حماية من زيادة التيار لشواحن السيارات الكهربائية؟

ما زلت أتذكر المكالمة من عميل ألماني - ضربة واحدة أدت إلى تعطيل 12 شاحنًا للسيارات الكهربائية، وكانت فاتورة الإصلاح مؤلمة أكثر من حادث سيارتي الأول.

نعم، حماية من زيادة التيار يُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية لشواحن السيارات الكهربائية، لأنّ ضربة صاعقة واحدة قد تُتلف وحدات الطاقة ولوحات الاتصالات وموصلات التيار المستمر التي تُكلّف آلاف الدولارات لاستبدالها. أقوم بشحن أجهزة الحماية من الصواعق، التي خضعت لاختبارات اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، إلى مُصنّعي الشواحن أسبوعيًا.

إذا كنت تعرف من أين تدخل الزيادات المفاجئة وأي جهاز SPD يناسبها، يمكنك تقليل وقت التوقف عن العمل والحفاظ على رضا السائقين.

هل الحماية من زيادة التيار ضرورية لشواحن السيارات الكهربائية؟

لقد تجولت في موقع في إسبانيا حيث تسببت ضربة واحدة في تعطيل 16 شاحنًا وخسارة يومين من المبيعات - ولا يزال السائقون يشاركون تقييمات سيئة عبر الإنترنت.

تُعدّ الحماية من ارتفاع التيار ضرورية لشواحن السيارات الكهربائية، لأنّ ارتفاعًا مفاجئًا في الجهد يصل إلى 6 كيلوفولت قد يُتلف وحدات الطاقة، وموصلات التيار المستمر، ولوحات الاتصالات، وهي مكونات باهظة الثمن ويستغرق استبدالها وقتًا طويلاً. أقوم بتركيب أجهزة الحماية من ارتفاع التيار على كل شاحن جديد.

أين يدخل جهاز Surge إلى شاحن سيارة كهربائية

يبدو الشاحن كصندوق معدني كبير، لكنه مزود بأربعة منافذ للحماية من ارتفاعات الجهد المفاجئة: منفذ التيار المتردد، ومنفذ كابل خرج التيار المستمر، ومنفذ خط البيانات إلى وحدة التحكم، وهوائي شبكة الجيل الرابع. قد تضرب صاعقة الشبكة على بُعد كيلومترين وتُرسل مع ذلك 4 كيلوفولت إلى أطراف التيار المتردد. كما يمكن لسائق سيارة تسير على إطارات مطاطية أن ينقل الشحنات الساكنة إلى قابس التيار المستمر. لقد رأيتُ بنفسي 2 كيلوفولت على ناقل التيار المستمر نتيجة شرارة سيارة. إذا كان الشاحن يشترك في خط تغذية مع محرك كبير، فإن مكابح المحرك ستُعيد الطاقة إلى نفس الخط. لذا، يحتاج كل مسار إلى حماية خاصة به.

ما الذي يموت أولاً داخل الشاحن؟

أضعف جزء هو مصدر التيار المستمر 12 فولت الذي يغذي ملف الموصل، حيث يتعطل عند 40 فولت. يليه جهاز الإرسال والاستقبال CAN الذي يتواصل مع السيارة، والذي يتعطل أيضًا عند 30 فولت. وحدة طاقة IGBT مصممة لتحمل 1.2 كيلو فولت، لكنها تتشقق عند 1.6 كيلو فولت. تسبب إضراب واحد في ميلانو في تلف الأجزاء الثلاثة جميعها على 8 أعمدة. بلغت الخسائر 28,400 يورو بالإضافة إلى يومين من المبيعات الضائعة. كان من الممكن إنقاذ كل هذا بتركيب جهاز حماية من الصواعق (SPD) بقيمة 90 يورو عند كل مغذي.

تكلفة ضربة واحدة مقابل سرعة واحدة

جزء الشاحن	تكلفة الاستبدال	ساعات العمل	المبيعات الضائعة/يوم	نجاح ساحق
مصدر طاقة 12 فولت	180 يورو	1	400 يورو	580 يورو
لوحة CAN	220 يورو	2	400 يورو	620 يورو
وحدة الطاقة	1800 يورو	4	400 يورو	2200 يورو
شاحن كامل	8000 يورو	8	800 يورو	8800 يورو
SPD 40 كيلو أمبير	90 يورو	0.5	0 يورو	90 يورو

يوضح الجدول أن تكلفة قطعة واحدة معيبة تفوق تكلفة عشر قطع من أجهزة الحماية من التسرب.

مخاطر خفية: إلغاء الضمان

معظم شركات تصنيع الشواحن تلغي الضمان إذا لم يكن هناك جهاز حماية من زيادة التيار الكهربائي (SPD) ضمن نطاق 10 أمتار. هذا البند موجود في الصفحة 14 من دليل المستخدم، ولذلك يغفل عنه الكثير من المشترين. عند احتراق الوحدة، تطلب الشركة المصنعة صورة للوحة. عدم وجود جهاز حماية من زيادة التيار الكهربائي يعني عدم إمكانية الاستبدال المجاني. أرسل للمشترين نسخة من هذا البند ورابطًا لوحدة التثبيت على سكة DIN الخاصة بنا. يقومون بتركيب القطعة ويحافظون على سريان الضمان.

وقت تشغيل الموقع وثقة السائق

يستخدم سائقو السيارات الكهربائية تطبيقات تعرض حالة الشحن مباشرةً. إذا كان شاحنك غير متصل بالإنترنت لمدة يومين، فسيتراجع ترتيب موقعك في التطبيق إلى أسفل القائمة، مما يؤدي إلى انخفاض عدد الزوار بنسبة 30%. قد يؤدي هذا العطل البسيط إلى ضياع عائد الاستثمار للموقع بأكمله. لذا، فإن تحديثًا بسيطًا لبيانات الشحن يضمن بقاء الشاحن متصلًا بالإنترنت وعلامتك التجارية حاضرة في أذهان السائقين.

هل تحتوي شواحن السيارات الكهربائية على حماية مدمجة ضد زيادة التيار؟

لقد فتحت عشر علامات تجارية لشواحن العام الماضي - نصفها لم يكن يحتوي على أكثر من فيوز وابتسامة.

تأتي معظم شواحن السيارات الكهربائية مزودة بصمامات أساسية وثنائيات حماية من ارتفاع الجهد (TVS) لا تتحمل سوى الارتفاعات الطفيفة. أما بالنسبة لطاقة الصواعق الحقيقية، فأنت بحاجة إلى جهاز حماية خارجي من ارتفاع الجهد (SPD) مثبت على خط التغذية. أقوم بتركيبه في كل عملية تركيب.

ما يضعه المصنع فعلاً في الداخل

يحتوي جانب التيار المتردد عادةً على مصهر زجاجي بقوة 20 أمبير ومقاومة متغيرة من أكسيد المعدن (MOV) بحجم العملة المعدنية، بجهد 275 فولت. تتحمل هذه المقاومة 1.5 كيلو أمبير مرة واحدة، ثم تتلف. أما جانب التيار المستمر فلا يحتوي على أي شيء، لأن الشركة المصنعة تثق بقدرة السيارة على حماية نفسها. قد تحتوي لوحة الاتصالات على صمام ثنائي صغير للحماية من التلف العابر (TVS) بقدرة 200 واط. تُنتج صاعقة مباشرة بقوة 40 كيلو أمبير طاقة تعادل 100 ضعف هذه القدرة. تعمل المكونات المدمجة كحزام الأمان في حالة تحطم طائرة - فهي تساعد، لكنها لا تُنقذ الموقف.

جدول يوضح الفرق بين الميزات المدمجة والميزات المطلوبة

طريق	قطعة غيار المصنع	تصنيف زيادة السرعة	تهديد حقيقي	نتيجة
و LN	20 مم MOV	1.5 كيلو أمبير	40 كيلو أمبير	ميت
تيار مستمر + -	لا أحد	0	10 كيلو أمبير	ميت
كوم كان	تلفزيون 200 واط	200 واط	500 واط	ميت
مكيف هواء مزود بخاصية SPD	40 كيلو أمبير MOV	40 كيلو أمبير	40 كيلو أمبير	على قيد الحياة

لماذا يحرص المصممون على أن تكون المنتجات خفيفة؟

التكلفة والمساحة هما العاملان الحاسمين. يضيف جهاز الحماية من انقطاع التيار الكهربائي 90 يورو و72 ملم إلى سكة DIN. في حرب أسعار، هذا كافٍ لخسارة المناقصة. يثق المصنّعون بفني الكهرباء في الموقع لإضافة باقي المكونات. حتى أن الدليل يُظهر مخططًا للأسلاك مع فتحة فارغة لجهاز الحماية من انقطاع التيار الكهربائي. أقول للمشترين: الشاحن نصف المنتج، وجهاز الحماية من انقطاع التيار الكهربائي في الموقع النصف الآخر.

لا تزال شركة Cert تطلب ملف SPD خارجي

قد يحمل الشاحن شهادة CE أو UL، لكن يتم إجراء الاختبار في مختبر نظيف باستخدام موجات مركبة بقوة 2 كيلو فولت. أما الصواعق الحقيقية فتبلغ قوتها 6 كيلو فولت وتيارها 40 كيلو أمبير. يعرف المختبر ذلك، لذا يكتبون في التقرير "مطلوب جهاز حماية من الصواعق خارجي". أنسخ هذا السطر في عرض السعر حتى يراه المشتري مرتين. يضيف القطعة، وننام جميعًا مطمئنين.

ماذا يحدث بدون حماية من زيادة التيار لشواحن السيارات الكهربائية؟

أحتفظ بصورة لموصل تيار مستمر منصهر - واضطر السائقون إلى إبعاد السيارات عن العمود المتصاعد منه الدخان.

بدون حماية من ارتفاع التيار، تتسبب صاعقة واحدة في تلف وحدات الطاقة والموصلات ولوحات الاتصالات. يتوقف الشاحن عن العمل، ويترك المستخدمون تقييمات سلبية، وتخسر ​​مبيعاتك حتى وصول قطع الغيار الجديدة. أرى هذا يحدث في كل موسم عواصف.

حالة واقعية: موقع طريق سريع في إيطاليا

كانت عشرون عمودًا مثبتة على خط تغذية على قمة تل. ضربت صاعقة الشبكة الكهربائية على بُعد 3 كيلومترات. امتدت الصاعقة عبر الخط العلوي إلى كل شاحن. انصهرت جميع موصلات التيار المستمر، وتصدعت ترانزستورات IGBT الرئيسية. انقطع التيار الكهربائي عن الموقع لمدة خمسة أيام. بلغت تكلفة قطع الغيار 42,000 يورو، وزادت خسائر المبيعات 15,000 يورو، ودفع المشغل غرامة لهيئة الطرق السريعة. كان من الممكن أن تُبقي مجموعة من أجهزة الحماية من الصواعق (SPDs) بقيمة 1,800 يورو الموقعَ مُشغَّلاً.

خطر نشوب حريق داخل الخزانة

عندما يتعطل مُقاوم التيار المتردد (MOV) داخل الشاحن، فإنه يسحب تيارًا يصل إلى 100 أمبير حتى يفصل قاطع الدائرة الرئيسي. وتؤدي الحرارة إلى انصهار البلاستيك واشتعال الغبار. في أحد المواقع بولاية تكساس، احترق شاحن بالكامل. وذكر تقرير إدارة الإطفاء أن "قصر الدائرة الناتج عن زيادة مفاجئة في التيار" هو السبب. ورفضت شركة التأمين دفع التعويض لعدم وجود جهاز حماية من زيادة التيار (SPD) خارجي. كان من الممكن إنقاذ شاحن بقيمة 12,000 يورو ومأوى بقيمة 50,000 يورو، لو تم تركيب قطعة غيار بقيمة 90 يورو فقط.

جدول حالات الفشل التي قمت بتسجيلها

موقع	الشواحن	مسافة التسديد	أجزاء مفقودة	بعد انقضاء الأيام
تكنولوجيا المعلومات على الطريق السريع	20	3 كم	20 لوحة تيار مستمر	5
مول دي	6	1 كم	6 إمدادات تيار متردد	2
مدينة المملكة المتحدة	4	0.5 كم	4 لوحات اتصالات	1
مع SPD	أي	أي	0	0

ردود فعل سلبية من السائقين وخسارة في الإيرادات

يستخدم سائقو السيارات الكهربائية تطبيقات تعرض حالة الشحن مباشرةً. إذا كان منشورك غير متصل بالإنترنت لمدة يومين، فسينقلك التطبيق إلى أسفل قائمة التطبيقات. قد ينخفض ​​عدد الزوار بنسبة 30%. خطأ واحد فادح قد يُفقد الموقع بأكمله عائد الاستثمار. يُبقي نظام حماية البيانات البسيط الشاحن متصلاً بالإنترنت وعلامتك التجارية حاضرة في أذهان السائقين.

التعرض القانوني

تضمن بعض المواقع عقود توريد تضمن استمرارية الخدمة بنسبة 97%. في حال انخفاضها عن هذه النسبة بسبب ارتفاع الطلب، يتحمل المشتري غرامة. دفع أحد المشغلين 8000 يورو كرسوم بعد إضراب. تكلفة عقد التوريد أقل من غرامة شهر واحد. أضيف هذا البند إلى خطاب العرض حتى يرى المشتري المخاطرة من الناحية المالية.

دليل الحماية من زيادة التيار لشواحن السيارات الكهربائية: أنواع أجهزة الحماية من زيادة التيار وسيناريوهات استخدامها؟

أقوم بتسليم كل موقع خريطة من صفحة واحدة: النوع 1 عند وحدة التغذية، والنوع 2 عند رف الشحن، والنوع 3 عند صندوق الاتصالات - بسيطة وآمنة.

استخدم النوع 1 في اللوحة الرئيسية للحماية من الصواعق، والنوع 2 في لوحات الشحن الفرعية للحماية من الارتفاعات المفاجئة في التيار، والنوع 3 في خطوط الاتصال للوحات الجهد المنخفض. أقوم بشحن مجموعات مزودة بملصقات حتى لا يخلطها الطاقم.

مغذي التيار المتردد: النوع 1+2 40 كيلو أمبير

تتعرض لوحة التوزيع الرئيسية للصدمات المباشرة. نستخدم وحدة MOV بقدرة 40 كيلو أمبير وزمن استجابة 8/20 ميكروثانية مع أنبوب نبضي بقدرة 25 كيلو أمبير وزمن استجابة 10/350 ميكروثانية في نفس الغلاف. تعمل الوحدة بجهد 1.2 كيلو فولت وتناسب سكة DIN بقطر 36 مم. أضفتُ مؤشرًا مرئيًا وموصلًا عن بُعد. تتصل أسلاك الموصل بنظام SCADA الخاص بالموقع لكي يعرف المالك متى يتعرض الجزء للتلف.

لوحة الشحن الفرعية: النوع 2 20 كيلو أمبير

يحتوي كل صف من الشواحن على قاطع دائرة خاص به. نضيف قاطع دائرة من النوع الثاني بقدرة 20 كيلو أمبير مباشرةً بعد القاطع. يجب ألا يتجاوز طول سلك التوصيل بالشاحن 10 أمتار. إذا كان السلك أطول، نضيف قاطع دائرة آخر من النوع الثالث عند قاعدة الشاحن. القطعة قابلة للتوصيل المباشر، لذا يقوم الفني باستبدالها أثناء التشغيل. في أحد المواقع في فرنسا، تم استبدال 6 وحدات في 15 دقيقة خلال استراحة الغداء.

مخرج التيار المستمر: النوع 2، 600 فولت تيار مستمر

يمتد كابل التيار المستمر للخارج ويعمل كهوائي. نستخدم محول تيار مستمر من النوع الثاني بجهد 600 فولت، مثبتًا في صندوق من البولي كربونات على العمود. يتحمل هذا الجزء جهدًا يصل إلى 1.2 كيلو فولت وتيارًا يصل إلى 20 كيلو أمبير. يتم توصيله بين الموصل ومقبس السيارة. يشير ضوء LED الأخضر إلى حالة التشغيل، بينما يشير الضوء الأحمر إلى التبديل. يتوفر لديّ 500 قطعة في هامبورغ للتسليم في اليوم التالي.

جدول قائمة الاختيارات حسب الموقع

موقع	تهديد	نوع SPD	المواصفات	جبل
اللوحة الرئيسية	البرق	النوع 1+2	40 كيلو أمبير 8/20	سكة DIN
صف الشواحن	مستحث	النوع 2	20 كيلو أمبير 8/20	سكة DIN
خرج التيار المستمر	ثابت	النوع 2 تيار مستمر	20 كيلو أمبير 8/20	صندوق البريد
خط الاتصال	جهد منخفض	النوع 3	5 كيلو أمبير 8/20	RJ45 في

 شواحن تعمل بالطاقة الشمسية

تُضيف بعض المواقع ألواحًا شمسية على السطح. قد تُصيب الصاعقة نفسها خط الطاقة الشمسية وتنتقل إلى ناقل التيار المستمر للشاحن. نستخدم جهاز حماية من الصواعق بجهد 1000 فولت تيار مستمر على مُجمِّع الطاقة الشمسية، وجهاز حماية آخر بجهد 600 فولت تيار مستمر على الشاحن. يشترك الجهازان في نفس قضيب التأريض، لذا يبقى الجهد متساويًا. أبيع عبوة مزدوجة برقم قطعة واحد حتى لا ينسى المشتري أيًا من الجهازين.

حماية من زيادة التيار لشواحن السيارات الكهربائية وصيانتها وإدارتها؟

أقوم بإعطاء كل موقع قائمة تحقق من خمسة أسطر: انظر، انقر، بدّل، سجل، أعد التعيين - يتم ذلك في أقل من دقيقتين.

الصيانة سهلة: افحص مصابيح LED شهريًا، واستبدل الخراطيش التالفة، وسجّل التاريخ. أرسل عبوات احتياطية ونموذجًا للسجل، لذا لن يتصل بي فريق الموقع أبدًا لمجرد استبدال بسيط.

فحص بصري شهريًا

يقوم فني الموقع بفحص الصف وعدّ مصابيح LED الخضراء. يشير ظهور نافذة حمراء إلى تلف وحدة MOV. يسجل الرقم التسلسلي في السجل ويستبدل الخرطوشة في الاستراحة التالية. لدى أحد المشغلين في المملكة المتحدة 200 عمود؛ تستغرق الجولة 30 دقيقة، ويكتشف خلالها 2-3 وحدات معطلة شهريًا. يبقى الشاحن متصلًا بالشبكة، ولا يلاحظ السائق أي عطل.

إشارة عن بعد للمواقع الكبيرة

على الطرق السريعة الرئيسية، نقوم بتوصيل مفتاح الحماية من الصواعق الجاف بنظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) الحالي. تظهر نقطة حمراء على شاشة العرض تشير إلى "تعطل مفتاح الحماية من الصواعق". يرسل لنا مركز التحكم بريدًا إلكترونيًا، فنرسل مفتاحًا احتياطيًا، ويقوم الفني باستبداله في المناوبة التالية. ينخفض ​​وقت التوقف من ساعات إلى دقائق. أتقاضى 1.50 دولارًا إضافيًا مقابل المفتاح الصغير، وأوفر على المشتري 500 دولار من المبيعات الضائعة.

جدول متوسط ​​وقت الإصلاح حسب التصميم

تصميم	وقت التبديل	أدوات	تبديل الأجهزة الحية؟	وقت التوقف
إضافة	30 ثانية	لا أحد	نعم	صفر
التوصيل السلكي	10 دقائق	مفك البراغي	لا	10 دقائق
إشارة	30 ثانية	لا أحد	نعم	صفر
لا يوجد إطار احتياطي	يومين	اطلب + شحن	لا	48 ساعة

مخزون من الخراطيش الاحتياطية

أقدم صندوقًا بلاستيكيًا يتسع لعشر خراطيش، يُثبّت في غرفة الصيانة. يحتوي الصندوق على رمز QR، يقوم الفني بمسحه ضوئيًا، ونشحن عبوات إعادة التعبئة في نفس اليوم. استخدم أحد المواقع ست خراطيش فقط في عام عاصف، ولم ينتظر شاحنة إعادة التعبئة أبدًا. سعر الصندوق 8 دولارات، ويوفر تكلفة زيارة صيانة واحدة بقيمة 200 دولار.

عدد الأرواح ونهاية الحياة

تدوم كل خرطوشة 20 استخدامًا قويًا. نضيف رقمًا على جانبها ليسجل الفني عدد مرات الاستخدام من عداد الموقع. عندما يصل العدد إلى 18، نرسل خرطوشة جديدة. يلاحظ المخطط هذا النمط ويضيف القطعة إلى طلب الشراء التالي. لا داعي للعجلة، ولا ساعات عمل إضافية، ولا سائقين غاضبين.

خاتمة

قم بتركيب بطاريات SPD من النوع 1+2+3، وتحقق من مصابيح LED شهريًا، وقم بتغيير الخراطيش بسرعة - ستبقى أجهزة الشحن الخاصة بك متصلة بالإنترنت وستبقى مشغلات الأقراص الخاصة بك سعيدة.