Como é gerada a corrente residual durante o carregamento dos veículos elétricos?
Durante o processo de carregamento de um veículo elétrico, o sistema de carregamento a bordo (OBC) desempenha um papel crucial na conversão da corrente alternada (CA) da rede elétrica em corrente contínua (CC) para carregar a bateria do veículo. No entanto, existe um risco potencial de fuga de corrente ou de curto-circuitos à terra, que podem ter consequências graves, como eletrocussão, incêndios elétricos ou danos nos componentes do veículo. Por isso, é imprescindível detetar e proteger contra essas correntes residuais.
O esquema seguinte ilustra uma configuração elétrica típica de um sistema de carregamento a bordo (OBC), composto por um filtro EMI de entrada, um retificador CA/CC, um circuito PFC, um conversor CC/CC e um filtro EMI de saída. Com o passar do tempo, e devido a vibrações e aos efeitos do envelhecimento inerentes à utilização de veículos elétricos, pode ocorrer uma falha no isolamento do OBC.
Figura 1 - Esquema do Sistema de Carregamento de Bordo (OBC)
Dependendo da localização da falha, são gerados diferentes tipos de correntes residuais no sistema de carregamento de veículos elétricos:
① Uma falha de ligação à terra na entrada CA da rede resultaria numa corrente residual CA sinusoidal à frequência da rede.
② Uma falha de ligação à terra na secção retificadora CA/CC do OBC resultaria numa corrente residual CC pulsante.
③ Uma falha de ligação à terra no estágio de conversão CC/CC do OBC produziria uma corrente residual CC uniforme.
Por conseguinte, é essencial ser capaz de detetar corrente residual CA sinusoidal, corrente residual CC pulsante e corrente residual CC uniforme em todo o sistema de carregamento de veículos elétricos para proteger as instalações elétricas e evitar o risco de choque elétrico em humanos. Com os avanços na tecnologia de carregamento de baterias, as normas IEC relevantes estabeleceram requisitos específicos para os dispositivos de corrente residual (DRs) para garantir uma proteção adequada durante o carregamento de veículos elétricos.
Que tipo de dispositivo de corrente residual (DR) deve ser utilizado para proteção?
A seleção do DR adequado depende dos requisitos específicos. Um DR foi concebido para detetar correntes de fuga à terra e interromper o fornecimento de energia em caso de fuga para a terra. A sua principal função é proteger os circuitos elétricos e o corpo humano contra choques elétricos e incêndios.
Existem vários tipos de DRs (Disjuntores Diferenciais Residuais), cada um capaz de detetar diferentes tipos de correntes residuais. De acordo com a norma internacional IEC 60755, estão definidos quatro tipos de DRs para aplicações em corrente alternada: Tipo AC, Tipo A, Tipo F e Tipo B.
Os dispositivos de proteção contra corrente residual (DR) do tipo CA são apenas concebidos para detetar correntes residuais CA sinusoidais, restringindo a sua utilização a dispositivos básicos que não geram correntes residuais CC uniformes. Estes DR são normalmente utilizados em aplicações gerais, como eletrodomésticos, lâmpadas incandescentes e aquecedores de água.
Os DR do tipo A são capazes de detetar as mesmas correntes residuais sinusoidais que os DR do tipo CA. No entanto, também podem detetar corrente residual CC pulsante e corrente residual CC pulsante sobreposta a corrente residual CC uniforme até 6 mA, tornando-os adequados para aplicações em edifícios residenciais e comerciais, tais como fogões de indução, fornos de micro-ondas, máquinas de lavar louça e computadores de todos os tipos.
Os dispositivos de proteção diferencial residual (DR) do tipo F são utilizados quando a aplicação pode gerar uma corrente residual composta. Suportam correntes residuais contínuas e uniformes até 10 mA sobrepostas à corrente residual. Além disso, um DR do tipo F também pode detetar todas as correntes residuais detetadas por um DR do tipo A. Estes dispositivos são normalmente utilizados para proteção em aplicações como bombas de calor monofásicas, aparelhos de ar condicionado de frequência variável, bombas de piscina e máquinas de lavar roupa.
A norma internacional IEC 61581-1 oferece duas alternativas para a proteção contra correntes residuais uniformes em estações de carregamento: pode ser utilizado um DR tipo B ou um DR tipo A + CC 6mA juntamente com um dispositivo adequado que desliga a fonte de alimentação se a corrente de fuga exceder 6mA.
Requisitos dos dispositivos de corrente residual para carregadores de veículos elétricos
Para estações de carregamento CA e CC, os diferentes modos de carregamento de veículos elétricos têm requisitos específicos para dispositivos de corrente residual (DRs). Os requisitos específicos, de acordo com as normas da indústria, para os carregadores de veículos elétricos são descritos abaixo:
Para o modo de carregamento 2 (IC-CPD), a norma IEC 62752 especifica que os dispositivos de controlo e proteção no cabo (IC-CPDs) devem garantir a ativação de corrente alternada sinusoidal residual, corrente contínua residual pulsante e corrente contínua residual uniforme superior a 6 mA, independentemente de serem aplicadas repentinamente ou aumentarem gradualmente. Da mesma forma, para o modo de carregamento 3 (RDC-DD), a norma IEC 62955 define os dispositivos de deteção de corrente contínua residual (RDC-DDs) como sendo concebidos para suprimir ou iniciar a supressão do fornecimento de energia ao veículo elétrico nos casos em que seja detetada uma corrente contínua residual uniforme de 6 mA ou superior. As estações de carregamento CC de ligação para veículos elétricos no modo 4 devem ser compatíveis com DR do tipo A, estar equipadas com um DR e podem também possuir um dispositivo de proteção contra sobrecorrente.
Os dispositivos RCD do tipo B são normalmente mais caros, pelo que muitos fabricantes de postos de carregamento de veículos elétricos optam por uma solução RCD do tipo A+DC 6mA para cumprir os requisitos padrão.
Porquê escolher o módulo de deteção de corrente residual CC de 6 mA Tipo A+ da Mornsun (Distribuído pela Electronics OLFER)?
Como fabricante líder e inovador de fontes de alimentação, a Mornsun (distribuída em Espanha e Portugal pela Electronics OLFER) dedica-se a fornecer soluções de alimentação completas para diversos setores, incluindo a série TLB6-A1 de módulos de deteção de corrente residual CC de 6 mA Tipo A+ para carregamento de veículos elétricos. Esta solução pode ser adaptada de forma flexível a diferentes cenários de aplicação, melhorando a estabilidade e a segurança do sistema, ao mesmo tempo que reduz os custos. Vamos agora explorar as vantagens e as principais características da série TLB6-A1 da Mornsun.
Vasta gama de aplicações:
A série TLB6-A1 oferece um tamanho compacto e múltiplos designs de invólucro, permitindo satisfazer diferentes requisitos de design e instalação de placas de circuito impresso, tanto para entradas monofásicas como trifásicas. Esta flexibilidade permite a sua adaptação a diversos cenários de aplicação e proporciona uma proteção abrangente.
Alto desempenho.
A solução de deteção de corrente residual (RCD) Tipo A + CC 6mA para carregamento de veículos elétricos oferece uma proteção abrangente e eficaz contra diversos tipos de correntes de fuga, superando as soluções convencionais Tipo A e Tipo CA. Comparativamente a outros módulos, o módulo RCD da série TLB6-A1 destaca-se pelo seu circuito integrado (CI), protegido por direitos de propriedade intelectual próprios, que oferece as seguintes vantagens:
1) Funções de proteção abrangentes, incluindo proteção contra sobretensão, proteção contra corrente de irrupção e proteção contra saturação magnética.
2) Excelente desempenho do limiar de disparo, estabilidade temporal e diferenças mínimas entre lotes.
3) Algoritmo inovador de deteção de limiar duplo e identificação da forma de onda da corrente para deteção precisa e rápida de correntes residuais.
4) Proteção EMC concebida para evitar falhas no sistema quando ocorre uma fuga de corrente ou ativação desnecessária quando não há falha.
5) Função de calibração para eliminar a influência de pequenas correntes de fuga geradas por fatores ambientais ou correntes parasitas do sistema nas correntes de fuga reais.
Alta segurança.
O módulo de deteção de corrente residual CC de 6 mA da série Mornsun TLB6-A1, tipo A+, está em conformidade com as normas IEC61851, IEC 62752 e IEC 62955, permitindo a deteção fácil de correntes residuais CC, CA e várias correntes residuais pulsantes com elevada velocidade de resposta e excelente precisão.
Com a sua tecnologia de recuperação magnética integrada, a série TLB6-A1 oferece uma capacidade de sobrecorrente de até 3.000 A. Opera de forma fiável em ambientes agressivos graças à sua elevada resistência a interferências eletromagnéticas e às suas características de proteção abrangentes. Estes módulos são amplamente utilizados para a deteção de corrente em setores como o carregamento de veículos elétricos, equipamentos de baixa tensão, sistemas fotovoltaicos e outros, graças às suas características vantajosas e ampla gama de temperatura de funcionamento (de -40 °C a +85 °C).
Rentabilidade:
Com a produção interna de componentes-chave, uma forte equipa de I&D, uma cadeia de fornecimento estável, capacidade de produção suficiente e um sistema avançado de gestão da produção, a Mornsun garante uma elevada fiabilidade consistente na produção em série, assegurando ao mesmo tempo uma entrega rápida e uma redução de custos para os clientes.
Conclusão:
Com a crescente procura de postos de carregamento de veículos elétricos, os fabricantes enfrentam um verdadeiro desafio para se diferenciarem. No entanto, os módulos de deteção de corrente residual (DR) da Mornsun, distribuídos em Espanha e Portugal pela Electrónica OLFER, podem ajudá-lo a cumprir os requisitos de limite de deteção de corrente e a melhorar a competitividade do seu sistema de carregamento de veículos elétricos. Oferecem uma proteção abrangente, reduzindo os custos de projeto e manutenção. Se necessita de uma solução específica de DR para os seus projetos, a Mornsun é, sem dúvida, uma excelente escolha. Também oferecemos equipamentos de teste ou placas de teste simples para verificação funcional. Além disso, fornecemos outros módulos de controlo inteligentes, tais como transdutores de corrente compactos e de alto desempenho, módulos de controlo de contactores e contactores CC para satisfazer diversas necessidades de deteção de corrente.
Está pronto para escolher um módulo de deteção de corrente residual que se adapte às suas aplicações e que esteja alinhado com os seus objetivos de negócio? Não hesite em contactar-nos em www.olfer.com; garantimos que temos a solução ideal, feita à medida das suas necessidades!
