Charging pile - 充电桩的漏电流 - 剩余电流保护装置(RCD)
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我国的剩余电流保护装置(RCD)指导性标准GB/Z 6829-2008(IEC/TR 60755:2008,MOD)《剩余电流动作保护器的一般要求》从产品的基本结构、剩余电流类型、脱扣方式等方面作了划分。 充电桩一般有四种类型的漏电流,即:
1、半导体元件漏电流 当关闭时,有微小电流在PN结流过。 D-S正向偏置,G-S反向偏置,导电通道打开后,从D到S才会有电流流过。 但实际上,由于自由电子的存在,自由电子对SIO2和N+的粘附导致电流D-S泄漏。
2、电源漏电流 为了减少对开关电源的干扰,在国家标准,必须安装 EMI 屏蔽电路。由于EMI电路的关系,开关电源接入电后,对地会有少量电流泄漏,如果不接地,电脑外壳会在地面上产生110伏或者其它不同的电压,用手触摸会感觉麻麻的,影响电脑正常工作。 3、电容漏电流 电容在任何时候都不会出现不导电情况(也就是所谓的内阻(容抗),这个实际上也是会导电,虽然很小)。当电容与直流电源一起使用时,直流电源调高电压的话,电容会泄漏电流。如果漏电流过大,电容器会过热而损坏。除了电解电容,其他电容的漏电都非常小,所以用电阻参数来表示其绝缘性能;并且电解电容漏电面积大,所以现在用漏电来表示它的绝缘性能(和容量体积成正比)。
当使用的直流电的工作电压施加到电容器上时,会注意到电流变化显着,并随着时间的推移而减小。当其达到某个最终值时,它就达到了稳定状态。 i = kcu (μa);其中k值为当前电流,单位为 μa (v · μf) 4、滤波器漏电流 电源滤波器漏电流定义为:对额定交流电压下滤波器到交流进线的任何一端进行滤波。
如果家中所有的端口都得到了完全的保护,那么现在的泄漏值在很大程度上取决于CY系统的正常泄漏,即取决于CY的大小。 由于滤波器泄漏的电源大小会影响到人身安全,世界各国对其都有严格的标准。对于220V/50Hz交流电源,整个噪声漏电流应小于1mA。 二、系统漏电检测原理 大多数技术人员对接地故障电流检测的GFCI传感器非常熟悉,其检测原理如下图:
一个三相系统,芯片式RCMU(漏电流监控单元)被放置在母线上,最重要的是三根母线都随机穿过RCMU的中间线孔。图示系统没有中线,是三相三线交流系统。如果是三相四线的系统,若中线上不走电流,中线也可不必穿过RCMU。假设一个连接到一个480 / 277vac系统10A负载,RCMU将同时测量它。根据基尔霍夫定律,传入和传出的电流会互相抵消,三根母线的电流矢量和应该为零。从上图中可知,不考虑方向的情况下:10A - 5A - 4A = 1A,也就是此事该系统线路上的漏电流值为1A。RCMU基于芯片式的设计原理,与无源的互感器区别是:对于不同的漏电成分都能够检测,属于Type-B RCMU。说到这里,简单的回顾下漏电流类型。 1)AC 型漏电保护器: AC 型漏电保护器是针对工频正弦漏电电流研发设计的,对突然施加及缓慢上升的正弦漏电电流都能可靠保护。 2)A 型漏电保护器: A 型漏电保护器除对正弦漏电信号能够可靠保护外,还能对含有脉动直流分量的漏电信号进行可靠保护。 3)B 型漏电保护器: B型漏电保护器对正弦交流信号、脉动直流信号和平滑信号都能可靠保护 三、电动汽车充电桩中的漏电流保护应用 1、电动汽车充电桩一共有4种模式: 1) 模式一:
2) 模式二:
3) 模式三:
4) 模式四: 控制充电
四种充电模式中的漏电流保护点:
2、针对充电桩中的结构区分为: 1) 模块式的漏电保护设计方法 举例讨论模式二的充电桩,也称之为IC-CPD(线上充电引导盒)和模式三的漏电保护应用,如下图所示,直接外部采购合格的且有相关认证的漏电保护模块。
根据目前IEC 62752的漏电保护要求,其可设采用Type A模块+直流6mA的模块来或者直接Type B漏电流传感器进行保护。对于模式二IC-CPD的设计体积要求,目前基本上都采用Type B的RCMU进行设计。如下图所示MAGTRON Type B的RCMU设计应用方案。
对于模式三交流桩,针对功率小的单相桩,同样可以采用模块式Type B型的漏电流传感器进行保护,其效果等同于B型RCCB。如下图所示:
2) RCD断路器保护设计方法 对于功率较大的充电桩,模块式的漏电流传感器满足不了原边母线上的大电流电通过,由于大功率桩内体积相比要求不高,可以直接选用B型的RCCB进行保护如下图 上半部分。但是,目前普遍的B型RCCB成本相对较高,也可以暂时选用Type A/Type F+DC 6mA的模式如下图 下半部分进行保护。
四、RCD的分类 1) 、根据级数和电流回路数分 单级两个电流回路、二级、三级、三级四个电流回路、四级RCD 2) 、RCD按防误动作性能有如下分类
3) 、根据(出现剩余电流时)延时分
4) 、根据有直流分量的工作状况分
5) 、单相220V电路,选用2P或1P+N型
6) 、三相三线制380V电源供电的电气设备,选用三相三线制(3P)RCD,3P型RCD只能用于无中性线的三相三线配电系统中 7) 、三相四线制380V电电源的电气设备,或单项设备和三相设备公用的电路,应选用三极四线制(3P+N),或四极四线制(4P)的RCD GFCI 是英文Ground Fault Circuit Interrupter的简称,中文称接地故障电流漏电保护器;是针对北美市场的一种特殊保护设备,工作电压264VAC-102VAC,工作温度-35Deg~66Deg,断开时间<25mS(在500欧的TRIP CURRENT时),断开电流: 4~6 mA ;北美对GFCI的认证极为严格,主要有UL和ETL认证,如果做UL认证,产品的所有测试在美国UL实验室进行;如果做ETL认证,可在国内进行测试。 GFCI 品牌在美国市场上比较常见到的插头式GFCI品牌有LEVITON,TOWER,ELEGRP, DEFOND,NANDAO等 GFCIA漏电保护插座 GFCIA漏电保护插座(9张) GFCI 品牌在国内市场上常见到的有漏电保护头、漏电保护插座。
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