שמירה מפני עומס חשמלי היא קריטית בטעינה בעוצמה גבוהה. מטען ה-7kW 32A לרכב חשמלי משתמש במנגנוני הגנה כפולים והתואמים לתקנים כדי למנוע כשלים קатаסטרופיים במהלך פעילות.
מסכי זרם ו퓨וזים פועלים כהגנה הראשית שלנו מפני זרימת זרם מוגברת מדי במערכות חשמל. הם מנתקים את החשמל כמעט מיידית ברגע שמגיעים לסף מסוים. מסכי זרם מגנטיים תרמיים פועלים בשני אופנים למעשה. החלק המגנטי מופעל במהירות רבה מאוד במקרה של קצר פתאומי שבו הזרם מגיע לפחות לשלוש פעמים הערכים הנורמליים שלו. בינתיים, הרכיב התרמי מגיב לאט יותר אך מתמודד עם מצבים שבהם יש זרימה מתמשכת של זרם מוגבר מדי. כשמדובר בטען של 32 אמפר, מרבית המומחים ממליצים להשתמש במעגלים של 40 אמפר במקום. זה עוקב אחר ההנחיות של IEC 60364-5-52 שאומרות בעיקר שנשאיר שולי בטחון מסוימים לעיבורי תנודות נורמליים. אם הגנות אלו לא קיימות, החוטים עלולים להתחמם במהרה. הבידוד מתחיל להתפרק לאחר רק מספר דקות של זרם מוגבר, מה שעלול לגרום לבעיות חמורות בהמשך הדרך.
עקבות של סטנדרט IEC 61851 משמעה הגדרת תגובות אבטחה מדויקות בקנה מידה רחב. הסטנדרט מגדיר נקודות ניתוק ספציפיות בגובה כ-110 עד 125 אחוז מהזרם הנומינלי. קחו לדוגמה עמדת טעינה של 32 אמפר. מפסקי החשמל חייבים לפעול לפני שמגיעים ל-41 אמפר כאשר יש צורכנות חשמל מתמשכת, וזאת בתוך מגבלות זמן מסוימות. הגנה זו עובדת הן על ציוד הטעינה עצמו והן על מערכות ניהול הסוללות ברכב החשמלי, שיכולות להיפגע בקלות. ברוב יצרני הציוד כיום החלו להשתמש במה שנקרא 'בקרת זרם דו-שלבית'. זה עוזר להבחין בין שיאי זרם קצרים, כמו למשל בזמן שהרכב מבצע חילוף מידע עם עמדת הטעינה בתהליך ההפעלה, לבין בעיות אמיתיות בהן זורם מדיידית זרם מוגבה לאורך זמן ממושך.
| פרמטר הגנה | דרישת IEC 61851 | מטרה |
|---|---|---|
| תגובת עומס יתר | 125% מהזרם הנומינלי | מניעת דחיסת מוליכים |
| ניתוק קצר | 5ms ב≥300% זרם | הסרת סיכוני הבזק קשת |
| סיבולת מתמשכת | +5% יציבות זרם | מבטיח אספקה מתמשכת ובטוחה של 7 קילוואט |
טעינת מצב 3 דורשת זרימת זרם רציפה של 32A דרך ציוד הטעינה של רכב חשמלי לאורך תקופות ארוכות, מעבר להיקף שעבורו בנויים רוב מערכות החשמל בمنازלים. מדידת זרם מדויקת בסביבות ±0.5% היא הכרחית כאן, ובהישג יד לרוב באמצעות חיישני אפקט הל המאפשרים למשרתים לנטר את המצב בזמן אמת תוך חסימת תנודות הרשת המטרידות. אם אין דיוק זה, משהו קטן כמו עליית זרם של 2A הנמשכת רק חצי שעה עלולה להעלות את חום הכבלים בכמעט 40 מעלות צלזיוס, לפי תקני הבטיחות החשמלית של ארגון Electrical Safety First בממלכה המאוחדת, ובכך לגרום למסגרת הבידוד להנתך. ביצוע המדידות נכון הוא ההבדל המשמעותי בהבטחת תפוקה יציבה של 7 קילוואט ללא סיכון לבטיחות או לקיצור חיי השרת בעתיד.
תרמיסטורים מסוג NTC, שפירושם מקדם טמפרטורה שלילי, עוקבים אחר הטמפרטורות הפנימיות, במיוחד בסביבת מודולי האלקטרוניקה והמחברים שבהם יש נ tendency להצטברות חום. המערכת עוקבת מקרוב אחר הרגע שבו החלקים מתחילים לחמום יותר מדי, בדרך כלל מעל לערך של כ-85 מעלות צלזיוס. בשלב זה, החיישנים מופעלים ומכבים את תהליך הטעינה מיידית. זהו מצב שונה מהחזקת חיישן יחיד במקום מסוים, מכיוון שמספר נקודות במערכת זוכות לאיתור כתמים חמים לפני שהם הופכים לבעיה. יצרנים בודקים את כל תכונות הבטיחות הללו לפי התקנים שנקבעו על ידי IEC 62955 למקרים של הר unranning תרמי, כדי לוודא שהכל פועל כראוי בתנאים מציאותיים.
לפי תקן EN 61851-1 Приложение D, מרבית המטענים המודרניים יפחיתו את תפוקתם לכ-28 אמפר ברגע שטמפרטורת הסביבה עולתה על 35 מעלות צלזיוס. זה מייצג הפחתה של כ-12.5% שמונעת חימום יתר של המכשיר ונותנת לו לפעול בבטחה. מה הסיבה להסתגלות המובנית הזו? ובכן, היא עוזרת ללחום בהתהוות של חום לאורך זמן. מה זה אומר מבחינה מעשית? ציוד בעל חיים ארוכים יותר! מחקרים מסוימים מציעים שהמוצר יכול לשרת כ-30% יותר זמן כאשר התכונה הזו פעילה. בנוסף, היא מונעת מתכלולי החשמל מלהתקלקל מוקדם מדי. תחנות טעינה contemporaries מבצעות את כל החישובים הללו בזמן אמת באמצעות תוכנה מיוחדת ומנגנוני בקרה שפותחו במיוחד למטרות ניהול תרמי.
למניעת הלם חשמלי במטעני רכב חשמלי מסוג 7 קילוואט 32 אמפר, מנגנוני ניטרול זרם שאריתי (RCD) מהווים תפקיד קריטי. דגמים טיפוסיים מסוג A מזהים זרמי דליפה של זרם חילופין (AC), אך כשמדובר ברכבים חשמליים, אנו צריכים פתרון טוב יותר. כאן נכנסים למשחק RCD מסוג B, שכן הם יכולים לזהות את תקלות ה-DC הממותגים שהופכות פנימיים בסוללות של רכב חשמלי.ieu 61851 דורשת בפועל את התכונה הזו, מאחר שאם דליפת DC לא תזוהה מעבר ל-6 מיליאמפר, יש סיכון ממשי להלם חשמלי. כיום, ברוב המטענים החדשים מסוג 7 קילוואט מגיע כבר מוגן פנימי מסוג B כציוד סטנדרטי. כלומר, אינן נדרשות שכבות 보안 נוספות, והמשתמשים מקבלים הגנה מתמדת לאורך כל שעת הטעינה ב-32 אמפר, ללא דאגה מחוסרי תקיפה.
בדיקת מערכת הgrounding באופן קבוע מונעת הצטברות חשמל מסוכנת במעטפות הציוד. התקני מדידה מודרניים לרציפות ארקות מודדים את התנגדות החוט מאות פעמים בכל שניה, בהתאם לטכנולוגיית המיקרו-אום מטר. מערכות אלו יכבות אוטומטית את הפעילות אם ההתנגדות עולתה על 0.3 אום לפי תקן EN 50620. מודלים מתקדמים יותר יכולים לזהות בעיות בבליטות לפני שהן הופכות לחמורות, ולזהות ירידות מתחת לאומגה אחד עם תגובה מהירה מ-1 מילישנייה. זה חשוב במיוחד להתקנות שפועלות ב-32 אמפר, בהספקים של עד 7 קילוואט ללא הפסק. תוכנה חכמה משווה כל הזמן את שינויי המתח מחוץ לטווח הנורמלי (+/- 10%) עם דפוסי דליפה ידועים. פעולה זו עוזרת למנוע אזעקות שווא, תוך כדי שמירה על הגנה גם מפני תקלות קשת קטנות ביותר, כבר מ-5 מיליאמפר.
מערכות המיקרו-מעבדים שבפנימיות מטעיני ה-7 קילוואט 32 אמפר של ימינו ממשיכות לבדוק ללא הרף את רמות הזרם והמתח, מדגימות אותם 1,000 פעמים בשנייה באמצעות חיישני האפקט של הול שעליהם דיברנו. כאשר משהו משתבש – למשל קפיצה חדה שגדולה או קטנה מ-5% מהדרישה של 32 אמפר, או אם המתח יורד מתחת ל-207 וולט במערכות סטנדרטיות של 230 וולט – מערכות חכמות אלו מזהות את התקלה ו מגיבות תוך 100 מילישניות בלבד. תגובה מהירה שכזו מנצחת בקלות את המסננים המכניים הישנים, ועוצרת תהליכים מסוכנים לפני שהם מתחילים. גם מבחנים בעולם האמיתי תומכים בכך; לפי דוחות ה-IEC משנת שעברה, עיצובים בעלי תגובה מהירה הפחיתו את כמות שרפות החשמל בכמעט 94%. ויותר מכך, טכנולוגיית זיהוי תבניות מאפשרת למטענים לזהות בעיות אפילו מוקדם יותר, ולאתר את הסימנים המזהירים של קשת חשמלית ובעיות בארקון הרבה לפני שהן הופכות לסיכון בטיחותי חמור.
| פרמטר ניטור | סף זיהוי | פעולת תגובה |
|---|---|---|
| תנודתיות זרם | ±5% מדרגת ה-32A | הגבלת זרם |
| שינוי מתח | ±10% מהנומינלי | השהיית טעינה |
| חתימות קשת | 8mA RMS | כיבוי מיידי |
תהליך הטעינה נעצר באופן אוטומטי בכל פעם שמתרחשים חריגות ממגבלות חשובות. כאשר התנגדות הבידוד ירדה מתחת ל-1 מגה-אוהם, זה בדרך כלל מצביע על חדירת מים במקום מסוים או על התדרדרות של חלקים, מה שיכול להוביל לסיכוני דליקות חשמליים. אם המתחים משתנים בצורה קיצונית מערכים נורמליים, למשל עולים מעל 253 וולט או יורדים מתחת ל-207 וולט, המערכת מכבה את עצמה לחלוטין כדי להגן על מטען והמערכת החשמלית של הרכב. שני הדרכים העיקריות לזיהוי תקלות אלו עוקבות אחר התקנים התעשייתיים שנקבעו על ידי IEC 62196, ובבדיקות בשטח בשנת 2024 התברר שהן מנעו סיכונים בכ-96 אחוז מהמקרים. בכל פעם שמתחילים בתהליך טעינה, בדיקות מיוחדות בודקות את יעילות ההארה על ידי שליחת אותות מתח קטנים מתחת ל-12 וולט. המערכת ממשיכה לבדוק את ההתנגדות כל הזמן במהלך פעילותה, ותפסיק את האספקה מיידית אם תתגלה כל סכנה. מעגלים מיוחדים בודקים את רמות המתח כל 20 מילישניות כדי למנוע חימום יתר במקרה של עליה פתאומית במתח.
בעולם הסטנדרטים הבינלאומיים קיימות חוקים בנוגע לבטיחות חשמלית, במיוחד ביחס לתקנים כמו IEC 60364-5-52 משנת 2019 ו-BS 7671:2018. ההנחיות אומרים בבירור כי כשמדובר בעומסים מתמשכים, עלינו להקפיד על כלל ירידה של 80%. כלומר, אם מישהו רוצה להתקין מטען במהירות של 32A לרכב חשמלי, יש צורך במעגל של 40A שמוקדש לכך בלבד. כשמהנדסים מריצים מודלים תרמיים על חומרה זו, הממצאים שהם מקבלים הם די דרמטיים. אם כבלים נחושת בגודל 6 ממ"ר יועמסו עד לקיבולת המלאה שלהם של 32A ללא שארית טול, הטמפרטורה עשויה לעלות ביותר מ-15 מעלות צלזיוס. לאורך זמן, הצטברות החום הזו פוגעת בצורה משמעותית בבליטת הכבל. לפני כל עבודה של שדרוג, חשמלאים חייבים לבדוק תמיד מהו המקום הפנוי שנותר בלוח הפצה המרכזי. התעלמות מהשלב הזה עלולה להוביל למגוון בעיות בעתיד, כולל פעימות חוזרות של מפסקים, נזק הדרגתי מוליכי החיווט, ובמקרה הגרוע ביותר – כישלון בבדיקות התאמה חובה במהלך בדיקות רשמיות.
לפי תקני EN 50620:2017, ציוד חייב לכלול מונים לזרם שאריות (RCMs) המסוגלים לגבות שינויים קטנים כמו פלוס או מינוס 30 מיליאמפר. התקן גם כן מחייב מערכות יציבות מתח בזמן אמת שמונעות את יציבות הפלט החשמלי בתוך טווח של עשרה אחוזים מהרמות הנורמליות במהלך תהליכי טעינה. ליישומים מתקדמים, מפסקים לזרם שאריות עם הגנה על חשמל יתר (RCBOs) יכולים לזהות מסלולים של דליפה מתפתחת גם כאשר הם מתפתחים בקצב איטי יותר משלושה מיליאמפר לשנייה. כאשר התנגדות הבידוד ירדה מתחת למגה-אום אחד, מערכות הניטור נכנסת לפעולה ומכביתות את הפעילות תוך קצת יותר ממאה מילישניות. תכונות הבטיחות המשולבות הללו עוזרות למנוע מצבים מסוכנים כמו הלם חשמלי וסכנות של שריפות במהלך תנודות מתח ברשת. מה שהופך את הגישה הזו לחכמה במיוחד הוא הדרך בה היא מ previa כפילויות של פונקציות שכבר קיימות במכשירי זרם שאריות מסוג B ובמערכות ניטור תרמיות נפרדות, ויצירת עיצוב מערכת כללי יעיל יותר.
דרישות עיקריות להסכמה:
| תכונה לבטיחות | סף | זמן תגובה |
|---|---|---|
| יציבות המתח | ±10% תנודות | <200מ"ש |
| התנגדות בידוד | <1 מגה-אומן | <100ms |
| זיהוי דליפת אדמה | אי-איזון של 30 מ"א | <300ms |
מומלץ להשתמש במעגל של 40A לטעינת 32A כדי לספק כרית ביטחון לתנודות זרם רגילות ולמנוע חימום יתר.
RCD מסוג B יכול לזהות דליפת DC פועמת שאינה נתפסת על ידי RCD מסוג A סטנדרטי, ונותן הגנה משופרת מפני סיכוני התחשמלות ביישומי טעינת EV.
תפוקת הטעינה מופחתת כאשר טמפרטורת הסביבה עולתה מעל 35°C בהתאם ל-EN 61851-1 תוסף D, מה שמונע חימום יתר ומחזק את חיי הציוד.
כיבוי אוטומטי מתרחש כאשר נמצאים גבולות קריטיים, כגון התנגדות בידוד שנופלת מתחת למגה-אוーム אחד או תנודות מתח משמעותיות, כדי להבטיח בטיחות גם לרכב וגם למטען.
EN
