Protejarea împotriva suprasarcinilor electrice este esențială în cazul încărcării de putere mare pentru vehicule electrice. Încărcătorul EV 7kW 32A utilizează mecanisme de protecție redundante și conforme cu standardele pentru a preveni defectele catastrofale în timpul funcționării.
Întrerupătoarele automate și siguranțele fuzibile acționează ca principală protecție împotriva unui curent prea mare care circulă prin sistemele electrice. Acestea întrerup alimentarea aproape instantaneu atunci când sunt depășite anumite limite. Întrerupătoarele termomagnetice funcționează de fapt în două moduri. Partea magnetică intervine foarte rapid în cazul scurtcircuitelor bruște, unde curentul crește la cel puțin de trei ori față de valoarea normală. Între timp, aspectul termic acționează mai lent, dar gestionează situațiile în care există un curent prea mare care circulă în mod continuu. Atunci când se lucrează cu un încărcător de 32 A, majoritatea experților recomandă utilizarea circuitelor de 40 A. Aceasta urmează recomandările din IEC 60364-5-52, care stipulează că trebuie să lăsăm un anumit spațiu pentru fluctuațiile normale. Dacă aceste protecții nu sunt instalate, firele pot supraîncălzi foarte repede. Izolația începe să se deterioreze după doar câteva minute de curent excesiv, ceea ce duce la probleme serioase pe termen lung.
Respectarea standardelor IEC 61851 înseamnă obținerea unor răspunsuri corecte privind siguranța pe tot parcursul procesului. Ce face de fapt standardul este să stabilească puncte specifice de declanșare la aproximativ 110-125 la sută din nivelurile normale ale curentului. Luați ca exemplu un încărcător de 32 amperi. Întrerupătoarele automate trebuie să intre în acțiune înainte de atingerea valorii de 41 amperi atunci când există o solicitare continuă de putere, totul în anumite limite de timp. Această protecție funcționează atât pentru echipamentul de încărcare în sine, cât și pentru sistemele delicate de management al bateriilor vehiculelor electrice, care pot fi ușor deteriorate. Majoritatea producătorilor au început astăzi să utilizeze ceea ce numesc monitorizare duală a curentului. Aceasta ajută la diferențierea vârfurilor scurte ale cererii de putere, cum ar fi atunci când autoturismele schimbă informații în timpul pornirii, de probleme reale în care prea multă electricitate curge prin sistem pentru perioade lungi.
| Parametru de protecție | Cerință IEC 61851 | Scop |
|---|---|---|
| Răspuns la suprasarcină | 125% din curentul nominal | Prevenirea degradării conductorului |
| Declanșare la scurtcircuit | 5 ms la ≥300% curent | Eliminați riscurile de arc electric |
| Toleranță continuă | +5% stabilitate a curentului | Asigurați livrarea sigură și continuă de 7kW |
Încărcarea în Modul 3 necesită un flux continuu de 32A prin echipamentul de încărcare al vehiculelor electrice pe perioade lungi, ceea ce depășește cu mult ceea ce majoritatea sistemelor electrice casnice sunt construite să suporte. Măsurarea precisă a curentului, în jurul valorii ±0,5%, este esențială aici, fiind realizată de obicei cu senzori Hall care permit operatorilor monitorizarea condițiilor în timp real, filtrând în același timp perturbările neplăcute ale rețelei. Dacă această precizie lipsește, chiar o supracurentă mică de 2A care durează doar jumătate de oră ar putea crește temperatura cablurilor cu aproape 40 de grade Celsius conform standardelor UK Electrical Safety First, putând duce la topirea straturilor de izolație. Realizarea corectă a acestor măsurători face toată diferența pentru menținerea unei ieșiri constante de 7kW fără a pune în pericol siguranța sau a reduce durata de viață a echipamentului pe termen lung.
Termistorii NTC, care înseamnă coeficient negativ de temperatură, monitorizează temperatura internă, mai ales în jurul modulelor de electronică de putere și al conectorilor unde căldura tinde să se acumuleze. Sistemul urmărește atent momentul în care componentele încep să se încălzească prea mult, de regulă peste aproximativ 85 de grade Celsius. În acel moment, senzorii intervin și opresc imediat procesul de încărcare. Aceasta diferă de situația în care există doar un singur senzor undeva, deoarece mai multe puncte din întregul sistem detectează zonele fierbinți înainte ca acestea să devină probleme. Producătorii testează toate aceste funcții de siguranță conform standardelor stabilite de IEC 62955 pentru scenariile de tip „thermal runaway”, asigurându-se că totul funcționează corespunzător în condiții reale de utilizare.
Conform standardului EN 61851-1 Anexa D, majoritatea încărcătoarelor moderne vor reduce ieșirea la aproximativ 28 de amperi atunci când temperatura ambientală depășește 35 de grade Celsius. Aceasta reprezintă o reducere de aproximativ 12,5%, menținând astfel funcționarea în siguranță a dispozitivului. Motivul acestei reglări integrate? De fapt, ajută la combaterea acumulării treptate a căldurii. Ce înseamnă acest lucru în practică? Echipamente cu durată mai lungă de viață! Unele studii sugerează că produsele pot dura cu aproximativ 30% mai mult atunci când această funcție este activă. În plus, previne degradarea prematură a materialelor de izolație. Stațiile de încărcare actuale gestionează toate aceste calcule în timp real prin intermediul unui software special și al unor mecanisme de control dezvoltate în mod specific pentru gestionarea termică.
Pentru prevenirea electrocutării în cazul încărcătoarelor electrice de 7 kW 32 A pentru vehicule electrice, dispozitivele diferențiale (RCD) joacă un rol esențial. Modelele standard de tip A detectează curenții de scurgere AC obișnuiți, dar atunci când vine vorba de vehicule electrice, avem nevoie de ceva mai bun. Aici intervin RCD-urile de tip B, deoarece pot identifica defecțiunile pulsatorii DC care apar în convertoarele de putere ale VE. Standardul IEC 61851 impune de fapt această funcție, deoarece dacă scurgerea DC nu este observată peste 6 miliamperi, există un risc serios de electrocutare. Majoritatea încărcătoarelor noi de 7 kW sunt echipate acum în mod standard cu protecție integrată de tip B. Aceasta înseamnă că nu mai sunt necesare straturi suplimentare de siguranță, iar utilizatorii beneficiază de o protecție continuă pe întreaga durată de o oră a încărcării la 32 A, fără a se îngrijora de eventuale goluri în acoperirea de siguranță.
Verificarea regulată a sistemului de împământare previne acumularea periculoasă de electricitate în carcasele echipamentelor. Dispozitivele moderne de monitorizare a continuității legării la pământ măsoară rezistența cablului de sute de ori pe secundă, bazându-se pe tehnologia micro-ohmmetrului. Aceste sisteme vor opri automat funcționarea dacă rezistența depășește 0,3 ohmi conform standardului EN 50620. Modelele mai performante pot detecta problemele de izolație înainte ca acestea să devină grave, identificând scăderi sub 1 megaohm cu răspunsuri mai rapide de un milisecundă. Acest lucru este foarte important pentru instalațiile care funcționează la 32 amperi, unde nivelurile de putere ating 7 kilowați fără întrerupere. Software-ul inteligent compară constant schimbările de tensiune în afara limitelor normale (+/- 10%) cu modele cunoscute de scurgeri. Acest lucru ajută la evitarea alarmelor false, oferind totodată protecție împotriva defectelor prin arc electric chiar și la curenți de doar 5 miliamperi.
Sistemele cu microprocesor din interiorul încărcătoarelor actuale de 7kW 32A verifică în mod constant nivelurile de curent și tensiune, eșantionându-le de 1.000 de ori pe secundă prin senzorii cu efect Hall despre care am vorbit. Când ceva nu este în regulă — de exemplu, atunci când apare o creștere bruscă peste sau sub 5% din valoarea nominală de 32A, sau dacă tensiunile scad sub 207 volți în instalațiile standard de 230V — aceste sisteme inteligente detectează imediat problema și reacționează în doar 100 de milisecunde. O asemenea reacție rapidă le depășește cu mult pe cele ale releelor mecanice clasice, oprind reacțiile în lanț periculoase înainte ca acestea să înceapă. Testele din lumea reală confirmă acest lucru; conform rapoartelor IEC din anul trecut, proiectele rapide reduc incendiile electrice cu aproape 94%. Iar lucrurile devin și mai bune, deoarece tehnologia de recunoaștere a modelelor permite acestor încărcătoare să detecteze probleme chiar mai devreme, identificând semnele caracteristice ale arcului electric și ale problemelor de împământare mult înainte ca acestea să devină pericole serioase pentru siguranță.
| Parametru monitorizat | Prag de Detectare | Acțiune de răspuns |
|---|---|---|
| Fluctuație curent | ±5% din valoarea nominală de 32A | Limitare curent |
| Variația tensiunii | ±10% din valoarea nominală | Pauză încărcare |
| Semnături de arc | 8mA RMS | Oprire instantanee |
Procesul de încărcare se oprește automat ori de câte ori sunt depășite limite importante. Când rezistența de izolație scade sub 1 megaohm, acest lucru înseamnă de obicei că apa pătrunde undeva sau că anumite componente încep să se uzeze, ceea ce poate duce la șocuri periculoase. Dacă tensiunile se abat prea mult de la nivelurile normale, de exemplu depășind 253 de volți sau scăzând sub 207 volți, sistemul se oprește complet pentru a proteja atât încărcătorul, cât și sistemele electronice ale mașinii. Aceste două metode principale de detectare a problemelor respectă standardele industriale stabilite de IEC 62196, iar testele din lumea reală din 2024 au arătat că ele au prevenit pericolele în aproximativ 96 la sută dintre cazuri. De fiecare dată când începe încărcarea, teste speciale verifică eficiența legării la pământ prin trimiterea unor semnale de tensiune foarte mici, sub 12 volți. Sistemul continuă să verifice rezistența în mod constant în timpul funcționării și va întrerupe alimentarea imediat dacă observă ceva care pare nesigur. Circuite speciale verifică nivelurile de tensiune la fiecare 20 de milisecunde pentru a preveni supraîncălzirea atunci când tensiunile cresc neașteptat.
Lumea standardelor internaționale a stabilit reguli privind siguranța electrică, analizând în mod specific documente precum IEC 60364-5-52 din 2019 și BS 7671:2018. Aceste ghiduri stipulează în esență că, atunci când se lucrează cu sarcini continue, trebuie respectată o regulă de reducere a curentului la 80%. Asta înseamnă că dacă cineva dorește să instaleze un încărcător pentru vehicule electrice de 32A, are nevoie de fapt de un circuit dedicat de 40A numai pentru acesta. Când inginerii efectuează modele termice asupra acestor sisteme, rezultatele sunt destul de semnificative. Dacă cablurile de cupru de 6mm pătrați sunt solicitate la capacitatea maximă de 32A fără a lăsa acel spațiu suplimentar, temperatura poate crește cu mai mult de 15 grade Celsius. Pe termen lung, acumularea acestor temperaturi afectează grav izolația cablurilor. Înainte ca orice lucrare de modernizare să fie efectuată, electricienii ar trebui întotdeauna să verifice ce spațiu mai este disponibil în tabloul electric principal. Omitearea acestui pas ar putea duce la diverse probleme ulterioare, inclusiv declanșări frecvente ale întrerupătoarelor automate, deteriorarea progresivă a conductoarelor electrice și, cel mai grav, eșuarea în verificările obligatorii de conformitate la inspecții.
Conform standardelor EN 50620:2017, echipamentele trebuie să includă monitoare de curent rezidual (RCM) capabile să detecteze modificări chiar și de plus sau minus 30 de miliamperi. Standardul prevede, de asemenea, sisteme de stabilitate a tensiunii în timp real care mențin puterea de ieșire stabilă într-un interval de zece la sută față de nivelurile normale în timpul proceselor de încărcare. Pentru aplicații avansate, întrerupătoarele de curent rezidual echipate cu protecție la supracurent (RCBO) pot identifica traseele incipiente de scurgere chiar dacă acestea evoluează la rate mai lente de trei miliamperi pe secundă. Atunci când rezistența de izolație scade sub un megaohm, sistemele de monitorizare intervin și opresc funcționarea în puțin peste o sută de milisecunde. Aceste caracteristici combinate de siguranță contribuie la prevenirea unor situații periculoase, cum ar fi electrocutările și posibilele incendii în timpul fluctuațiilor de tensiune din rețea. Ceea ce face ca această abordare să fie deosebit de inteligentă este faptul că evită repetarea funcțiilor deja integrate în dispozitivele de tip B pentru curent rezidual și în configurațiile separate de monitorizare termică, creând astfel o soluție mai eficientă din punct de vedere al proiectării sistemului.
Cerințe cheie privind conformitatea:
| Caracteristică de siguranță | Prag | Timp de răspuns |
|---|---|---|
| Stabilitatea tensiunii | ±10% fluctuație | <200ms |
| Rezistența la izolație | <1 MΩ | < 100 ms |
| Detectare scurgere la pământ | dezechilibru de 30 mA | <300ms |
Un circuit de 40A este recomandat pentru un încărcător de 32A pentru a oferi un tampon în cazul fluctuațiilor normale ale curentului și pentru a preveni supraîncălzirea.
RCD de tip B pot detecta scurgerile de curent continuu pulsatoriu pe care RCD-urile standard de tip A nu le pot detecta, oferind o protecție sporită împotriva riscurilor de electrocutare în aplicațiile de încărcare pentru vehicule electrice (EV).
Rezultatele încărcării sunt reduse atunci când temperaturile ambiante depășesc 35°C conform anexei D din EN 61851-1, ceea ce ajută la prevenirea suprîncălzirii și prelungește durata de viață a echipamentului.
Oprirea automată are loc atunci când sunt detectate limite critice, cum ar fi o rezistență de izolație care scade sub 1 megaohm sau fluctuații semnificative de tensiune, asigurând astfel siguranța atât pentru vehicul, cât și pentru încărcător.
EN
