Заштита од електричних прекомерних оптерећења је од кључног значаја приликом пуњења EV на високом напону. Пуњач EV 7kW 32A користи редундантне, стандардима одобрене заштитне механизме како би спречио катастрофалне кварове током рада.
Сигурносни прекидачи и осигурачи представљају наш први начин заштите од превелике струје која протиче кроз електричне системе. Они искључују напајање практично одмах чим се прелазе одређене границе. Термомагнетни прекидачи заправо функционишу на два начина. Магнетни део реагује веома брзо на изненадне кратке спојеве, где струја скочи на најмање троструку номиналну вредност. С друге стране, термални део реагује спорије, али се бави ситуацијама у којима претерана струја тече континуирано. Када је реч о нечему као што је пуњач од 32 А, већина стручњака препоручује коришћење кола од 40 А. Ово следи упутства из стандарда IEC 60364-5-52, који у основи каже да треба оставити одређени простор за нормалне флуктуације. Међутим, ако ове заштите нису на месту, жице се могу прегрејати веома брзо. Изолација почиње да се распада већ након неколико минута протока прекомерне струје, што доводи до озбиљних проблема у будућности.
Пратење стандарда IEC 61851 значи постизање одговарајућих сигурносних реакција на свим нивоима. Овај стандард заправо утврђује специфичне тачке искључења око 110 до 125 процената нормалног нивоа струје. Узмимо случај 32-амперног пуњача као пример. Сигурносни прекидачи морају да реагују пре него што се достигне 41 ампер при сталном протоку струје, све у одређеним временским оквирима. Ова заштита важи како за опрему за пуњење, тако и за деликатне системе управљања батеријама електричних возила који се лако могу оштетити. Већина произвођача данас користи такозвано двостепено праћење струје. Ово помаже да се разликују кратки скокови потрошње енергије, попут оних када возила размењују податке при покретању, од стварних проблема када превише струје стално протиче кроз систем у продуженом временском периоду.
| Параметар заштите | IEC 61851 захтев | Циљ |
|---|---|---|
| Реакција на прековремеће | 125% номиналне струје | Спречавање деградације проводника |
| Искључење при кратком споју | 5ms при ≥300% струје | Eliminišite rizike od luka |
| Kontinualna tolerancija | +5% stabilnost struje | Osigurajte sigurnu kontinuiranu isporuku od 7kW |
Punjenje načina 3 zahteva kontinuirani protok struje od 32A kroz opremu za punjenje električnih vozila tokom dugih perioda, što ide daleko iznad onoga što većina kućnih električnih instalacija može da podnese. Precizno merenje struje u rasponu ±0,5% ovde je neophodno, obično se postiže senzorima zasnovanim na Holo efektu koji omogućavaju operatorima praćenje stanja u realnom vremenu i blokiraju smetnje iz mreže. Ako ova preciznost nije prisutna, čak i preopterećenje od samo 2A koje traje svega pola sata može povećati temperaturu kabla skoro za 40 stepeni Celzijusovih, prema standardima britanske organizacije Electrical Safety First, što potencijalno može dovesti do topljenja izolacionih slojeva. Tačno merenje pravi razliku u održavanju stabilnog izlaza od 7kW bez kompromisa za sigurnost ili skraćivanja veka trajanja opreme.
NTC термистори, чији назив потиче од Negative Temperature Coefficient (негативни температурни коефицијент), прате унутрашњу температуру, нарочито у близини модула енергијских електроника и прикључака где се топлота често накупља. Систем пажљиво прати када делови почну да се превише загревају, обично изнад око 85 степени Целзијуса. У том тренутку, сензори активирају прекид поступка пуњења. Ово се разликује од коришћења само једног сензора на неком месту, јер више тачака широм система детектују тачке прегревања пре него што постану проблем. Произвођачи тестирају сва ова безбедносна подешавања према стандардима IEC 62955 за сценарије топлотног пробијања, осигуравајући исправан рад у реалним условима.
Према стандарду EN 61851-1 Пролог D, већина савремених пуњача ће смањити излаз на око 28 ампера чим температура околине пређе 35 степени Целзијуса. То представља смањење од приближно 12,5%, што омогућава безбеднији рад уређаја изнутра. Разлог за овакву уграђену регулацију? У ствари, помаже у спречавању топлотних накупа са временом. Шта то практично значи? Дужи век трајања опреме! Неке студије указују да производи могу трајати око 30% дуже када је ова функција активна. Поред тога, спречава превремено распадање изолационих материјала. Данашње станице за пуњење обављају све ове прорачуне у реалном времену коришћењем посебног софтвера и контролних механизама развијених управо са циљем управљања топлотом.
Kod sprečavanja udara struje kod tih 7kW 32A punjača za električna vozila, uređaji za zaštitu od preostale struje ili RCD-ovi imaju ključnu ulogu. Standardni modeli tipa A detektuju uobičajene AC struje curenja, ali kada je reč o električnim vozilima, potrebno je nešto bolje. Upravo tu dolaze u obzir RCD-ovi tipa B, jer mogu da uoče one izazovne pulsirajuće DC kvarove koji se dešavaju unutar pretvarača snage električnih vozila. Standard IEC 61851 zapravo zahteva ovu funkciju, jer ako se curenje DC struje ne primeti iznad 6 miliampera, postoji ozbiljan rizik od elektrošoka. Većina novijih 7kW punjača sada dolazi sa ugrađenom zaštitom tipa B kao standardnom opremom. To znači da više nisu potrebni dodatni slojevi zaštite, a korisnici dobijaju kontinuiranu zaštitu tokom celog sata punjenja na 32A, bez brige o prazninama u pokrivenosti zaštitom.
Редовна провера система за уземљење спречава опасно накупљање струје у кућиштима опреме. Савремени уређаји за надзор континуитета уземљења мере отпор жице стотинама пута у секунди, користећи технологију микроомметара. Ови системи аутоматски искључују рад ако отпор премаши 0,3 ома, у складу са стандардом EN 50620. Напреднији модели могу открити проблеме са изолацијом пре него што постану озбиљни, детектујући пад отпора испод 1 мегаома са реакцијом бржом од једног милисекунде. Ово је посебно важно за системе који раде на 32 ампера, где нивои снаге достигну 7 киловата непрестано. Паметни софтвер стално упоређује измене напона ван нормалних опсега (+/- 10%) са познатим обрасцима цурења струје. То помаже да се избегну лажни аларми, а и даље обезбеђује заштиту чак и од малих кварова узрокованих луком, са струјама слабим као 5 милиампера.
Микропроцесорски системи унутар данашњих 7кВ 32А пуњача стално прате нивое струје и напона, узоркујући их 1.000 пута у секунди кроз Хол-ове сензоре о којима смо причали. Када нешто крене наопако — на пример, када дође до наглог скока изнад или испод 5% од 32А номинала, или ако напон падне испод 207 волти у стандардним 230В системима — ови паметни системи то детектују и реагују у року од свега 100 милисекунди. Таква брза реакција јасно надмашује старе механичке релеје, спречавајући те опасне ланчане реакције пре него што и крену. Ово потврђују и практични тестови; према извештајима IEC-а са прошле године, брзи системи смањују појаву електричних пожара за чак 94%. А још боље је то што технологија препознавања образаца омогућава пуњачима да детектују проблеме још раније, препознајући карактеристичне знакове луковања и проблема са уземљењем дуже пре него што постану озбиљна безбедносна ризика.
| Параметар надзора | Prag detekcije | Радња одговора |
|---|---|---|
| Флуктуација струје | ±5% од номиналне вредности од 32A | Ограничавање струје |
| Варијација напона | ±10% од номиналне вредности | Пауза у пуњењу |
| Каркатеристике лука | 8mA RMS | Тренутно искључивање |
Процес пуњења се аутоматски зауставља кад год се прекораче важне границе. Када отпор изолације падне испод 1 мегаома, то обично значи да вода пронире негде или да делови почињу да се хабе, што може довести до опасних удара струје. Ако напон знатно одступа од нормалних нивоа, на пример ако пређе 253 волта или падне испод 207 волта, систем се потпуно искључује како би се заштитили како пуњач тако и електронски системи аутомобила. Ова два главна начина откривања проблема придржавају се индустријских стандарда које је установио IEC 62196, а тестови у пракси из 2024. показали су да спречавају опасности у око 96 процената случајева. Сваки пут када неко започне пуњење, посебни тестови проверавају ефикасност уземљења тако што пропуштају слабе напонске сигнале испод 12 волта. Систем стално прати отпор током рада и одмах искључује напајање ако икада детектује нешто што изгледа небезбедно. Посебна електронска кола проверавају нивое напона сваких 20 милисекунди како би се спречило прегревање у случају непредвиђеног скока напона.
Свет међународних стандарда установио је правила о електричној безбедности, посебно у вези са документима као што су IEC 60364-5-52 из 2019. године и BS 7671:2018. Ови водичи у основи наводе да када је реч на сталним оптерећењима, морамо да поштујемо правило снижења капацитета од 80%. То значи да ако неко жели да инсталира пуњач за електрично возило од 32А, заправо му је потребна 40А струјна кола искључиво посвећена томе. Када инжењери изврше термално моделовање ових система, резултати су прилично показиви. Ако се бакарни каблови попречног пресека од 6мм² нагоне до максималних 32А без додатног марџина, температура може порасти више од 15 степени Целзијуса. Током времена, ово накупљање топлоте значајно утиче на изолацију каблова. Пре него што се започне било какав рад на надоградњи, електричари увек треба да провере колико простора је доступно у главном распоредном панелу. Прескакање овог корака може довести до разних проблема у будућности, укључујући често испадање осигурача, постепено оштећење проводника каблова и најгоре од свега, неуспех приликом обавезних провера у складу са прописима током инспекција.
Према стандардима EN 50620:2017, опрема мора укључивати мониторе струје неправилног повратка (RCM) способне да детектују промене чак и од плус/минус 30 милиампера. Стандард такође предвиђа системе за стабилност напона у реалном времену који одржавају стабилан излазни напон у оквиру десет процената нормалних нивоа током поступка пуњења. За напредније примене, прекидачи струје неправилног повратка са заштитом од вишеструке струје (RCBO) могу открити развој путева цурења чак и када се развијају брзином споријом од три милиампера у секунди. Када отпор изолације падне испод једног мегаома, системи за надзор активирају се и искључе рад у року од стотинак милисекунди. Ове комбиноване сигурносне карактеристике помажу у спречавању опасних ситуација попут електричних удара и потенцијалних пожара током флуктуација напона у мрежи. Оно што овакав приступ чини посебно паметним је то што се избегава понављање функција које су већ уграђене у Type B уређаје за струју неправилног повратка и одвојене термалне надзорне конфигурације, чиме се постиже ефикаснији дизајн целокупног система.
Кључни захтеви за усклађеност:
| Безопасна карактеристика | Предњи праг | Време одговора |
|---|---|---|
| Стабилност напона | ±10% флуктуација | <200ms |
| Отпорност изолације | < 1 МΩ | < 100 мс |
| Откривање губитка на земљи | небаланса од 30 mA | <300ms |
Препоручује се 40A коло за 32A пуњач како би се обезбедио простор за нормалне флуктуације струје и спречило прегревање.
Type B RCD-ови могу детектовати пулсирајући DC губитак који стандардни Type A RCD-ови не могу, чиме се омогућава побољшана заштита од ризика електричног удара у применама пуњења електромобила.
Izlazno punjenje se smanjuje kada ambijentalna temperatura pređe 35°C prema EN 61851-1 Dodatak D, što pomaže u sprečavanju pregrevanja i produžava vek opreme.
Automatsko isključenje se dešava kada se otkriju kritične granice, kao što je otpornost izolacije ispod 1 megaoma ili značajne fluktuacije napona, čime se osigurava bezbednost vozila i punjača.