Защита от пренапрежение за зарядни устройства за електрически превозни средства?
Все още помня обаждането от немски клиент – един удар уби 12 зарядни устройства за електромобили, а сметката за ремонт ме болеше повече от първата ми автомобилна катастрофа.
Да, защита от пренапрежение е жизненоважно за зарядните устройства за електрически превозни средства, защото един-единствен удар от мълния може да изгори захранващи модули, комуникационни платки и DC конектори, чиято подмяна струва хиляди. Всяка седмица изпращам SPD, тествани по IEC, на производителите на зарядни устройства.
Ако знаете къде се появяват пренапреженията и кой SPD е подходящ, можете да намалите времето за престой и да поддържате шофьорите доволни.
Необходима ли е защита от пренапрежение за зарядни устройства за електрически превозни средства?
Разходих се по място в Испания, където едно забиване струваше 16 зарядни устройства и два дни загубени продажби – шофьорите все още споделят лоши отзиви онлайн.
Защитата от пренапрежение е необходима за зарядните устройства за електрически превозни средства, защото бърз пик от 6 kV ще убие захранващите модули, DC контакторите и комуникационните платки, които са скъпи и бавни за подмяна. Монтирам SPD устройства на всяко ново зарядно устройство.
Където Пренапрежение навлиза в зарядно устройство за електрически превозни средства
Зарядното устройство изглежда като голяма метална кутия, но има четири вратички за предпазване от пренапрежения: захранването за променлив ток, изходния кабел за постоянен ток, линията за данни към задната част и антената за 4 G. Мълния може да удари мрежата на 2 км разстояние и все пак да избута 4 kV в клемите за променлив ток. Шофьор, движещ се с гумени гуми, може да внесе статично електричество в щепсела за постоянен ток. Виждал съм 2 kV на шината за постоянен ток само от искра от кола. Ако зарядното устройство споделя захранващо устройство с голям двигател, спирането на двигателя ще избута енергията обратно в същата линия. Всеки път се нуждае от собствена защита.
Какво умира първо в зарядното устройство
Най-слабата част е 12 V DC захранването, което захранва бобината на контактора. То се поврежда при 40 V. Следващото е CAN трансивърът, който комуникира с колата; той се поврежда при 30 V. IGBT захранващият блок е с номинално напрежение 1,2 kV, но се поврежда при 1,6 kV. Един удар в Милано уби и трите на 8 стълба. Сметката беше 28 400 евро плюс два дни загубени продажби. SPD за 90 евро на всяко захранващо устройство щеше да спаси всичко.
Цена на един удар срещу един SPD
| Част за зарядно устройство | Разходи за подмяна | Работни часове | Загубени продажби/ден | Тотален хит |
| 12 V захранване | 180 евро | 1 | 400 евро | 580 евро |
| CAN платка | 220 евро | 2 | 400 евро | 620 евро |
| Захранващ модул | 1800 евро | 4 | 400 евро | 2200 евро |
| Пълно зарядно устройство | 8 000 евро | 8 | 800 евро | 8 800 евро |
| SPD 40 kA | 90 евро | 0,5 | 0 евро | 90 евро |
Таблицата показва, че една повредена част струва повече от десет SPD устройства.
Скрит риск: Гаранцията е невалидна
Повечето производители на зарядни устройства анулират гаранцията, ако на обекта няма SPD в радиус от 10 м. Клаузата е на страница 14 от ръководството, така че много купувачи я пропускат. Когато модулът изгори, производителят иска снимка на панела. Липсата на SPD означава, че няма безплатна замяна. Изпращам на купувачите копие от клаузата и линк към нашия DIN шинен модул. Те добавят частта и запазват гаранцията жива.
Време на работа на сайта и доверие на драйверите
Шофьорите на електрически превозни средства използват приложения, които показват статуса на живо. Ако зарядното ви устройство е офлайн в продължение на два дни, приложението измества сайта ви на дъното на списъка. Посещаемостта намалява с 30%. Един лош удар може да заличи възвръщаемостта на инвестициите на целия сайт. Малкото зарядно устройство поддържа зарядното устройство онлайн и вашата марка в съзнанието на водача.
Имат ли зарядните устройства за електрически превозни средства вградена защита от пренапрежение?
Миналата година отворих десет марки зарядни устройства – половината нямаха нищо повече от предпазител и усмивка.
Повечето зарядни устройства за електрически превозни средства се доставят с основни предпазители и TVS диоди, които се справят само с малки пикове. За истинска мълниеносна енергия е необходим външен SPD, монтиран на захранващото устройство. Аз ги добавям при всяка инсталация.
Какво наистина слага фабриката вътре
Променливотоковата страна обикновено има стъклен предпазител 20 A и метал-оксиден варистор 275 V с размерите на монета. Този MOV може да издържи 1,5 kA веднъж, след което се поврежда. Постояннотоковата страна няма нищо, защото производителят се доверява на колата, за да се защити сама. Комуникационната платка може да има малък TVS диод, добър за 200 W. Директен удар от 40 kA доставя 100 пъти повече енергия. Вградените части действат като предпазен колан при самолетна катастрофа – те помагат, но не спасяват положението.
Таблица на вградените спрямо необходимите
| Път | Фабрична част | Рейтинг на пренапрежение | Реална заплаха | Резултат |
| И ЛН | 20 мм MOV | 1,5 кА | 40 кА | Мъртъв |
| DC + - | Няма | 0 | 10 кА | Мъртъв |
| Комуникационна CAN | TVS 200 W | 200 W | 500 W | Мъртъв |
| Климатик със SPD | 40kA MOV | 40 кА | 40 кА | Жив |
Защо производителите го поддържат леки
Цената и пространството са в основата на правилото. SPD добавя 90 евро и 72 мм на DIN релсата. В ценова война това е достатъчно, за да загубите търга. Производителите се доверяват на електротехника на обекта да добави останалото. Ръководството дори показва схема на свързване с празен слот за SPD. Казвам на купувачите: зарядното устройство е половината от продукта; SPD на обекта е другата половина.
Сертификатът все още изисква външен SPD
Зарядното устройство може да има CE или UL сертификат, но сертифицирането се извършва в чиста лаборатория с комбинирани вълни от 2 kV. Реалната мълния е 6 kV и 40 kA. Тестовата къща знае това, затова пише „необходимо е външно SPD“ в доклада. Копирам този ред в офертата си, така че купувачът да види един и същ текст два пъти. Той добавя частта и двамата спим спокойно.
Какво се случва без защита от пренапрежение за зарядни устройства за електрически превозни средства?
Пазя снимка на разтопен контактор за постоянен ток — шофьорите трябваше да избутват колите си далеч от димящия стълб.
Без защита от пренапрежение, един-единствен удар унищожава захранващите модули, контакторите и комуникационните платки. Зарядното устройство се изключва, драйверите оставят лоши отзиви и губите продажби, докато не пристигнат нови части. Виждам това всеки бурен сезон.
Реален случай: Обект на магистрала в Италия
Двадесет стълба бяха разположени на захранващо устройство на върха на хълм. Мълния удари мрежата на 3 км разстояние. Шипът се прехвърли по въздушната линия и засече всяко зарядно устройство. Всеки DC контактор заваря и основните IGBT транзистори се спукаха. Обектът беше тъмно в продължение на пет дни. Частите струваха 42 000 евро, загубените продажби добавиха 15 000 евро, а операторът плати глоба на пътната администрация. Комплект SPD на стойност 1800 евро щеше да поддържа обекта жив.
Риск от пожар вътре в шкафа
Когато MOV вътре в зарядното устройство се повреди, то може да консумира 100 A, докато главният прекъсвач не се изключи. Топлината разтопява пластмасата и запалва праха. На един обект в Тексас зарядно устройство изгоря до основи. В доклада на пожарната е посочено „късо съединение, предизвикано от пренапрежение“ като причина. Застраховката е отказала изплащане, защото не е монтиран външен SPD. Част за 90 евро е можела да спаси зарядно устройство за 12 000 евро и подслон за 50 000 евро.
Таблица с регистрирани от мен грешки
| Сайт | Зарядни устройства | Разстояние на удара | Загубени части | Дни надолу |
| ИТ за магистрали | 20 | 3 км | 20 платки за постоянен ток | 5 |
| Мол DE | 6 | 1 км | 6 консуматива за променлив ток | 2 |
| Град Великобритания | 4 | 0,5 км | 4 комуникационни табла | 1 |
| С SPD | Всякакви | Всякакви | 0 | 0 |
Негативна реакция на шофьорите и загубени приходи
Шофьорите на електрически превозни средства използват приложения, които показват статуса на живо. Ако публикацията ви е офлайн в продължение на два дни, приложението ви премества в долната част на списъка. Посещаемостта може да спадне с 30%. Един лош удар може да заличи възвръщаемостта на инвестициите на целия сайт. Малкото зарядно устройство (SPD) поддържа зарядното устройство онлайн и вашата марка в съзнанието на шофьора.
Правна експозиция
Някои сайтове имат договори за доставка, които обещават 97% време на работа. Ако пренапреженията ви паднат под тази граница, плащате неустойка. Един оператор плати 8000 евро такси след стачка. Цената на SPD е по-малка от един месец неустойка. Добавям клаузата към писмото си за оферта, така че купувачът да види риска в парично изражение.
Ръководство за защита от пренапрежение за зарядни устройства за електрически превозни средства: Видове SPD и сценарии на приложение?
На всеки обект давам едностранична карта: Тип 1 на захранващото устройство, Тип 2 на зарядното устройство, Тип 3 на комуникационната кутия – просто и безпроблемно.
Използвайте Тип 1 на главната платка за мълнии, Тип 2 на подпанели за зарядни устройства за индуцирани пренапрежения и Тип 3 на комуникационни линии за нисковолтови табла. Изпращам комплектите с етикети, за да не може екипът да ги обърка.
AC захранващо устройство: Тип 1+2 40 kA
Главното разпределително табло е подложено на директни удари. Използваме 40 kA 8/20 µs MOV блок с 25 kA 10/350 µs импулсна тръба в същия корпус. Устройството се захваща при 1.2 kV и е подходящо за 36 mm DIN шина. Добавям визуален флаг и дистанционен контакт. Контактните проводници са свързани към SCADA системата на обекта, така че собственикът да знае кога частта е износена.
Подпанел за зарядно устройство: Тип 2 20 kA
Всеки ред зарядни устройства има собствен прекъсвач. Добавяме 20 kA Тип 2 веднага след прекъсвача. Кабелът към зарядното устройство трябва да остане под 10 м. Ако разстоянието е по-дълго, добавяме още един Тип 3 в основата на зарядното устройство. Частта е щепселна, така че техникът я сменя на живо. Един обект във Франция смени 6 устройства за 15 минути по време на обедна почивка.
DC изход: Тип 2 600 V dc
Кабелът за постоянен ток минава отвън и действа като антена. Използваме 600 V DC тип 2, който се монтира в поликарбонатна кутия на стълба. Частта се захваща при 1,2 kV и може да издържи 20 kA. Свързва се между контактора и контакта на колата. Зеленият светодиод показва OK; червеният означава смяна. Имам на склад 500 броя в Хамбург за доставка на следващия ден.
Таблица със списък за избор по местоположение
| Местоположение | Заплаха | Тип SPD | Спецификация | Монтиране |
| Основна платка | Светкавица | Тип 1+2 | 40 kA 8/20 | DIN шина |
| Ред за зарядни устройства | Индуциран | Тип 2 | 20 kA 8/20 | DIN шина |
| DC изход | Статично | Тип 2 постоянен ток | 20 kA 8/20 | Пощенска кутия |
| Комуникационна линия | Ниско V | Тип 3 | 5 kA 8/20 | RJ45 вход |
Зарядни устройства, сдвоени със слънчева енергия
Някои обекти добавят фотоволтаични панели на покрива. Същият импулс може да удари слънчевата линия и да прескочи до постояннотокова шина на зарядното устройство. Ние използваме постояннотоково SPD от 1000 V на соларния комбиниращ елемент и постояннотоково SPD от 600 V на зарядното устройство. Двете части споделят една и съща заземителна шина, така че напрежението остава еднакво. Продавам двоен пакет с един номер на частта, така че купувачът да не може да забрави едната страна.
Защита от пренапрежение за поддръжка и управление на зарядни устройства за електрически превозни средства?
Давам на всеки сайт контролен списък от пет реда: преглед, кликване, размяна, регистриране, нулиране – всичко е готово за по-малко от две минути.
Поддръжката е лесна: проверявайте светодиодите всеки месец, сменяйте изгорелите касети и регистрирайте датата. Изпращам резервни пакети и дневник, така че екипът на обекта никога да не ме вика за проста смяна.
Визуална проверка всеки месец
Техникът на обекта обикаля реда и брои зелените светодиоди. Червен прозорец означава, че MOV е готов. Той записва серийния номер в дневника и сменя касетата при следващата почивка. Един оператор от Обединеното кралство има 200 поста; обиколката отнема 30 минути и засича 2-3 неработещи устройства всеки месец. Зарядното устройство остава онлайн и водачът никога не вижда повреда.
Дистанционно управление на сигнали за големи обекти
На големите магистрали свързваме сухия контакт на SPD към съществуващата SCADA система. Червена точка на HMI дисплея показва „SPD мъртъв“. От контролната зала ни изпращат имейл, ние изпращаме резервен и техникът го сменя на следващата смяна. Времето за престой намалява от часове на минути. Таксувам допълнително $1,50 за микропревключвателя и спестявам на купувача $500 от загубени продажби.
Таблица на MTTR по дизайн
| Дизайн | Време за размяна | Инструменти | Размяна на живо? | Престой |
| Плъгин | 30 сек. | Няма | Да | Нула |
| Твърдо окабеляване | 10 мин. | Отвертка | Не | 10 мин. |
| Със сигнал | 30 сек. | Няма | Да | Нула |
| Няма резервен | 2 дни | Поръчка + доставка | Не | 48 часа |
Запас от резервни патрони
Предлагам пластмасова кутия, която побира 10 патрона и монтажи в сервизното помещение. Кутията има QR код; техникът го сканира и ние изпращаме пълнителите в същия ден. Един обект използва 6 патрона в бурна година и никога не чака камион. Кутията струва $8 и спестява едно посещение за сервиз на стойност $200.
Брой животи и край на жизнения цикъл
Всеки патрон издържа 20 големи попадения. Добавяме номер отстрани, за да може техникът да регистрира попаденията от измервателния уред на обекта. Когато броят достигне 18, изпращаме нов. Планиращият вижда тенденцията и добавя частта към следващата поръчка. Без бързане, без извънреден труд, без ядосани шофьори.
Заключение
Монтирайте SPD-и тип 1+2+3, проверявайте светодиодите месечно и сменяйте касетите бързо - вашите зарядни устройства остават онлайн и вашите шофьори са доволни.