تصميم لوحة تغذية محطة شحن السيارات الكهربائية
لوحة تغذية محطة الشحن: في لوحة تغذية محطة شحن السيارات الكهربائية يجب أن تحصل كل نقطة شحن على دائرة خاصة بها، وأن تُقرن حماية التيار المتبقي من النوع A على الأقل بوسيلة لكشف 6 مللي أمبير من التيار المستمر الناعم، وأن تُحسب الكابلات لحمل مستمر بنسبة 100 بالمئة، وأن تُواءم القدرة الكلية مع حد الربط بإدارة حمل ديناميكية.
المحتويات
تتميز محطة الشحن بمنحنى حمل مختلف تماماً عن المقبس الاعتيادي، إذ تسحب تياراً قريباً من القيمة المقننة بشكل متصل لساعات. ولذلك يختلف كل من الحساب الحراري ومقاربة حماية التيار المتبقي في لوحة الشحن عن لوحة التوزيع القياسية. تعرض هذه المقالة قواعد تصميم لوحة تغذية محطة الشحن ضمن إطار المواصفتين IEC 61851 وIEC 60364-7-722.
منحنى الحمل وأثر التشغيل المتصل
تُعامل نقطة الشحن في اختيار الكابلات والأجهزة على أنها حمل متصل، أي يجب أن تكون الدائرة قادرة على حمل تيارها المقنن لساعات. ولا يمكن تطبيق معاملات التزامن المستخدمة في التوزيع الاعتيادي وحدها على دوائر الشحن، وإن أمكن تحديد القدرة الكلية عند إدارة عدة نقاط بنظام ديناميكي. ولأن التيار المتصل يرفع حرارة المشابك والأجهزة، يجب إجراء حساب الحمل الحراري الداخلي وإضافة تهوية عند اللزوم. كما ينبغي مراجعة جدول تخفيض قدرة القاطع بحسب حرارة المحيط.
الحماية لكل دائرة: القاطع وجهاز التيار المتبقي
القاعدة أن تحصل كل نقطة شحن على دائرة وأجهزة حماية خاصة بها حتى لا يؤثر عطل في نقطة على بقية النقاط. وتتطلب حماية التيار المتبقي جهازاً بقيمة 30 مللي أمبير من النوع A على الأقل، لكن لأن إلكترونيات القدرة داخل السيارة قد تولّد تسرب تيار مستمر ناعم يتجاوز 6 مللي أمبير فإن تدبيراً محدداً يصبح إلزامياً: إما استخدام جهاز من النوع B وإما توثيق أن كشف 6 مللي أمبير المستمر مدمج داخل جهاز الشحن. ولحماية التيار الزائد يُعد القاطع بمنحنى C الخيار النموذجي على أن يُنسّق مع أقصى تيار قصر يسمح به جهاز الشحن.
التأريض وانقطاع PEN وواقيات الصواعق
في أنظمة TN-C-S قد يترك انقطاع موصل PEN هيكل السيارة على جهد خطر، لذا يجب توفير كشف عطل PEN إما داخل جهاز الشحن وإما بمرحّل مراقبة جهد داخل اللوحة. وتقبل بعض الدول بديلاً يقوم على تنفيذ قطب أرضي مخصص عند نقطة الشحن. ولأن نقاط الشحن الخارجية معرّضة لنبضات الصواعق وعمليات الفصل والوصل، ينبغي التخطيط لواقٍ من النوع 1 أو 2 في اللوحة الرئيسية وواقٍ من النوع 2 عند نقطة الشحن. كما يستحق تخصيص واقٍ للإشارة في خطوط الاتصال ونظام الدفع دراسةً مستقلة.
مقطع الكابل وهبوط الجهد ومسارات الكابلات
| موضوع الحماية | المطلوب | ملاحظة التطبيق |
|---|---|---|
| التيار الزائد | قاطع لكل دائرة | منحنى C هو الخيار النموذجي |
| التيار المتبقي | 30 مللي أمبير نوع A كحد أدنى | جهاز مستقل لكل نقطة شحن |
| التسرب المستمر | كشف 6 مللي أمبير | جهاز نوع B أو وظيفة داخل الشاحن |
| انقطاع PEN | مراقبة جهد أو قطب أرضي مخصص | حرج في أنظمة TN-C-S |
| الحماية من النبضات | واقٍ من النوع 2 | قد يلزم النوع 1 في الخارج |
| التشغيل المتصل | حمل متصل بنسبة 100 بالمئة | معاملات التزامن لا تكفي وحدها |
تقع نقاط الشحن عادةً بعيداً عن اللوحة في زوايا مختلفة من الموقف، فيصبح هبوط الجهد القيد الحاكم، ويُستهدف حد بين 3 و5 بالمئة عند الحمل الكامل المتصل. وفي المسارات المدفونة يُقيّم نوع الكابل وعمق الدفن مع معاملات تصحيح سعة التيار المرتبطة بطريقة التمديد. ويجب تصميم حجرة الكابلات بمواسير ومساحة مشابك احتياطية لنقاط الشحن المستقبلية. وعند استخدام كابل الألمنيوم يستدعي توافق النعال والمشابك وقيم عزم الشد انتباهاً خاصاً.
إدارة الحمل والقياس وقابلية التوسّع
يندر أن تعمل عشر نقاط شحن في موقف واحد بكامل قدرتها في الوقت ذاته، وتقيس إدارة الحمل الديناميكية الاستهلاك اللحظي للمبنى فتخفّض قدرة الشحن تلقائياً، ما يُغني عن رفع قدرة الربط. ويستلزم ذلك محلل طاقة عند المدخل ومتحكماً في اللوحة يتواصل مع أجهزة الشحن. وإذا لزمت الفوترة فيجب استخدام عدادات معتمدة وفق MID وإرسال بيانات العدادات والمحلل إلى نظام الإدارة عبر Modbus أو OCPP. وإذا صُمّمت اللوحة بمساحة وحدات احتياطية تكفي لضعف عدد النقاط المركّبة ابتداءً انخفضت تكلفة المرحلة الثانية بوضوح.
النقاط الرئيسية: لوحة تغذية محطة الشحن
- خصّص دائرة لكل نقطة شحن — يجب ألا يقطع عطل في نقطة واحدة شحن السيارات الأخرى.
- تحقق من كشف 6 مللي أمبير المستمر — استخدم جهازاً من النوع B أو وثّق وجود الوظيفة داخل جهاز الشحن.
- احسب الدوائر كحمل متصل — تيار الشحن يستمر لساعات، فلا تُطبّق معاملات التزامن وحدها.
- احمِ قدرة الربط بإدارة الحمل — قياس الطلب اللحظي وتخفيض قدرة الشحن يُغنيان عن ترقية التغذية.
- مصدر المعيار — كتالوج منشورات IEC: iec.ch.
أسئلة شائعة
لماذا يُطرح جهاز التيار المتبقي من النوع B لمحطات الشحن؟
قد تولّد إلكترونيات الشحن داخل السيارة عند العطل تسرباً يحتوي مركبة تيار مستمر ناعمة. وهذه المركبة قادرة على إشباع جهاز من النوع A وإعمائه فتُلغي وظيفة الحماية كاملة. لذلك تفرض المواصفة تدبيراً ضد التسرب المستمر الناعم فوق 6 مللي أمبير، وقد يكون جهازاً من النوع B أو وحدة كشف مدمجة في جهاز الشحن.
ما قدرة الربط اللازمة لعدد معين من نقاط الشحن؟
في المقاربة الساكنة يساوي المجموع عدد النقاط مضروباً في قدرة كل منها، وهو ما ينمو سريعاً: فعشر نقاط بقدرة 22 كيلوواط تعني 220 كيلوواط. أما مع إدارة الحمل الديناميكية فتُحدد قدرة الربط بما يملكه المبنى فعلاً وتُقسم قدرة الشحن تلقائياً. وفي معظم المواقف يتيح ذلك تركيب ضعفي أو ثلاثة أضعاف عدد النقاط دون ترقية التغذية.
هل يمكن تركيب لوحة الشحن في الخارج؟
يمكن ذلك بشرط اختيار درجة الحماية والمتانة الميكانيكية وفقاً لذلك، إذ يستلزم التركيب الخارجي عادةً IP54 على الأقل وIK08 أو أعلى حسب خطر الارتطام. والحاويات المعرّضة لأشعة الشمس المباشرة تسخن بسرعة فتحتاج تظليلاً أو تهوية. ونظراً لخطر التكاثف يُعد المسخّن مع منظّم رطوبة (هيغروستات) تدبيراً قيّماً لعمر البطاقات الإلكترونية في الشتاء.
مقالات ذات صلة
- أنواع قواطع التيار المتخلّف (RCD): الفرق بين AC وA وF وB
- اختيار مقطع الكابل وحساب هبوط الجهد
- اختيار مانعة الصواعق (SPD): الفرق بين النوع 1 والنوع 2 والنوع 3
- لوحة توزيع شواحن السيارات الكهربائية: الحماية وإدارة الأحمال
- كل المقالات التقنية
تصمم Devpan لوحات التغذية لبنية شحن سياراتكم الكهربائية بحماية لكل دائرة وإدارة حمل ديناميكية وقابلية للتوسع وتسلّمها متحققاً منها. لنخطط معاً البنية الكهربائية لمشروع الشحن لديكم. حل Devpan ذو صلة: لوحة التوزيع الفرعية DevBox.
