Samochód elektryczny lub hybrydę plug-in można ładować ze zwykłego gniazdka 230 V, ale samo dopasowanie wtyczki nie oznacza jeszcze, że instalacja jest przygotowana na wielogodzinne obciążenie. Motokomentator pokazał prosty eksperyment: podczas ładowania auta zwinięty przedłużacz bębnowy rozgrzał się do około 50 stopni Celsjusza, po czym zadziałało jego zabezpieczenie termiczne.
Zwinięty przedłużacz i ładowanie auta to złe połączenie
W eksperymencie wykorzystano hybrydę plug-in Jaecoo J7 podłączoną do domowego gniazdka za pośrednictwem przedłużacza bębnowego. Producent przewodu określił jego maksymalne obciążenie na 1100 W przy całkowitym zwinięciu i 3600 W po pełnym rozwinięciu. To różnica, którą łatwo przeoczyć, jeśli przedłużacz na co dzień służy do mniej wymagających urządzeń.
Podczas próby zwinięty przewód rozgrzał się do około 50 stopni Celsjusza, mimo że temperatura podłoża wynosiła około 6–8 stopni Celsjusza. Ostatecznie zadziałało zabezpieczenie termiczne bębna. Po ostygnięciu układu powtórzono pomiar, tym razem kontrolując pobieraną moc – wynosiła ona w przybliżeniu 2700 W.
Przyczyna nagrzewania wynika z podstawowych praw fizyki. Moc wydzielana w przewodzie w postaci ciepła zależy od jego oporu oraz kwadratu natężenia prądu. Oznacza to, że wraz ze wzrostem natężenia ilość wydzielanego ciepła rośnie bardzo szybko.
Rozwinięty kabel może oddawać ciepło na całej swojej długości. Na bębnie kolejne warstwy przewodu ogrzewają się nawzajem, a te położone wewnątrz mają znacznie gorsze warunki chłodzenia. Dlatego przedłużacz używany do tak dużego i długotrwałego obciążenia powinien być całkowicie rozwinięty i pracować w granicach parametrów określonych przez producenta.
Zwykłe gniazdko nie zawsze jest gotowe na wiele godzin ładowania
Znacznie ważniejsza jest jednak instalacja znajdująca się za gniazdkiem. Czajnik, żelazko czy odkurzacz również mogą mieć wysoką moc, ale zazwyczaj pracują przez kilka lub kilkanaście minut. Ładowanie samochodu może natomiast utrzymywać duże obciążenie przez wiele godzin, w dodatku często nocą i bez nadzoru.
W materiale Motokomentatora zawodowy elektryk zwraca uwagę przede wszystkim na przekrój przewodów oraz właściwy dobór zabezpieczenia. W przypadku omawianego obwodu przygotowanego do zabezpieczenia 16 A wskazany został przewód miedziany 3 × 2,5 mm², czyli trzy żyły o przekroju 2,5 mm² każda.
Nie oznacza to jednak, że można po prostu spojrzeć na oznaczenie bezpiecznika i uznać instalację za bezpieczną. Zabezpieczenie musi być prawidłowo dobrane do przewodów oraz całego obwodu. Szczególnej ostrożności wymagają starsze instalacje, w których mogą występować przewody o niewystarczającym przekroju albo wykonane z aluminium.
Bezpiecznik nie zawsze odłączy zasilanie, zanim pojawi się problem
Łatwo założyć, że w razie nadmiernego obciążenia po prostu zadziała zabezpieczenie nadprądowe. Elektryk występujący w materiale ostrzega jednak przed sytuacją, w której zabezpieczenie jest niewłaściwie dobrane do przekroju przewodu. Instalacja może się wówczas nagrzewać, mimo że zasilanie nadal pozostaje włączone.
Zabezpieczenie może zadziałać natychmiast, jeżeli przeciążenie jest duże, ale w innych warunkach może wyłączyć obwód dopiero po pewnym czasie. Sam fakt, że samochód rozpoczął ładowanie i niczego od razu nie „wybiło”, nie jest więc wystarczającym potwierdzeniem prawidłowego stanu instalacji.
Nie należy również samodzielnie wymieniać zabezpieczenia na takie o wyższym prądzie znamionowym tylko dlatego, że dotychczasowe wyłącza obwód. Większe zabezpieczenie przy przewodach, które nie są przystosowane do takiego obciążenia, może zamiast rozwiązać problem pozbawić instalację właściwej ochrony.
Różnicówka i zabezpieczenie nadprądowe pełnią inne funkcje
W domowej rozdzielnicy można znaleźć różne rodzaje zabezpieczeń, które nie są wzajemnymi zamiennikami. Wyłącznik różnicowoprądowy służy przede wszystkim ochronie przeciwporażeniowej – reaguje na określony prąd różnicowy, który może wskazywać na przepływ prądu poza właściwym obwodem.
Zabezpieczenie nadprądowe chroni natomiast instalację w razie przeciążenia i zwarcia. Dlatego obecność wyłącznika różnicowoprądowego nie oznacza, że przewody automatycznie są chronione przed każdym możliwym przeciążeniem cieplnym. Kluczowe pozostaje prawidłowe zaprojektowanie całego obwodu.
Stare garaże, altany i domy wymagają szczególnej uwagi
Największą niewiadomą mogą być instalacje w starszych budynkach, garażach czy altanach. W takich miejscach zdarzają się przewody aluminiowe, instalacje wykonywane według dawnych standardów oraz późniejsze przeróbki, których rzeczywiste parametry trudno ocenić na pierwszy rzut oka.
Elektryk cytowany przez Motokomentatora wskazuje, że w starszych instalacjach aluminiowych trzeba brać pod uwagę inne właściwości materiału niż w przypadku miedzi. Przed rozpoczęciem regularnego ładowania samochodu warto więc ustalić, z czego wykonano przewody, jaki mają przekrój oraz jakie zabezpieczenie chroni dany obwód.
Istotny jest też stan samego gniazdka i połączeń w instalacji. Wielogodzinne ładowanie nie powinno być traktowane tak samo jak okazjonalne podłączenie urządzenia pracującego przez kilka minut – czas obciążenia ma znaczenie dla warunków cieplnych całego układu.
Ładowanie z 230 V może być bezpieczne, ale instalacja musi być odpowiednia
Wniosek z eksperymentu nie jest taki, że samochodów elektrycznych i hybryd plug-in nie należy ładować ze zwykłego gniazdka. W prawidłowo wykonanej, odpowiednio zabezpieczonej i znajdującej się w dobrym stanie instalacji taki sposób uzupełniania energii może być normalnie wykorzystywany, o ile urządzenia pracują w granicach swoich parametrów.
Problem pojawia się wtedy, gdy nie znamy stanu obwodu, przewodów i zabezpieczeń, a gniazdko zaczynamy regularnie obciążać przez kilka godzin. Szczególnie w starszym domu lub garażu rozsądnym krokiem przed rozpoczęciem codziennego ładowania jest kontrola obwodu przez elektryka.
Eksperyment z przedłużaczem dobrze pokazuje, dlaczego nie warto kierować się wyłącznie zasadą „wtyczka pasuje, więc można podłączyć”. Przy ładowaniu auta liczy się cały tor zasilania – od zabezpieczeń i przewodów w ścianie, przez gniazdko, aż po przewód prowadzący do samochodu.
