2013年4月16日 星期二

淺談家用/小型充電站之規劃與建置

    此篇文章,是為了給想進一步瞭解"如何安全的計算與建置家用或小型充電迴路"的朋友們而寫的。由於資訊內容的正確性關乎到用電安全,故全文已先行請益 敘榮工作室 甲種電匠 敘榮大師,部分內容亦為轉述與敘榮大師請益時之內容,確保能傳達正確的用電觀念。



    若欲建置家用或小型充電迴路,里柯是建議應至少擁有一台家用數位電費監測器(或簡稱數位電費計),單價不超過一張小朋友,一般網路購物平台都買得到:




    有了數位電費監測器,用電產品的各項用電資訊即一目瞭然、無所遁形,在計算與拿捏迴路的負載上也可事半功倍。但畢竟家用數位電費監測器僅適用在插座,如果想要使用在電流較大的配電箱,則 敘榮大師 曾建議里柯過一款如下圖中,位於配電箱上方這樣的比流器型電力監測器

(圖片由 敘榮工作室提供)


    與一般家用數位電費監測器不同的是,比流器型電力監測器可以監測更大的電流與功率,使用者只需透過觀測配電箱上的錶頭資訊(也有無線款式,資訊錶可任意安置在方便判讀的地方),即可隨時了解用電迴路的負載情形。

    所以里柯也建議,個人或家用,可使用家用數位電費監測器店家或營業場所,則建議可使用比流器型電力監測器(有興趣進一步了解此產品的朋友,可自行上網搜尋"齊碩科技")

再來就先導入一些基本的電觀念

電壓(V) x 電流(A) = 伏安(VA) [≠ 瓦數(W)]

伏安(VA) x 功率因數(PF) = 瓦數(W)

    一般而言,電流裡面其實包含了有效電流無效電流,所以才會有功率因數(Power Factor,簡稱P.F)”這個東西出現。

功率因數的定義為:有效功率(W)與視在功率(VA)的比(W除以VA),有效功率用電器實際使用到的功率,故又稱為"實功率",而沒有使用到的功率則並不會消耗能量,最終是透過市電線路又跑回發電廠了,故稱之為"虛功率",所以:

視在功率(VA)=有效功率(W)+虛功率(var)

P.F的理想值雖然是1,但卻也永遠不會達到1,因為用電器裡一定會有電容電感,造成電壓電流相位差,當電壓電流"不同相"的時候,即產生了虛功率


所以P.F是個變數,視用電器。許多對岸的充電器大部分P.F值會在0.6-0.8之間,電費/電力監測器即可看出PF這個選項數值。

例如今以數位電費監測器測得一使用中電器之各項數據如下:

電壓: 110V
電流: 3A
伏安: 330VA (電壓 x 電流)
瓦數: 220W(伏安 x 功率因數)
功率因數: 0.66PF

    以上即可得知該電器實際上只使用了 220W2A的電,另外的110W1A的電是屬於無效來回電流,因為實際上並沒有使用到無效來回電流的電,所以台電計費也不會去計算這個部份。但電路上走的仍是 330VA3A的電流,而無熔絲開關(NFB)與過電流保護只認總電流(3A)做為保護基準,所以電機上皆以電流(A)”伏安(VA)”做為保護點或承受力的參考數據,而不講(W)”  

以里柯手邊的”48V10A型鐵鋰電池充電器來說,充電時使用數位電費監測器測得之實際數據如下:

電壓: 110V
電流: 7.64A
伏安: 840VA (電壓 x 電流)
瓦數: 622W(伏安 x 功率因數)
功率因數: 0.74PF

    所以雖說48V10A型鐵鋰電池充電器,若以電表量測其正負極輸出,測得的電壓值是58.4V,若按直覺再乘以最大充電電流10A即等於584W的輸出。但如不知尚有功率因數(P.F)”,則在計算迴路的安全電流值時,即可能出現重大的錯誤而發生截然不同的結果!

也因為有功率因數這個變數,所以敘榮大師也建議充電器製造廠家可將P.F值調整到95%以上,提升迴路的用電效率。

配電箱內的無熔絲開關是怎麼動作的?
    通常無熔絲開關是利用其內部的金屬彈片,透過熱漲冷縮的原理來作動的,所以按其物理特性,會有一個跳脫曲線,依當時實際的環境溫度等變數,當無熔絲開關在過電流發熱時,就會在這個曲線的對應範圍內跳開。

以台灣常見的家用15A 20A額定迴路為例:
設有一20A無熔絲開關,持續通過了125%的額定電流( 20A x 125% = 25A):


則對照上面這張特性曲線表(橫列-125)就可得知其跳脫時間為約 4分鐘(A點)到30分鐘(B點)之間。

所以只要實測用電器AC電流,再對照跳脫曲線表,即可得知會不會跳電了。


    若您是店家,在看完此篇文章後有興趣建置小型充電迴路,合法綁架電動機車消費族群,例如建置能同時提供6600W(約等於48V10A)充電器進行充電之獨立充電迴路(與其他室內用電迴路分開,如此即使充電回路過載跳電,也不影響其他用電產品),建議可與合格電匠專業電工做進一步的討論、評估與規劃。

    為什麼叫合法綁架?因為消費者在電還沒充好之前是無法離開的,這樣不就等同自願被綁架了嗎?相信以上規劃案例,要花多少錢建置、與後續可創造多少的商機,就看各位如何的想法與評斷了!

[2013.5.12補充]
目前政府也有半額全額補助建置充電站的方案,也就是說,如果您是店主,是可以有機會全額補助免費建置充電站的!這麼好的機會怎能不把握呢?以下相關資訊由 盤時工作室 凱門 提供:

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