيار ببطء ويتطلب تشغيله بشكل موثوق خلال ثوانٍ إلى دقائق.
لم يتم تصميم السرعة المقدرة لصمامات التيار المتردد العادية للسيناريوهات الكهروضوئية التي تتطلب السرعة والاستقرار.
مستوى الجهد: الجهد الجانبي للتيار المستمر أعلى بكثير من جهد التيار المتردد المنزلي
تتراوح مصاهر التيار المتردد العادية بين 250 فولت و690 فولت، بينما تتراوح مصاهر الطاقة الشمسية DC بين 1000 فولت تيار مستمر و1500 فولت، وتتجه الصناعة نحو 2000 فولت تيار مستمر. هذا ليس مجرد فرق كمي، ولكنه يعني أيضًا أنه على جانب التيار المستمر، يجب إكمال المصهر بجهد أعلى، وقد تم تحسين متطلبات العزل ومسافة الزحف وقابلية الكسر في جميع المجالات.
ثابت الوقت: معلمة اختيار فريدة للتيار المستمر
في دوائر التيار المتردد، يحدد شكل موجة التيار نفسه خصائص الحماية ويكون الاختيار بسيطًا نسبيًا. ومع ذلك، في التيار المستمر، يعتمد معدل الزيادة في تيار العطل على نسبة الحث إلى المقاومة للنظام (أي ثابت الزمن T=L/R). تؤثر هذه المعلمة بشكل مباشر على السرعة التي يصل بها تيار العطل إلى ذروته وما إذا كان المصهر يمكنه قطع تيار العطل قبل الذروة. يجب أن يتضمن اختيار منصهر التيار المستمر للطاقة الشمسية ثابت الوقت في الحساب، وهو ليس اعتبارًا على الإطلاق بالنسبة لصمام التيار المتردد.
القدرة على التكيف البيئي: الصمامات الكهروضوئية أكثر "قوة"؛
في حين أن صمامات التيار المتردد التقليدية تُستخدم بشكل شائع في صناديق التوزيع الداخلية، فإن صمامات التيار المستمر الشمسية تتعرض للعناصر لفترات طويلة من الوقت ويجب أن تكون قادرة على الصمود:
درجات الحرارة القصوى (-40 درجة إلى +90 درجة )
رطوبة عالية، تآكل ضباب الملح
الشيخوخة فوق البنفسجية
التمدد والانكماش المتكرر الناتج عن اختلاف درجات الحرارة أثناء النهار؛
لذلك، عادةً ما تستخدم الصمامات الكهروضوئية أغلفة سيراميكية أو مواد -مثبطة للهب مثل PA66، والتي توفر مستويات أعلى بكثير من الحماية ومقاومة الطقس مقارنة بصمامات التيار المتردد التقليدية.
هل يمكن استبدالهم؟
لا تقم أبدًا باستبدال مصهر التيار المستمر بمصهر التيار المتردد. إن قدرة التبريد القوسي لصمامات التيار المتردد ليست كافية للتعامل مع قوس التيار المستمر. في حالة حدوث دائرة كهربائية قصيرة واستمر القوس في الاحتراق، فقد ينفجر المصهر أو تشتعل فيه النيران. يمكن أن يؤدي IGBT الخاص بالعاكس إلى إتلاف الكابل أو حتى إشعاله على الفور.
ومن ناحية أخرى، في حين يمكن استخدام صمامات التيار المستمر في دوائر التيار المتردد (نظرًا لأن إطفاء التيار المتردد أسهل)، إلا أنه يتم الإفراط في استخدامها، وأكثر تكلفة، وقد لا تتطابق خصائصها الزمنية-التيارية مع أنظمة التيار المتردد.
