Защита от скачков напряжения для зарядных устройств электромобилей?
Я до сих пор помню звонок от немецкого клиента — один удар молнии вывел из строя 12 зарядных устройств для электромобилей, и счет за ремонт обошелся мне дороже, чем моя первая автомобильная авария.
Да, защита от перенапряжения Это крайне важно для зарядных устройств для электромобилей, поскольку один удар молнии может вывести из строя силовые модули, платы связи и разъемы постоянного тока, замена которых обойдется в тысячи долларов. Я еженедельно отправляю протестированные по стандарту IEC устройства защиты от перенапряжения производителям зарядных устройств.
Если вы знаете, куда поступают импульсы тока и какой датчик положения дроссельной заслонки подходит, вы можете сократить простои и обеспечить удовлетворенность водителей.
Необходима ли защита от скачков напряжения для зарядных устройств для электромобилей?
Я осмотрел участок в Испании, где один инцидент стоил 16 зарядным устройствам и двух дней потерянных продаж — водители до сих пор оставляют негативные отзывы в интернете.
Защита от перенапряжения необходима для зарядных устройств для электромобилей, поскольку быстрый скачок напряжения в 6 кВ может вывести из строя силовые модули, контакторы постоянного тока и платы связи, которые дорого и долго заменяются. Я устанавливаю устройства защиты от перенапряжения на каждое новое зарядное устройство.
Где Взрывной разряд проник в зарядное устройство для электромобилей.
Зарядное устройство выглядит как большой металлический ящик, но у него четыре отсека для защиты от скачков напряжения: источник переменного тока, выходной кабель постоянного тока, линия передачи данных к блоку управления и антенна для 4G. Молния может ударить в сеть на расстоянии 2 км и все равно подать 4 кВ на клеммы переменного тока. Водитель, едущий на резиновых шинах, может занести статическое электричество в разъем постоянного тока. Я видел 2 кВ на шине постоянного тока только от искры от автомобиля. Если зарядное устройство использует один фидер с большим электродвигателем, то остановка двигателя будет возвращать энергию обратно в ту же линию. Каждому пути нужна своя защита.
Что первым умирает внутри зарядного устройства?
Самое слабое место — это источник питания 12 В постоянного тока, питающий катушку контактора. Он выходит из строя при 40 В. Далее следует CAN-трансивер, который взаимодействует с автомобилем; он выходит из строя при 30 В. Силовой блок на IGBT-транзисторах рассчитан на 1,2 кВ, но трескается при 1,6 кВ. Один удар молнии в Милане вывел из строя все три блока на 8 опорах. Счет составил 28 400 евро плюс два дня упущенной прибыли. Установка устройства защиты от перенапряжения (SPD) стоимостью 90 евро на каждом фидере спасла бы все.
Стоимость одного удара против одного SPD
| Зарядное устройство | Стоимость замены | Рабочие часы | Упущенная выгода/день | Общее количество попаданий |
| Источник питания 12 В | 180 евро | 1 | 400 евро | 580 евро |
| CAN-плата | 220 евро | 2 | 400 евро | 620 евро |
| силовой модуль | 1800 евро | 4 | 400 евро | 2200 евро |
| Полное зарядное устройство | 8000 евро | 8 | 800 евро | 8 800 евро |
| SPD 40 кА | 90 евро | 0,5 | 0 евро | 90 евро |
В таблице показано, что стоимость одной вышедшей из строя детали превышает стоимость десяти СПД.
Скрытый риск: аннулирование гарантии
Большинство производителей зарядных устройств аннулируют гарантию, если на объекте нет устройства защиты от перенапряжения (SPD) в радиусе 10 м. Этот пункт находится на странице 14 руководства, поэтому многие покупатели его пропускают. Когда модуль выходит из строя, производитель запрашивает фотографию панели. Отсутствие SPD означает невозможность бесплатной замены. Я отправляю покупателям копию этого пункта и ссылку на наш модуль для установки на DIN-рейку. Они устанавливают деталь и сохраняют гарантию.
Бесперебойная работа сайта и доверие к драйверам
Водители электромобилей используют приложения, отображающие текущий статус. Если ваша зарядная станция недоступна в течение двух дней, приложение перемещает вашу площадку в конец списка. Посещаемость падает на 30%. Один неудачный инцидент может свести на нет всю рентабельность инвестиций в площадку. Небольшое количество отключений зарядной станции позволяет поддерживать ее в рабочем состоянии и сохранять узнаваемость вашего бренда среди водителей.
Встроена ли защита от скачков напряжения в зарядных устройствах для электромобилей?
В прошлом году я открыл десять магазинов, торгующих зарядными устройствами разных марок — в половине из них не было ничего, кроме предохранителя и улыбки.
Большинство зарядных устройств для электромобилей поставляются с базовыми предохранителями и диодами TVS, которые справляются только с небольшими скачками напряжения. Для защиты от сильных ударов молнии необходим внешний разрядник защиты от молнии, установленный на фидере. Я устанавливаю их при каждой монтажной работе.
Что на самом деле находится внутри фабрики
На стороне переменного тока обычно установлен стеклянный предохранитель на 20 А и варистор из оксида металла на 275 В размером с монету. Этот варистор может выдержать 1,5 кА один раз, после чего выходит из строя. На стороне постоянного тока ничего нет, потому что производитель рассчитывает на то, что автомобиль сам себя защитит. На плате связи может быть крошечный TVS-диод, рассчитанный на 200 Вт. Прямой удар тока силой 40 кА выдает в 100 раз больше энергии. Встроенные компоненты действуют как ремень безопасности при авиакатастрофе — они помогают, но не спасают положение.
Таблица соответствия встроенных и необходимых функций.
| Путь | Заводская деталь | Пиковый уровень защиты от скачков напряжения | Реальная угроза | Результат |
| И ЛН | 20 мм МОВ | 1,5 кА | 40 кА | Мертвый |
| DC + - | Никто | 0 | 10 кА | Мертвый |
| Comm CAN | TVS 200 Вт | 200 Вт | 500 Вт | Мертвый |
| AC с SPD | 40 кА MOV | 40 кА | 40 кА | Живой |
Почему производители сохраняют лёгкий тон
Цена и занимаемое пространство имеют решающее значение. Устройство защиты от перенапряжения (SPD) добавляет 90 евро и 72 мм на DIN-рейку. В ценовой войне этого достаточно, чтобы проиграть тендер. Производители доверяют электрику на объекте добавить остальное. В инструкции даже показана схема подключения с пустым разъемом для SPD. Я говорю покупателям: зарядное устройство — это половина продукта; устройство защиты от перенапряжения на объекте — другая половина.
Для получения сертификата по-прежнему требуется внешний SPD.
Зарядное устройство может иметь сертификаты CE или UL, но сертификация проводится в чистой лаборатории с использованием комбинированных волн напряжением 2 кВ. Реальная молния — это 6 кВ и 40 кА. Испытательная лаборатория знает об этом, поэтому в отчете они пишут «требуется внешний SPD». Я копирую эту строку в свое коммерческое предложение, чтобы покупатель увидел один и тот же текст дважды. Он добавляет деталь, и мы оба спим спокойно.
Что произойдет, если зарядные устройства для электромобилей не будут защищены от скачков напряжения?
У меня сохранилась фотография расплавленного контактора постоянного тока — водителям приходилось отталкивать машины от столба, где курили.
Без защиты от перенапряжения даже один удар молнии выводит из строя силовые модули, контакторы и платы связи. Зарядное устройство отключается, водители оставляют плохие отзывы, и вы теряете продажи до тех пор, пока не поступят новые запчасти. Я наблюдаю это каждый сезон штормов.
Реальный случай: участок автомагистрали в Италии
Двадцать столбов были установлены на фидере на вершине холма. Молния ударила в сеть в 3 км от них. Скачок напряжения прошел по воздушной линии и попал в каждое зарядное устройство. Все контакторы постоянного тока заклинило, а основные IGBT-транзисторы треснули. Объект оставался без света пять дней. Стоимость запчастей составила 42 000 евро, упущенная выгода добавила 15 000 евро, а оператор заплатил штраф дорожной службе. Комплект устройств защиты от перенапряжения стоимостью 1800 евро позволил бы сохранить объект в рабочем состоянии.
Пожарная опасность внутри шкафа
Когда варистор внутри зарядного устройства выходит из строя из-за короткого замыкания, он может потреблять до 100 А, пока не сработает главный выключатель. Выделенный тепло плавит пластик и воспламеняет пыль. На одном объекте в Техасе зарядное устройство сгорело дотла. В отчете пожарной службы причиной было указано «короткое замыкание, вызванное скачком напряжения». Страховая компания отказала в выплате, поскольку не был установлен внешний защитный разрядник. Деталь стоимостью 90 евро могла бы спасти зарядное устройство стоимостью 12 000 евро и укрытие стоимостью 50 000 евро.
Таблица зарегистрированных мною сбоев
| Сайт | Чарджерс | Дальность удара | Утерянные части | Прошло несколько дней |
| ИТ на автомагистралях | 20 | 3 км | 20 плат постоянного тока | 5 |
| Торговый центр DE | 6 | 1 км | 6 источников переменного тока | 2 |
| Город Великобритания | 4 | 0,5 км | 4 коммуникационных платы | 1 |
| С СДП | Любой | Любой | 0 | 0 |
Недовольство водителей и потеря доходов
Водители электромобилей используют приложения, отображающие статус в режиме реального времени. Если ваш пункт зарядки недоступен в течение двух дней, приложение переместит вас в конец списка. Поток посетителей может упасть на 30%. Один неудачный инцидент может свести на нет всю рентабельность инвестиций в этот пункт. Небольшой штраф за простой зарядного устройства позволяет поддерживать его работоспособность и запоминать ваш бренд водителям.
Правовая ответственность
У некоторых операторов есть договоры на поставку электроэнергии, гарантирующие 97% бесперебойной работы. Если скачки напряжения снижают этот показатель, приходится платить штраф. Один оператор заплатил 8000 евро штрафа после забастовки. Стоимость этого штрафа меньше, чем сумма штрафа за один месяц. Я добавляю этот пункт в свое предложение, чтобы покупатель видел риск в денежном выражении.
Руководство по защите от перенапряжения для зарядных устройств электромобилей: типы SPD и сценарии применения?
На каждом объекте я выдаю схему на одной странице: тип 1 — у фидера, тип 2 — у зарядной стойки, тип 3 — у коммуникационного блока — просто и надежно.
Используйте клеммы типа 1 на главном щите для защиты от молнии, клеммы типа 2 на дополнительных панелях зарядного устройства для защиты от наведенных скачков напряжения и клеммы типа 3 на линиях связи для низковольтных щитов. Я отправляю комплекты с маркировкой, чтобы экипаж не перепутал их.
Питающий кабель переменного тока: Тип 1+2 40 кА
Главный распределительный щит работает в режиме прямого замыкания. Мы используем варисторный блок на 40 кА 8/20 мкс с импульсной лампой на 25 кА 10/350 мкс в том же корпусе. Устройство ограничивает напряжение на уровне 1,2 кВ и подходит для DIN-рейки диаметром 36 мм. Я добавил визуальный флажок и дистанционный контакт. Контакт подключен к SCADA-системе объекта, чтобы владелец знал, когда деталь изношена.
Дополнительная панель зарядного устройства: Тип 2 20 кА
Каждый ряд зарядных устройств имеет свой собственный автоматический выключатель. Сразу после него мы устанавливаем выключатель типа 2 на 20 кА. Длина провода до зарядного устройства не должна превышать 10 м. Если длина провода больше, мы устанавливаем еще один выключатель типа 3 у основания зарядного устройства. Устройство подключается напрямую, поэтому техник заменяет его в режиме реального времени. На одном объекте во Франции за 15 минут во время обеденного перерыва заменили 6 устройств.
Выход постоянного тока: Тип 2 600 В постоянного тока
Кабель постоянного тока проложен снаружи и выполняет функцию антенны. Мы используем контактор типа 2 на 600 В постоянного тока, который устанавливается в поликарбонатный корпус на стойке. Устройство ограничивает напряжение на уровне 1,2 кВ и выдерживает ток до 20 кА. Оно подключается между контактором и автомобильной розеткой. Зеленый светодиод показывает «ОК»; красный означает «замена». Я храню 500 штук на складе в Гамбурге для доставки на следующий день.
Таблица списка товаров по местоположению
| Расположение | Угроза | Тип СПД | Спецификация | Устанавливать |
| Основная плата | Молния | Тип 1+2 | 40 кА 8/20 | DIN-рейка |
| ряд зарядных устройств | Индуцированный | Тип 2 | 20 кА 8/20 | DIN-рейка |
| выход постоянного тока | Статический | Тип 2 постоянного тока | 20 кА 8/20 | Почтовый ящик |
| Линия связи | Низкое напряжение | Тип 3 | 5 кА 8/20 | RJ45 в |
Солнечные зарядные устройства в паре
На некоторых объектах солнечные батареи устанавливаются на крыше. Один и тот же разряд может попасть в солнечную линию и перекинуться на шину постоянного тока зарядного устройства. Мы используем устройство защиты от перенапряжения постоянного тока на 1000 В для солнечного сумматора и устройство защиты от перенапряжения постоянного тока на 600 В для зарядного устройства. Обе части имеют общую заземляющую шину, поэтому напряжение остается равным. Я продаю двойной комплект с одним артикулом, чтобы покупатель не забыл одну из сторон.
Защита от скачков напряжения для обслуживания и управления зарядными устройствами для электромобилей?
Для каждого сайта я составляю контрольный список из пяти пунктов: посмотреть, кликнуть, заменить, зарегистрировать, сбросить — всё это занимает меньше двух минут.
Обслуживание очень простое: ежемесячно проверяйте светодиоды, заменяйте вышедшие из строя картриджи и записывайте дату. Я отправляю запасные блоки и журнал учета, поэтому бригада на объекте никогда не звонит мне по поводу простой замены.
Визуальная проверка каждый месяц.
Техник на объекте обходит ряд и считает зеленые светодиоды. Красное окошко означает, что MOV-память вышла из строя. Он записывает серийный номер в журнал и заменяет картридж во время следующего перерыва. У одного британского оператора 200 точек подключения; обход занимает 30 минут и выявляет 2-3 неисправных устройства каждый месяц. Зарядное устройство остается подключенным, и водитель никогда не обнаруживает неисправностей.
Удалённый сигнал для крупных сайтов
На крупных автомагистралях мы подключаем сухой контакт SPD к существующей SCADA-системе. Красная точка на HMI показывает «SPD неисправен». Диспетчерская отправляет нам электронное письмо, мы высылаем запасной, и техник заменяет его на следующей смене. Время простоя сокращается с часов до минут. Я беру дополнительно 1,50 доллара за микропереключатель и экономлю покупателю 500 долларов на потерянных продажах.
Таблица MTTR по проекту
| Дизайн | Время обмена | Инструменты | Обмен в реальном времени? | Время простоя |
| Плагин | 30 с | Никто | Да | Ноль |
| Проводное соединение | 10 мин | Отвертка | Нет | 10 мин |
| С сигналом | 30 с | Никто | Да | Ноль |
| Запасного нет | 2 дня | Заказ + доставка | Нет | 48 ч |
Запас запасных картриджей
Я предлагаю пластиковый бокс на 10 картриджей, который крепится в сервисном центре. На боксе есть QR-код; техник сканирует его, и мы отправляем сменные картриджи в тот же день. На одном объекте за год сильных штормов было использовано 6 картриджей, и нам даже не пришлось ждать прибытия бригады. Бокс стоит 8 долларов и позволяет сэкономить на одном вызове специалиста 200 долларов.
Подсчет продолжительности жизни и завершение жизни
Каждый картридж рассчитан на 20 мощных попаданий. Мы добавляем цифру сбоку, чтобы техник мог регистрировать попадания с помощью измерителя на объекте. Когда количество попаданий достигает 18, мы отправляем новый картридж. Планировщик отслеживает тенденцию и добавляет деталь в следующий заказ. Никакой спешки, никаких сверхурочных, никаких недовольных водителей.
Заключение
Устанавливайте устройства SPD типа 1+2+3, проверяйте светодиоды ежемесячно и быстро меняйте картриджи — ваши зарядные устройства будут работать исправно, а ваши водители будут довольны.