В комплекте с электромобилем поставляется портативное зарядное устройство. Оно позволяет заряжать аккумуляторы автомобиля от розетки в гараже, подземной парковке или в других местах, где нет стационарной зарядной станции.
На первый взгляд, такая зарядка надежна и безопасна: производители автомобилей предусмотрели такой способ и сами подготовили оборудование. Но это опасное заблуждение.
В мощных стационарных зарядных станциях обязательно присутствуют дополнительные устройства, которые защищают как человека от поражения электрическим током, так и входные цепи питания автомобиля от выхода из строя.
В портативных зарядных устройствах встроенной системы защиты нет.
Несмотря на то, что у них намного меньше мощности, чем в стационарных станциях, это не значит, что они не являются источником опасности. Особенно это актуально для объектов в сетях с плохим качеством электроэнергии, например, в сельской местности.
Если вы планируете регулярно заряжать свой автомобиль от переносного зарядного устройства, стоит обеспечить место зарядки дополнительной защитой. АО «Хакель» разработало решение для этой цели - щиток защиты зарядных устройств электромобилей.
Щиток защиты зарядных устройств электромобилей — это полноценный распределительный узел, который обеспечивает безопасность, надежность и долговечность всей системы зарядки. Он соединяет домашний ввод с зарядным устройством или переносной зарядкой. В стандартной комплектации в нем установлены следующие элементы: УЗО, автоматические выключатели, УЗИП/УЗМ. Но в зависимости от условий эксплуатации могут входить и дополнительные элементы.
Разберем, из каких компонентов состоит щиток защиты зарядных устройств и какие функции они выполняют.
Защита человека от поражения электрическим током - УЗО
Это самый важный элемент с точки зрения безопасности человека. Зарядка электромобиля — это длительный процесс, который может проходить во влажной или пыльной среде с повышенным риском повреждения изоляции.
УЗО сравнивает ток, ушедший в автомобиль, с током, вернувшимся обратно. Если возникает разница, значит, ток «уходит» в землю через человека или поврежденную изоляцию. В таком случае УЗО отключает цепь за доли секунды.
Подбор УЗО
Для зарядок электромобилей обычного УЗО типа A, которое реагирует только на переменный ток, недостаточно. Современные зарядные станции и бортовые зарядные устройства автомобилей могут генерировать постоянные пульсирующие токи утечки. Для защиты от них необходимо использовать УЗО типа В. Этот тип реагирует на переменный, пульсирующий и сглаженный постоянный ток утечки, что обеспечивает максимальную защиту в сложных условиях эксплуатации.
Для точного подбора УЗО по номинальному току и чувствительности рекомендуется обратиться к специалисту, который учтёт характеристики конкретного зарядного устройства и требования нормативных документов.
При заказе щитка защиты зарядных устройств электромобилей в АО «Хакель» мы просим заказчиков заполнить опросный лист и указать технические характеристики вашего зарядного устройства и параметры электросети. На основании этих данных наши специалисты подберут или разработают необходимую модель щитка.
Защита от перегрузок и короткого замыкания - автоматические выключатели
Автоматический выключатель защищает кабель от возгорания при превышении номинального тока. Например, если вы по ошибке подключите зарядку к тонкому удлинителю или в цепи возникнет короткое замыкание. Номинал автомата подбирается под сечение кабеля и мощность зарядного устройства:
- 3,7 кВт (1 фаза, 16А): Автомат на 20А, кабель от 3x2,5 мм².
- 7,4 кВт (1 фаза, 32А): Автомат на 40А, кабель 3x6 мм².
- 10,0 кВт (3 фазы, 16А): Автомат на 16А, кабель 5x4 мм².
- 21,1 кВт (3 фазы, 32А): Автомат на 40А (3P), кабель от 5x6 мм² .
Для стабильной работы рекомендуется использовать автоматы класса C, а не B. Автоматы класса C имеют более высокую устойчивость к кратковременным пусковым токам трансформаторов зарядных станций.
Защита от скачков напряжения - УЗИП/УЗМ
Это самый недооцененный, но критически важный элемент щитка защиты зарядных станций электромобилей.
Зарядные станции содержат чувствительную электронику. Импульсные перенапряжения или перепады напряжения в сети могут вывести из строя как зарядку, так и бортовой зарядный модуль автомобиля, ремонт которого может стоить сотни тысяч рублей.
УЗИП защищают оборудование от импульсных перенапряжений. Они делятся на классы испытаний согласно тому, какие импульсы перенапряжения выдерживает устройство (ГОСТ IEC 61643-11-2013).
Выбор конкретного типа УЗИП для оптимальной защиты зарядного устройства и электромобиля в целом, рекомендуется поручить специалистам по защите от импульсных перенапряжений.
УЗМ или РМ отключает зарядку при выходе напряжения за допустимые пределы. Например, при обрыве нуля, когда напряжение в сети резко возрастает. Это наиболее частая причина выхода из строя зарядных станций в частном секторе.
Стабилизация напряжения - стабилизатор/ИБП
Если напряжение в вашей сети падает ниже 200В или поднимается выше 250В, то УЗИП и УЗМ не помогут — зарядка будет постоянно отключаться, а электроника будет работать в некорректном режиме.
Стабилизатор поддерживает стабильное выходное напряжение независимо от входного.
Мощность стабилизатора должна быть минимум на 20-30% выше мощности зарядного устройства. Например, для зарядки 7,4 кВт необходим стабилизатор 10 кВт.
Дополнительные и специализированные функции
В зависимости от условий эксплуатации, в щиток могут быть добавлены элементы, указанные в нормативных документах (ПУЭ):
- Разделительный трансформатор. Если мощные зарядные устройства будут работать с некачественной проводкой и заземлением, ПУЭ (п. 4.4.10) рекомендует подключать их через разделительный трансформатор. Это гальванически развязывает цепи автомобиля от уличной сети, исключая риск поражения током и защищая оборудование.
- Контроль изоляции (УКИ). В крупные зарядные станции для автомобилей встраивают устройства постоянного контроля сопротивления изоляции. Как только изоляция кабеля или зарядки начинает "стареть" и сопротивление падает, система подает сигнал или отключает линию до того, как произойдет авария.
Итоговая схема: какие элементы должны быть в качественном и безопасном щитке для зарядки электромобилей?
В общем случае щиток для домашней зарядки, особенно в условиях частного дома или старого жилого фонда, должен включать следующие модули:
Специалисты АО «Хакель» разработали типовые варианты щитков для зарядных станций на 220 и 380 В в минимально необходимой комплектации:
Рабочее напряжение Uo = 230 В АС, ток нагрузки от IL = 16 А, тип системы заземления - TN-S.
Мощность зарядной станции от Р = 3.5 кВт.
Размеры: 200*300*155 мм.
Рабочее напряжение Uo = 380 В АС, ток нагрузки от IL = 32 А, тип системы заземления - TN-S.
Мощность зарядной станции от Р = 12 кВт.
Размеры: 300*300*210 мм
По запросам заказчиков мы можем расширить функционал стандартных щитков, добавив в него необходимые компоненты. Для того, чтобы внести свои пожелания, необходимо заполнить опросный лист.
Узнать больше о стандартных моделях щитков для зарядных станций можно на сайте К2.
Важные практические советы
- Не экономьте на кабеле. Кроме мощности зарядного устройства на выбор сечения кабеля влияет его длина. Чем длиннее кабель, тем большее сечение должен иметь кабель.
- Качественное заземление. Зарядная станция и автомобиль не будут работать или будут работать аварийно без качественного заземления. Запрещается делать «перемычку» с нуля (PEN) в розетке — это смертельно опасно.
Щиток защиты зарядных устройств электромобилей — это не просто «автомат и розетка», а комплексная система защиты. Правильно спроектированный щиток защищает от утечки тока, импульсных перенапряжений, при необходимости стабилизирует напряжение и делает эксплуатацию зарядного устройства полностью безопасной.