Узо расшифровка в электрике: расшифровка в электрике, функции и принцип работы устройства защитного отключения

Содержание

Устройство защитного отключения — типы и принцип действия

Отредактировано: 28.07.2022

Наверное, каждый испытал на себе, как ощущается удар током на собственном теле. С 1950-х годов начали устанавливаться так называемые выключатели дифференциального тока, чтобы нам не приходилось случайно сталкиваться с этими опасно высокими токами в нашей домашней электросети в повседневной жизни. Но что такое Устройство Защитного Отключения? Как это работает и кому нужно УЗО? Узнайте все о своем ангеле-хранителе в этой статье.

Объяснение УЗО: что такое УЗО и как оно работает?

Каковы преимущества и недостатки УЗО?

Какие существуют типы УЗО и чем они отличаются?

Где используется устройство защитного отключения и кому оно нужно?

Почему УЗО вылетает во время грозы?

Как дооснастить линию УЗО

Вывод: незаметный защитник

Объяснение УЗО: что такое УЗО и как оно работает?

Автоматический выключатель дифференциального тока или выключатель FI служит защитой от поражения электрическим током со смертельным исходом. Он распознает, когда человек соприкасается с контролируемой цепью, и в качестве защитного механизма молниеносно разрывает эту цепь. В то время как миниатюрные автоматические выключатели защищают установку и здание, эти выключатели FI подключаются выше для личной и противопожарной защиты .

Откуда взялся термин «переключатель FI»?

Аббревиатура FI на первый взгляд может показаться произвольной, но ее легко вывести. Буква «F» означает ошибку, а «I» — символ силы электрического тока, таким образом, аббревиатура «FI» означает «ток неисправности».

Помимо выключателей FI и устройств защитного отключения, также распространена аббревиатура «УЗО». Это означает английский термин «Residual Current Device», который буквально означает «устройство защитного отключения» и относится к функциональности переключателя.

Как работает УЗО?

По сути, устройство защитного отключения контролирует токи, протекающие к электрическому устройству в цепи и от него. В случае безошибочной работы эти токи в целом имеют одинаковую величину.

Например, если человек прикасается к недостаточно изолированному устройству или силовому кабелю, через его тело на землю течет более или менее сильный ток. Соответственно, остаточный ток, вытекающий из устройства, менее силен, чем входящий ток. Устройство защитного отключения распознает эту разницу и немедленно прерывает цепь путем отключения.

Благодаря короткому времени отключения устройства защитного отключения сокращают время прохождения тока через тело человека. Это ограничивает продолжительность действия тока и снижает вероятность необратимого ущерба для здоровья и фатальных последствий, таких как фибрилляция желудочков.

Тип тока повреждения	Допустимый диапазон тока отключения
Синусоидальный переменный ток	от 0,5 до 1 In
Пульсирующий постоянный ток	от 0,35 до 1,4 In
Полуволновые токи, управляемые фазовым углом, с фазовым углом 90° эл.	от 0,25 до 1,4 In
Полуволновые токи, управляемые фазовым углом, с фазовым углом 135° эл.	от 0,11 до 1,4 In
Пульсирующий постоянный ток, наложенный на плавный постоянный ток нулевой последовательности 6 мА	макс. 1,4 In + 6 мА
Плавный постоянный ток	от 0,5 до 2 In

Использование УЗО дает множество преимуществ :

Компактный дизайн

Вспомогательное напряжение не требуется

Защита путем отключения даже при малых токах (обычно от 3 мА)

Дополнительная защита в случае прямого прикосновения возможна с помощью высокочувствительных выключателей дифференциального тока (0,01–0,03 А).

Всегда выключается в случае ошибки на всех полюсах (всех активных линиях)

Защитный эффект УЗО дает большое преимущество в плане безопасности и за последние несколько десятилетий предотвратил многочисленные серьезные электрические аварии. Тем не менее, опасность споткнуться из-за запутанных кабелей разных типов по-прежнему остается проблемой. Все риски электрического тока не могут быть устранены с помощью УЗО, поскольку его защитное действие также имеет свои пределы.

Пределы УЗО

Тот, кто полагается на чудодейственное действие УЗО и видит в этом халяву и небрежно и неразумно использует электроприборы, скорее всего, пострадает, особенно в таких опасных зонах, как ванная комната.

Важно помнить, что ток должен пройти через тело до срабатывания автоматического выключателя дифференциального тока. Хотя это и ограничивает продолжительность его действия, но не может влиять на силу тока, пока его не выключат. При напряжении сети U 230 В и сопротивлении тела R около 1000 Ом формула I = U/R = 230 В/1000 Ом = 230 мА дает ток тела 230 мА.

Примечание для сравнения: в таких условиях мы уже можем воспринимать ток силой около 4 мА. В зависимости от продолжительности действия потеря сознания и остановка сердца могут произойти в диапазоне от 50 до 80 мА. Даже если 230 мА протекают через тело только в течение короткого времени, с токами такой величины нельзя шутить.

Соответственно, ударенный током человек получает хорошую взбучку, и даже если не следует ожидать серьезного ущерба здоровью, во многих случаях из-за временного эффекта может быть причинен настоящий шок, падение или травмы. Такой удар током может привести к панике, особенно у детей.

Совет: Даже если стандарт предписывает только один выключатель дифференциального тока для всей электроустановки в ванной комнате, рекомендуется устанавливать отдельные УЗО для освещения ванной комнаты и розеток. Если используется только один переключатель FI, то при наличии потока и выключении переключателя FI вы все равно будете сидеть в темноте.

Какие существуют типы УЗО и чем они отличаются?

В зависимости от электронной схемы в цепи возникают различные формы тока замыкания. Чтобы иметь возможность обнаруживать эти различные формы дифференциального тока, существуют различные типы устройств. Важным техническим свойством УЗО является диапазон срабатывания, т.е. при каких уровнях тока оно срабатывает и разрывает цепь.

Вот наиболее распространенные типы:

Тип AC: подходят только для обнаружения синусоидальных переменных токов короткого замыкания, которые медленно нарастают или возникают внезапно.

Тип A: обнаруживают синусоидальные переменные дифференциальные токи, такие как дифференциальные токи переменного и пульсирующего постоянного тока. Это означает, что их можно использовать с однофазными потребителями с электронными компонентами в блоке питания, например.

Тип F: обнаруживают все типы дифференциальных токов, а также могут обнаруживать дифференциальные токи от частотной смеси частот до 1 кГц. Поэтому они подходят для однофазного электрооборудования с преобразователями частоты, такими как стиральные машины, воздушные кондиционеры и салатницы.

Тип B: обнаруживают типы дифференциальных токов типа F, но также сглаживают дифференциальные токи постоянного тока. Они подходят для использования в трехфазных системах с частотой 50/60 Гц. УЗО типа В относятся к универсальным токочувствительным и обнаруживают токи короткого замыкания в диапазоне частот до 2 кГц. Типичными областями применения являются импульсные источники питания, преобразователи частоты и медицинские приборы.

Тип B+: обнаруживают те же дифференциальные токи, что и УЗО типа B, но с расширенным частотным диапазоном до 20 кГц.

Примечание. Обратите внимание, что УЗО, независимо от модели, ни при каких обстоятельствах не должно считаться главным выключателем. Выключатель FI является защитным устройством для возможных опасных ситуаций и не подходит для отключения бытовой электроустановки от источника питания до принятия конструктивных мер.

Где используется устройство защитного отключения и кому он нужен?

Давно не секрет, что такие приборы могут спасать жизни в домашней системе электроснабжения. По этой причине защитные устройства FI во многих случаях являются обязательными. С 1984 года DIN VDE 0100-701:2008-10 предписывает установку устройств защитного отключения в помещениях с ванной или душем в новостройках многих стран. Это обязательство не распространяется на водонагреватели.

Также во многих государствах автоматический выключатель утечки на землю также является обязательным для каждой новой установленной цепи электрической розетки. Это также относится к наружным цепям, питающим переносное оборудование. Однако модернизация переключателя FI для более старых систем в настоящее время не является обязательной.

Совет: после установки регулярно проверяйте, не поврежден ли ваш автоматический выключатель дифференциального тока. Чтобы вам не пришлось подвергать себя опасности при проверке, выключатели дифференциального тока оснащены легко узнаваемой, часто цветной, контрольной кнопкой.

Почему УЗО вылетает во время грозы?

В редких случаях действительно может случиться так, что УЗО сработает во время грозы. Удары молнии могут привести к пикам напряжения или кратковременным перенапряжениям в сети. В результате токи утечки длятся очень короткое время. Устройство защитного отключения замечает изменение и отключается. Он не может отличить токи утечки, вызванные грозой, от реальных токов повреждения.

Обычное УЗО остается в выключенном состоянии до тех пор, пока не будет снова включено вручную. Любой, кто находится дома во время грозы, может снова включить УЗО без особых усилий.

Однако УЗО, срабатывающее во время грозы, может стать проблемой, если жильцы находятся вдали от дома в течение длительного времени, а важные электрические устройства, такие как морозильник, не обесточены.

Что такое молниезащитные УЗО?

Если важно избежать такого ошибочного срабатывания УЗО, проблему может решить автоматический выключатель дифференциального тока с кратковременной задержкой. Если происходит неожиданное изменение тока, эти УЗО ждут несколько миллисекунд перед отключением.

Это очень короткое время ожидания предотвращает непреднамеренное выпадение устройства защитного отключения во время грозы и по-прежнему соответствует времени срабатывания, требуемому стандартом.

Примечание. Если автоматический выключатель FI срабатывает не только во время грозы, но и во время сильного дождя, это также может быть связано с влажностью. Убедитесь, что все розетки и кабели на открытом воздухе защищены от влаги или имеют соответствующий класс защиты.

Как дооснастить линию УЗО

Даже если нет обязательств по модернизации старых систем, следует рассмотреть возможность установки устройств защитного отключения из соображений безопасности. В современной электроустановке выключатели FI можно без особых усилий установить в распределительной коробке.

Старые электрические системы, часто представляют собой двухпроводные установки или установки с классическим занулением. Здесь также возможна и рекомендуется модернизация выключателя FI, но это требует фундаментальных изменений в электроустановке. Линии должны быть переложены, а стены должны быть взломаны.

Обратите внимание, что дооснащение УЗО всегда должно выполняться уполномоченным специалистом. В частности, без защиты УЗО эти работы по модернизации представляют серьезную угрозу для вашей собственной безопасности.

Совет: Не уверены, защищены ли вы дома УЗО? Просто загляните в блок предохранителей и найдите переключатель с надписью «RCD» или «УЗО». Еще одним отличительным признаком является тестовая кнопка на переключателе.

Вывод: незаметный защитник

Какой бы простой ни казалась защитная функция УЗО, его эффект огромен. От зарядных устройств до телевизоров и посудомоечных машин — мы постоянно контактируем с электронными устройствами дома . При этом возникает риск отсутствия изоляции или неисправных устройств, и именно от этих типов опасностей защищают выключатели дифференциального тока.

В то время как они являются обязательными в новых зданиях, владельцы и жильцы старых зданий должны убедиться, что УЗО установлены и здесь. Если до сих пор нет устройства защитного отключения, его часто можно без особых усилий дооснастить.

В принципе, однако, такая защита не должна рассматриваться как стимул действовать небрежно и экспериментировать с феном в ванной. Переключатель реагирует молниеносно, но это не избавляет от удара тока, а снижает его длительность.

Если стоит выбор, где купить УЗО, выбирайте надёжного поставщика. Компания «АнЛан» занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Копирование контента с сайта Anlan.ru возможно только при указании ссылки на источник.
© Все права защищены.

Что такое УЗО — применение, правила выбора по мощности

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

Содержание:

1 Назначение
2 Принцип работы УЗО и конструктивные особенности
3 Правильная схема подключения УЗО и автомата ошибки монтажа
4 Варианты и схемы защиты для однофазной сети
5 УЗО для 1-фазной сети
6 УЗО для 1-фазной сети счетчик
7 Узо для 1-фазной сети, групповые УЗО
8 Однофазная сеть, групповые УЗО
9 Схемы для 3-фазной сети
10 Узо для 3-фазной сети, групповые УЗО
11 Узо для 3-фазной сети счетчик
12 Каких ошибок следует избегать
13 Правила безопасности в процессе работы

При различных повреждениях электрических сетей требуется защита, для чего нужно использовать специальное оборудование. Чтобы автоматически отключить электрическую линию, если токи утечки превосходят заданную уставку, требуется УЗО. Расшифровка этой аббревиатуры – устройство защитного отключения.

Назначение

Первостепенное назначение УЗО – гарантировать защиту человеческого организма от действия электричества, возникающего вследствие повреждения изоляции электрооборудования, электрических линий. Человек, случайно контактирующий с таким оборудованием, попадает под действие электрического тока, и необходимо предупредить его травматизацию и даже гибель, зачем и нужно данное устройство.

Помимо того, оно защищает от утечек, которые могут вызвать нагрев проводки и возгорание, способных привести к пожару.

Прежде чем устанавливать это устройство, нужно понимать, что это такое.

УЗО в электрике используется в следующих целях:

Подключение электропотребителей – функция выключателя.
Создание надежной электрической цепи для расчетного тока, не вызывающего ошибочных срабатываний.
Возможность обесточивания (выключения) электропотребителей под нагрузкой.
Отключение контролируемого объекта, когда достигается заданное значение дифференциального тока.

При недопустимой величине утечки прибор отключает поврежденную часть цепи меньше чем за секунду. Аппарат не защищен от КЗ, ему требуется обязательная установка автоматического выключателя.

Существующие типы УЗО – это электронное и электромеханическое УЗО. Преимущества электромеханического устройства – сохранение работоспособности при обесточенной линии. Возникновение утечки вызовет срабатывание аппарата, и защитите человека от поражения электричеством.

Есть простой способ, как отличить УЗО электронного типа от электромеханического: надо проверить его тестовым режимом, если оно сработает при отсутствии внешнего напряжения, то это электромеханическое, в противном случае – это электронное изделие.

К разновидности УЗО относится аппарат УЗО-Д, который снабжен дополнительным, автономным блоком питания, что позволяет не терять работоспособность даже в случае отключения основного напряжения. Этот вид позволяет обеспечить надежность работы.

Принцип работы УЗО и конструктивные особенности

УЗО — это устройство, отключающее электролинию при появлении токов утечек, возникающих по разным причинам, в первую очередь – вследствие нарушения изоляции.

Принцип работы основан на сравнении нулевого и фазного тока. При исправной изоляции токи, идущие по этим проводам, равны. Оба провода расположены внутри магнитопровода с вторичной обмоткой, подключенной к исполнительному механизму через электромагнитное реле. Причем пока нет утечки, на вторичной обмотке нет напряжения.

Нарушение изоляции или прикосновении человека к фазе, приводит к тому, что токи, проходящие по проводам, становятся разными, это приводит к возникновению общего магнитного потока. Результат – на вторичной обмотке возникает напряжение, срабатывает реле, исполнительный механизм отключает потребителя.

Конструктивно аппарат состоит из магнитопровода, на котором располагается вторичная обмотка. Она подключается к магнитоэлектрическому реле, которое воздействует на размыкающий контакт. Имеется также кнопка для тестирования с помощью, которой имеется возможность искусственно создать небольшой разбаланс токов в цепи. Кнопкой тестирования можно проверить, как работает прибор. Действует принцип имитации утечки за счет подключения добавочного сопротивления.

Наиболее важные характеристики УЗО следующие:

Номинальный ток – значение, которое обеспечивает длительную работу аппарата без перебоев.
Дифференциальный ток – разница значения в проходящих через магнитопровод проводах.
Номинальное напряжение – значение напряжения длительной нормальной работы аппарата.
Тип тока – переменный или постоянный.
Условный ток КЗ – максимально допустимая величина, которую выдерживает аппарат до момента срабатывания защиты.

Выпускается три типа изделия, применение которых определяется различными по виду токами.

Их маркировка:

Тип АС – работает на переменном токе.
Тип А – подходит для работы с переменным и пульсирующим постоянным токами.
Тип В — работает на переменном и на постоянном пульсирующем токах. Используется дифференциальная составляющая утечки.
Тип S – для селективной защиты, с временной задержкой для учета времени срабатывания нижестоящих аппаратов защиты.

В обозначение УЗО включают номинальные электрические величины; схема; тип; серия. Для информирования потребителя на него наносится маркировка, повышающая потребительские качества изделия. Используется буквенное обозначение и цифровое.

Правильная схема подключения УЗО и автомата ошибки монтажа

Стабильную работу УЗО в электрике обеспечивает подходящая ему схему. Основные группы обозначений изделия должны соответствовать ГОСТу. В схеме перед установкой УЗО обязательно устанавливать АВ.

Так как аппараты не снабжены защитой от перегрузки, а также от короткого замыкания, то необходимость в их применении не вызывает сомнения, иначе линии электропередач не будут защищены.

Подключение производится по схемам, зависящим от типа электрической линии:

Подключение без заземления – для однофазной проводки, для трехфазной проводки.
При существующем заземлении – для системы TN-C-S, TN-S, для однофазной или трехфазной сети.

Автоматический выключатель и УЗО должны совместно работать в схеме электроснабжения. Автомат располагается перед аппаратом защиты. Монтируют УЗО в щитке установки электрики.

Ошибки монтажа приводят к неправильной работе устройства.

Наиболее частые из них:

Гальваническое соединение нулевого защитного и рабочего нулевого проводника в области изделия. При этом появляется разница, так как часть тока будет протекать мимо аппарата по проводнику заземления, что приведет к ложному срабатыванию устройства.
Используется нулевым рабочим проводом нулевой защитный проводник. Использование также постороннего проводника для этих целей. Эти случаи приводят к неправильному срабатыванию УЗО.

Для общей защиты потребителей непосредственно после АВ устанавливается вводное УЗО.

Варианты и схемы защиты для однофазной сети

Для схем защиты однофазной сети существует классификация по следующему признаку:

Однофазная проводка без заземления.
Однофазная проводка с заземлением.

Линии бытового назначения (для дома) характеризуются подключением устройства без «земли». Здесь существует две линии: фаза и нуль. Эта схема подключения дополнительно снабжается установкой автоматической защиты от КЗ и перегрузки.

Возможно, использовать в схеме одно изделие или несколько. Зависит это от различных факторов: ставить ли аппарат отдельно на освещение, ставить ли на несколько потребителей групповое устройство. Для линии с заземляющим проводником, схема подключения аналогична сети без заземления.

УЗО для 1-фазной сети

С целью защиты однофазной линии применяется УЗО в двухпроводной сети, то есть двухполюсное. Такое применение обусловлено наличием двух проводов. Обозначение УЗО на однолинейной схеме должно соответствовать ГОСТу.

Применяется несколько типовых схем:

Схема с одним прибором выполнена в следующей последовательности: электрический счетчик, общий защитный прибор, затем АВ (на группы потребителей). Применяется при небольшом количестве электропотребителей.
Схема проста по устройству, экономная в плане материальных затрат. Недостаток этой схемы – обесточивает все потребители, независимо от того, где произойдет утечка.
Схема с несколькими защитными приборами на отдельные группы потребителей. В этой схеме энергопотребители разбиты на группы, и каждая имеет свое защитное устройство.

УЗО для 1-фазной сети счетчик

Защита однофазной линии со счетчиком производится, аналогично двухпроводной линии, но с учетом установки счетчика. УЗО на схеме располагается после счетчика.

Такая схема выглядит следующим образом. На вводе устанавливается АВ на нулевой и фазный провода. Затем устанавливается однофазный счетчик и групповое устройство. Далее устанавливаются приборы на группы потребителей. Благодаря такой схемефункции УЗО выполняются в полном объеме.

Узо для 1-фазной сети, групповые УЗО

Для нескольких индивидуальных потребителей, которые защищены автономными приборами, используется схема с несколькими УЗО. В таких схемах применяют групповое вводное устройство, причем уставку срабатывания выбирают на порядок больше индивидуальных.

Кроме того, каждый индивидуальный потребитель электроэнергии защищен своим АВ.

Однофазная сеть, групповые УЗО

При наличии нескольких устройств для отдельных электропотребителей возможно применение группового аппарата, рассчитанного для защиты большего количества потребителей.

Схема подключения выглядит следующим образом. Групповое устройство подключается непосредственно после вводного АВ, затем подключаются групповые автоматы на отдельные электрические линии потребителей.

Схемы для 3-фазной сети

Для такой линии применяют схемы с УЗО аналогичные по применению для однофазной проводки, но четырехполюсные. Три полюса предназначены для подключения фазных проводов, четвертый – нулевого проводника.

Необходимо учитывать, что на нагрузку при подаче трех фаз поступает 380 В, а вот каждая отдельная фаза и ноль обеспечивают питанием потребителей в 220 В.

Узо для 3-фазной сети, групповые УЗО

Для данной сети выбирают четырехполюсные изделия, если необходимо устанавливают групповые приборы, которые позволяют более экономно создать защиту.

На входе устанавливают вводное, противопожарное устройство. Защиту групп потребителей осуществляют однофазными приборами. На группы потребители разбивают по месту расположения их.

Узо для 3-фазной сети счетчик

Полная схема с несколькими УЗО и счетчиком должна строиться в таком порядке: первый – трехфазный автоматический выключатель, счетчик, непосредственно перед защищаемым потребителем – УЗО.

Возможен вариант с общим и групповыми устройствами защиты и дополнительными АВ для каждого индивидуального потребителя.

Каких ошибок следует избегать

Для исключения в дальнейшей работе по монтажу, наладке и эксплуатации приборов защиты необходимо выполнить предварительные работы. Они заключаются в следующем:

Необходимо измерить текущее состояние изоляции электрических линий электропроводки.
При необходимости заменить бракованные провода новыми.
Провести профилактику электрики с целью исключения появления самопроизвольных утечек.

Необходимо строго придерживаться рекомендаций как по принципиальной схеме подключения, так и очередности их расположения. Монтаж производить строго по электрической принципиальной и монтажной схемам.

При плохом контакте, обычно которое возникает в переходниках, удлинителях в месте соединения возникает искрение, вследствие чего возможен пожар. Для этого необходимо применять устройство защиты от искрения, которое имеет также функцииреле напряжения, срабатывающего при повышении напряжения выше нормы.

Правила безопасности в процессе работы

Проводя работы по монтажу электрической аппаратуру, в том числе с изделиями, обеспечивающими защиту необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с электричеством. Работы производить при отключенных источниках электричества. Знать, какие применять защитные средства и от чего они защищают при работе с электричеством.

Выбирая УЗО, сначала нужно определить, какое именно требуется – электромеханическое или электронное. Необходимо помнить, что электромеханический аппарат сработает и при отсутствии напряжения в сети (например, оборван ноль, но фаза есть), а вот электронный – нет.

Желательно выбирать продукцию проверенных производителей. В рейтинг производителей традиционно входят такие бренды, как:

ABB;
Легранд;
Шнайдер Электрик;
EKF;
IEK.

Затем определяются электрические параметры прибора с учетом электропотребителей и условных обозначений на устройстве.

Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓

Поделиться на Facebook

Поделиться в ВК

Поделиться в ОК

Поделиться в Twitter

Поделиться в Google Plus

АВТОМОБИЛЬ: Расшифровка электромобиля

В официальном документе, разосланном Министерством энергетики 14 декабря 2018 года, правительство Индии изложило несколько ключевых фактов, цифр и план по поддержке распространения электромобилей в стране.

Электромобили, также называемые электромобилями, используют для приведения в движение один или несколько электрических или тяговых двигателей. Они могут питаться от коллекторной системы, используя электричество от внешних источников, или могут быть автономными с помощью батареи, солнечных панелей или электрического генератора для преобразования топлива в электричество. Электромобили включают, помимо прочего, автомобильные и железнодорожные транспортные средства, надводные и подводные суда, электрические самолеты и электрические космические корабли.

Электромобили впервые появились в середине 19 века, когда электричество было одним из предпочтительных способов приведения в движение автомобилей, обеспечивая уровень комфорта и простоты эксплуатации, недоступный бензиновым автомобилям того времени. Ограничения большого веса, короткой дальности поездки, длительного времени зарядки и низкой долговечности аккумуляторов по сравнению с более поздними автомобилями с двигателями внутреннего сгорания привели к сокращению их использования во всем мире; хотя электромобили продолжали использоваться в виде электропоездов и других нишевых применений.

В начале 21 века интерес к электрическим и другим транспортным средствам, работающим на альтернативном топливе, возрос в связи с растущей озабоченностью по поводу проблем, связанных с транспортными средствами, работающими на углеводородном топливе, включая ущерб окружающей среде, вызванный их выбросами, устойчивость нынешнего транспорта на углеводородной основе. инфраструктура, а также улучшения в технологии электромобилей.

Некоторые преимущества электромобилей:

Большинство электродвигателей могут проехать от 150 до 180 км, прежде чем их нужно будет зарядить.
Отсутствие выхлопной трубы означает отсутствие парниковых газов, таких как двуокись углерода, загрязнение NOx и PM10.
Отсутствие потребления нефти означает меньшую зависимость от ископаемого топлива.
Автомобили можно заряжать в любое удобное для пользователя время.
Более экономичный, чем обычные автомобили, благодаря длительному использованию аккумулятора.
Дешевле в обслуживании из-за меньшего количества движущихся частей.
Создает меньше шума благодаря бесшумному двигателю.

Рис. 1: Компоненты EV

Работа электромобиля

Три основных компонента электромобиля: электродвигатель, контроллер и аккумулятор. Электродвигатель не нуждается ни в масле, ни в настройке, и, поскольку нет выбросов выхлопных газов, он не требует проверки смога.

При включении автомобиля ток идет от аккумулятора. Контроллер берет энергию от аккумулятора и подает ее на двигатель. Прежде чем подавать ток на двигатель, контроллер преобразует 300 В постоянного тока в максимум 240 В переменного тока, 2-фазную мощность, подходящую для двигателя.

Педаль акселератора цепляется за пару потенциометров (переменных резисторов). Эти потенциометры обеспечивают сигнал, сообщающий контроллеру, какую мощность он должен выдавать.

Когда вы нажимаете на педаль акселератора, кабель от педали подключается к этим двум потенциометрам. Для безопасности есть два потенциометра. Контроллер считывает показания обоих потенциометров и следит за тем, чтобы их сигналы были равны. Если нет, то он не работает. Такая компоновка защищает от ситуации, когда потенциометр выходит из строя в полностью включенном положении.

Контроллер может обеспечивать нулевую мощность (когда автомобиль остановлен), полную мощность (когда водитель нажимает на педаль акселератора) или любой промежуточный уровень мощности. Затем электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую, которая двигает автомобиль вперед.

Другими компонентами электромобиля являются электрический двигатель, рекуперативное торможение и система привода.
Аккумулятор. Аккумулятор является ключевым компонентом электромобиля по следующим причинам:

Запас хода автомобиля почти полностью зависит от аккумуляторной батареи гибридного автомобиля.
Это самый тяжелый электрический компонент.
Это также самый дорогой электрический компонент.

Аккумуляторный электромобиль (BEV) использует аккумулятор, который можно заряжать от обычной электросети на специализированной электростанции. Помимо традиционных технологий литий-ионных аккумуляторов, существуют свинцово-кислотные, никель-металлогидридные (NiMH) и зебра.

Литий-ионный

В современных электромобилях в основном используются литий-ионные аккумуляторы — та же технология, что и в ноутбуках или устройствах для чтения электронных книг. Эти аккумуляторы сейчас считаются стандартом для современных электромобилей. Существует много типов литий-ионных аккумуляторов, и каждый из них имеет разные характеристики. Но производители автомобилей сосредоточены на вариантах, которые имеют превосходную долговечность.

Рис. 2: Литий-ионный аккумулятор для питания устройства

По сравнению с другими устаревшими аккумуляторными технологиями литий-ионный предлагает множество преимуществ. Например, он обладает отличной удельной энергией (140 Втч/кг) и плотностью энергии, что делает его идеальным для электромобилей. Он также отлично сохраняет энергию благодаря скорости саморазряда (пять процентов в месяц), которая на порядок ниже, чем у NiMH.

Однако у литий-ионных аккумуляторов есть и недостатки. Шесть серьезных проблем с современной технологией свинцово-кислотных аккумуляторов:

Тяжелые; типичный блок свинцово-кислотных аккумуляторов весит 463,6 кг (1000 фунтов) или более.
Они громоздкие; автомобиль, используемый в качестве примера, имеет 50 свинцово-кислотных аккумуляторов, каждый размером примерно 15,24 × 20,32 × 15,24 см (6x8x6 дюймов).
Имеют ограниченную вместимость; типичный свинцово-кислотный аккумулятор может содержать от 12 до 15 киловатт-часов электроэнергии, что дает автомобилю запас хода всего 80,5 км (50 миль) или около того.
Они медленно заряжаются; типичное время перезарядки свинцово-кислотного аккумулятора составляет от четырех до десяти часов для полной зарядки, в зависимости от технологии батареи и зарядного устройства.
У них короткий срок службы — от трех до четырех лет, возможно, 200 полных циклов зарядки/разрядки.
Они дорогие — примерно 2000 долларов США за стандартный батарейный блок.

Когда вы помещаете батарею в устройство, положительно заряженные ионы лития притягиваются к катоду и движутся к нему. Когда он бомбардируется этими ионами, катод становится более положительно заряженным, чем анод, и это притягивает отрицательно заряженные электроны.

Когда электроны начинают двигаться к катоду, они вынуждены проходить через устройство и использовать энергию электронов, движущихся к катоду, для выработки энергии. Вы можете думать об этом как о водяном колесе, за исключением того, что вместо воды текут электроны.

Литий-ионные аккумуляторы хороши тем, что их можно перезаряжать. Когда аккумулятор подключен к зарядному устройству, ионы лития движутся в противоположном направлении, как и раньше. Когда они перемещаются от катода к аноду, батарея восстанавливается для другого использования.

Свинцово-кислотные и никель-металлогидридные аккумуляторы

Как свинцово-кислотные, так и никель-металлогидридные аккумуляторы являются зрелыми аккумуляторными технологиями. Первоначально они использовались в ранних электромобилях, таких как EV1 от General Motor.

Однако в настоящее время они считаются устаревшими с точки зрения их использования в качестве основного источника накопления энергии в электромобилях. Свинцово-кислотные батареи использовались в обычных транспортных средствах, работающих на бензине, и они относительно недороги. Однако они имеют низкую удельную энергию 34 Втч/кг.

Аккумуляторы NiMH считаются лучшими, поскольку они могут иметь удвоенную удельную энергию — 68 Втч/кг — по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Это позволяет электромобилям, в которых используются никель-металлгидридные батареи, быть значительно легче, что приводит к снижению затрат энергии на приведение в движение электромобилей.

NiMH аккумуляторы также имеют большую плотность энергии по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, что позволяет размещать аккумуляторную систему в меньшем пространстве.

NiMH аккумуляторы имеют некоторые недостатки, такие как более низкая эффективность зарядки по сравнению с другими аккумуляторами. Существует также проблема с саморазрядом (до 12,5% в день при нормальной комнатной температуре), которая усугубляется, когда батареи находятся в условиях высокой температуры. Это делает батареи NiMH менее подходящими для более жарких условий.

Zebra

В натриевой батарее или батарее Zebra в качестве электролита используется расплавленный хлоралюминат натрия (NaAlCl4). Эту химию также иногда называют горячей солью. Относительно зрелая технология, батарея Zebra имеет плотность энергии 120 Втч/кг и разумное последовательное сопротивление.

Так как для использования аккумуляторы необходимо нагревать, холодная погода не оказывает сильного влияния на их работу, за исключением увеличения затрат на обогрев. Аккумуляторы Zebra использовались в нескольких электромобилях. Они могут работать в течение нескольких тысяч циклов зарядки и нетоксичны.

Недостатки батареи типа «зебра» включают низкую удельную мощность (<300 Вт/кг) и необходимость нагревать электролит примерно до 270°C (520°F), что приводит к потере некоторого количества энергии и создает трудности при длительном хранении аккумуляторов. обвинение.

Проточные батареи

Проточная батарея или проточная окислительно-восстановительная батарея (после восстановления-окисления) представляет собой тип электрохимического элемента, в котором химическая энергия обеспечивается двумя химическими компонентами, растворенными в жидкостях, содержащихся в системе и разделенных мембраной. Благодаря химической энергии образуются ионы (заряженные атомы или молекулы), которые проходят через мембрану. Они производят электрический заряд, в то время как обе жидкости циркулируют в своем собственном пространстве.

Проточная батарея может использоваться как топливный элемент (где отработавшее топливо извлекается и в систему добавляется новое топливо) или как перезаряжаемая батарея (где источник электроэнергии обеспечивает регенерацию топлива). Хотя у него есть технические преимущества по сравнению с обычными перезаряжаемыми, такие как потенциально отделяемые резервуары для жидкости и почти неограниченный срок службы, токи сравнительно менее мощные и требуют более сложной электроники. Энергоемкость зависит от объема электролита (количества жидкого электролита), а мощность зависит от площади поверхности электродов.

Проточные батареи являются уникальными и наиболее практичными для использования возобновляемых источников энергии для автомобильного транспорта по следующим причинам:

Быстрая и безопасная зарядка путем замены электролита
Эффективность полного привода в четыре раза выше, чем у водорода в качестве топлива
Эксплуатационные расходы равны обычным дизельным автомобилям
Полностью переработанное топливо
Нулевой уровень выбросов в месте использования

Рис. 3: Работа проточного аккумулятора

Контроллер мотора

Управление электромобилем — непростая задача, поскольку его работа существенно зависит от времени (например, параметры работы электромобиля и дорожные условия постоянно меняются). Поэтому контроллер должен быть спроектирован так, чтобы сделать систему надежной и адаптивной, улучшая как динамические, так и установившиеся характеристики системы.

В настоящее время основным ограничивающим фактором для широкого использования электромобилей является короткий пробег на одном заряде аккумулятора. Следовательно, помимо контроля производительности транспортных средств (то есть плавного вождения для комфортной езды), необходимо приложить значительные усилия для управления энергией аккумуляторов. Однако с точки зрения электротехники и систем управления электромобили имеют преимущество перед традиционными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. Основными требованиями к производительности системы электропривода электромобиля являются высокая производительность, малые потери, высокая удельная мощность, низкая скорость, высокий крутящий момент, широкий диапазон регулируемой скорости, высокая перегрузочная способность и хорошая надежность.

В настоящее время щеточный двигатель постоянного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель переменного тока, синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM) и вентильный реактивный двигатель (SRM) являются основными типами двигателей, используемых для привода электромобиля. Выбор двигателя для конкретного электромобиля зависит от таких факторов, как предназначение электромобиля, простота управления и так далее.

Целью управления электромобилем является управление крутящим моментом движущей машины. Положение дроссельной заслонки и тормоз являются входными данными для системы управления, которая должна быстро реагировать и иметь низкий уровень пульсаций. Электромобиль требует, чтобы приводная электрическая машина имела широкий диапазон регулирования скорости. Чтобы гарантировать время разгона, электрическая машина должна иметь большой выходной крутящий момент при низкой скорости и высокой перегрузочной способности. А для работы на высокой скорости приводной двигатель должен иметь определенную выходную мощность при работе на высокой скорости.

Электрический двигатель

Электрический двигатель приводит в движение электромобиль. Двигатель использует переменный или постоянный ток. Двигатель переменного тока, обычно используемый в электромобилях, легче и дешевле, чем двигатель, использующий постоянный ток. Двигатели переменного тока имеют меньше движущихся частей и, следовательно, подвержены меньшему количеству механических проблем.

Рекуперативное торможение

В электромобиле с питанием от батареи рекуперативное торможение (также называемое рекуперацией) представляет собой преобразование кинетической энергии транспортного средства в химическую энергию, хранящуюся в аккумуляторе, где ее можно использовать позже для управления транспортным средством. Он тормозной, потому что он также служит для замедления транспортного средства. Он является регенеративным, потому что энергия возвращается в батарею, где ее можно использовать снова.

Когда мы прикладываем усилие к педали тормоза, машина замедляется и двигатель работает в обратном направлении. При движении в неправильном направлении двигатель действует как генератор и, таким образом, заряжает аккумулятор. Использование рекуперативного торможения в электромобиле снижает стоимость топлива, повышает эффективность топливной системы и снижает выбросы. Система рекуперативного торможения обеспечивает тормозное усилие при малой скорости движения автомобиля и, следовательно, при движении с частыми остановками. Таким образом, для электромобиля требуется меньшее замедление.

Система привода

Система привода передает механическую энергию ведущим колесам для создания движения. Это делает систему трансмиссии ненужной в электромобиле.

Зарядная станция

Электромобили доступны в различных моделях с различными диапазонами и возможностями. Для подзарядки они подключаются к источнику электроэнергии через оборудование для питания электромобилей (EVSE). Зарядные станции для электромобилей, также называемые пунктами подзарядки электромобилей, пунктами подзарядки, пунктами подзарядки и EVSE, являются элементом инфраструктуры, поставляющей электроэнергию для подзарядки электромобилей, таких как подключаемые электромобили. Эти станции также необходимы во время путешествий, и многие из них поддерживают более быструю зарядку при более высоких напряжениях и токах, чем те, которые доступны от EVSE для жилых помещений.

Типы зарядки

Ниже описаны различные типы зарядки.

Зарядка уровня 1

Зарядка уровня 1 использует тот же ток 120 В, что и в стандартных бытовых розетках в США, и может выполняться с использованием шнура питания и оборудования, которые поставляются с большинством электромобилей. Низкая стоимость установки является его преимуществом, а медленная зарядка (обычно от 4,8 до 8,04 км или от 3 до 5 миль в час) является недостатком.

Зарядка уровня 2

Зарядка уровня 2 использует питание 240 В для более быстрой регенерации аккумуляторной системы электромобиля. Этот тип зарядки требует установки блока EVSE и электропроводки, способной работать с более высоким напряжением. Он имеет более быстрое время зарядки (16.09до 32,2 км или от 10 до 20 миль дальности в час). Это более энергоэффективно, чем зарядка уровня 1, но немного дороже.

Быстрая зарядка постоянным током (480 В)

Быстрая зарядка постоянным током обеспечивает зарядку совместимых автомобилей на 80 % за 20–30 минут за счет преобразования высоковольтного переменного тока в постоянный для непосредственного хранения в аккумуляторах электромобилей. В настоящее время у автопроизводителей есть три спецификации для разъемов для быстрой зарядки постоянного тока: стандарты CHAdeMO (или CHArge de Move), SAE Combined Charging System (CCS) и Tesla Supercharger.

Автомобили Nissan и Mitsubishi используют CHAdeMO, в то время как многие современные и будущие автомобили американских и европейских производителей имеют порты SAE CCS. Оборудование Tesla Supercharger совместимо только с автомобилями Tesla Model S или более поздними версиями, хотя компания разрабатывает адаптер, который позволит владельцам Tesla использовать оборудование CHAdeMO.

Время зарядки резко сократилось — почти так же быстро, как заправка бензинового автомобиля. Это значительно дороже, чем оборудование уровня 1 или 2, а высоковольтное трехфазное подключение к инженерным сетям еще больше увеличивает затраты на установку. Кроме того, у него есть потенциальные проблемы с работой в холодную погоду.

Зарядка электромобилей в Индии

Правительство Индии наконец объявило о политике развертывания инфраструктуры зарядки электромобилей. В официальном документе, который был разослан Министерством энергетики 14 декабря 2018 года, правительство изложило несколько ключевых фактов, цифр и план по поддержке распространения электромобилей в стране. Зарядные станции для электромобилей сначала будут запущены в городах с населением более четырех миллионов человек, то есть в Мумбаи, Нью-Дели, Бангалоре, Хайдарабаде, Ахмадабаде, Ченнаи, Калькутте, Сурате и Пуне.

Правительство также объявило, что в упомянутых выше городах будет как минимум одна зарядная станция для электромобилей в сети протяженностью 3 км. На трассе через каждые 25 км будет станция для электромобилей. Правительство также признало ключевые коридоры, в которых будут электрические зарядные станции как для небольших частных автомобилей, так и для крупных коммерческих автомобилей.

Наиболее важным объявлением в циркуляре является то, что установка этих зарядных станций будет лишена лицензии, и поэтому ожидается, что развертывание будет довольно быстрым. Зарядные станции также смогут бесплатно получать электроэнергию от любой энергетической компании через систему открытого доступа.

В то время как нет ограничений на установку частных зарядных станций в жилом/жилом комплексе/офисном здании, общественные зарядные станции должны соответствовать минимальным требованиям. Каждая зарядная станция должна иметь как минимум три устройства быстрой зарядки, одну вилку типа CCS, одно устройство CHAdeMO (эквивалентно перемещению с использованием заряда) и одно быстрое зарядное устройство переменного тока типа 2. В то время как первые две вилки должны обеспечивать минимальную выходную мощность 50 кВт и напряжение от 200 до 1000 В, вилка типа 2 должна иметь мощность не менее 22 кВт и напряжение от 380 до 480 В.