Carregamento de VE residencial vs. comercial: potência, proteção e infraestrutura

O carregamento residencial versus comercial é não a mesma distinção que o carregamento em AC versus DC. A maioria das instalações residenciais utiliza equipamento de alimentação de veículo elétrico (EVSE) em AC. Locais públicos podem utilizar carregadores de destino em AC, carregadores de alta potência em DC, ou ambos.

Comercial e público não são sinônimos exatos. Um depósito de frota privada pode ser comercial sem acesso público, enquanto um ponto de carregamento na calçada pode ser acessível ao público. Neste guia, as colunas de AC público e DC público representam os padrões de infraestrutura multiusuário comumente encontrados em projetos comerciais e acessíveis ao público; o modelo de acesso real permanece como um dado de projeto separado.

A sequência de projeto correta é:

1. Identificar se o veículo recebe AC ou DC.
2. Classificar o local por acesso, utilização, número de tomadas, disponibilidade e necessidades de expansão.
3. Verifique a capacidade de alimentação, a corrente de falta presumida, o aterramento, as funções certificadas do EVSE, as normas locais de instalação e as instruções do fabricante.

Uma etiqueta de local como casa, local de trabalho, ou público não seleciona o disjuntor, dispositivo de corrente residual, dispositivo de proteção contra surtos, condutor ou seccionadora.

AC residencial vs. AC público vs. DC público

Questão de projeto	CA Residencial	AC comercial/público	Carregamento rápido DC comercial/público
Potência fornecida ao veículo	AC; o carregador de bordo converte-o para DC	AC; o carregador de bordo converte-o para DC	DC; a conversão ocorre em equipamento de carregamento externo
Contexto típico	Entrada privativa, garagem ou vaga residencial designada	Local de trabalho, hotel, comércio, frota, estacionamento ou carregamento na via pública	Corredor rodoviário, depósito de frota, centro de carregamento ou local de alta rotatividade
Regime de serviço	Geralmente uma residência com tempo de permanência previsível	Múltiplos usuários, horários de funcionamento mais longos e ocupação variável	Alta potência, sessões mais curtas e regime de trabalho do equipamento exigente
Desafio da distribuição principal	Serviço disponível e demanda residencial	Demanda agregada, contagem de tomadas, diversidade, acesso e expansão	Capacidade da concessionária, dever do transformador e do painel de distribuição, perdas de conversão, resfriamento e tempo de atividade
Limite de proteção	Circuito final dedicado mais funções verificadas do EVSE	Proteção por ponto de conexão coordenada com o sistema de distribuição de carregamento	Proteção AC a montante coordenada com a arquitetura AC/DC interna certificada do carregador
Requisito de gerenciamento	O agendamento ou o gerenciamento de energia residencial podem ser suficientes	Alocação dinâmica, autorização, medição e monitoramento remoto podem ser necessários	Compartilhamento de potência, controle de demanda, monitoramento de tempo de atividade e manutenção planejada são fundamentais
Pacote de evidências	Cálculo de carga, projeto de circuito final, instruções de EVSE, certificação/listagem e aprovação local	Estudo de carga do local, cronograma de tomadas, documentação de EVSE, planos de comunicação e manutenção	Estudo da concessionária, diagrama unifilar, estudos de falta e coordenação, certificação do carregador, comissionamento e plano de serviço

Esta tabela classifica a tarefa de engenharia; não é um cronograma de seleção de dispositivos. Dois projetos na mesma coluna podem exigir condutores, disjuntores, proteção contra corrente residual, proteção contra surtos e equipamentos de distribuição diferentes.

Por que o tipo de local, por si só, não define a arquitetura do sistema elétrico

Um carregador residencial e um ponto de carga AC público podem compartilhar o mesmo caminho de potência geral: o local fornece AC e o carregador de bordo do veículo converte-o para DC para a bateria. Suas funções de utilização e infraestrutura podem, no entanto, diferir substancialmente.

Um local de carga AC público pode precisar de autorização de usuário, medição de receita, comunicações de rede, reinicializações remotas, alocação de carga e acesso documentado para manutenção. Um único ponto de carga residencial pode não precisar de nenhuma dessas funções, mas ainda requer um circuito final projetado adequadamente e uma estratégia de corrente residual compatível com o EVSE.

A carga DC pública cria um limite de equipamento diferente. O carregador realiza a conversão fora de bordo e pode conter módulos de potência, refrigeração, comutação, monitoramento de isolamento, controles de saída e funções de proteção DC dentro de sua construção certificada. O projetista do local deve coordenar o sistema elétrico AC a montante com esse equipamento, em vez de ampliar um circuito de wallbox AC.

Para famílias de conectores, modos de carga e terminologia básica, use o Tipos de carregadores de veículos eléctricos guia como orientação. A presente página trata da comparação de infraestrutura, não da taxonomia de conectores.

Carregamento AC residencial: comece com a capacidade disponível

Em uma instalação AC residencial típica, o EVSE fixo controla a conexão do veículo enquanto o carregador de bordo converte AC para DC. O EVSE é normalmente alimentado a partir de um circuito final dedicado no quadro de distribuição residencial.

O projeto começa com a residência, não com a potência nominal do carregador. Verifique:

• capacidade do serviço e do quadro de distribuição;
• demanda máxima existente e qualquer método de controle de demanda aprovado;
• corrente de entrada máxima do EVSE e requisitos a montante especificados pelo fabricante;
• capacidade de condução de corrente do condutor, método de instalação, agrupamento, condições ambientais, queda de tensão e limites do terminal;
• corrente de curto-circuito prospectiva e capacidade de interrupção do dispositivo de proteção;
• arranjo de aterramento e condições de desconexão de falha;
• funções de proteção integrais do EVSE e qualquer proteção externa exigida pelas normas adotadas;
• operação e comportamento em caso de falha do gerenciamento de carga estático ou dinâmico.

O carregamento programado pode deslocar a demanda para outro horário, mas um temporizador por si só não comprova a capacidade de suprimento adequada. Se um sistema de gerenciamento de energia controlar a corrente de carregamento, documente seu ponto de medição, limite aplicável, comportamento de resposta, estado de perda de comunicação e teste de comissionamento.

Cálculos detalhados de circuitos de 7 kW e 22 kW pertencem ao Guia de Dimensionamento de Disjuntor para Carregador de VE. Não copie o tamanho de um disjuntor de outra instalação sem verificar o fornecimento real, o condutor, as condições ambientais, o nível de falta, as instruções do EVSE e as normas locais.

Carregamento AC público: projete os circuitos finais e o sistema agregado

O carregamento público em destino AC mantém o caminho de potência AC para o carregador de bordo, mas o seu regime de serviço no local é diferente. Vários veículos podem ser conectados simultaneamente, as horas de operação são mais longas e um sistema de distribuição pode atender a muitos pontos de carregamento.

O projeto possui, portanto, dois níveis de projeto interligados:

1. Ponto de conexão individual: proteção contra sobrecorrente do circuito final, estratégia de corrente residual, funções de seccionamento e manobra, rota de cabos e requisitos do EVSE.
2. Sistema de distribuição de carregamento: capacidade do alimentador e do barramento, demanda diversificada, nível de falta, seletividade, medição, comunicações, exposição ambiental, manutenção e expansão.

O gerenciamento de carga pode alocar uma capacidade fixa do local entre os veículos conectados. Isso não anula as classificações do circuito final nem permite uma condição de sobrecarga não documentada. Defina a alocação máxima do local, a alocação mínima e máxima do carregador, o comportamento em caso de perda de comunicação, a intervenção manual e o método utilizado para verificar o limite durante o comissionamento.

Locais públicos de AC também precisam de uma estratégia de falha operacional. Se a rede ou o controlador falhar, a especificação deve declarar se o carregamento para, continua em um limite seguro documentado ou entra em outro estado aprovado pelo fabricante.

Carregamento DC público: coordene com a arquitetura do carregador certificado

O carregamento rápido DC move a conversão de AC para DC para fora do veículo. Um carregador pode combinar retificação, conversão de potência, controle de saída DC, resfriamento, monitoramento, comunicações e funções de proteção em um gabinete ou sistema de potência modular.

As entradas típicas do projeto incluem:

• capacidade do serviço da concessionária e do transformador;
• cálculos de corrente de falta do quadro principal e dos alimentadores;
• classificações de curto-circuito do painel de distribuição e coordenação documentada;
• dados de entrada máxima, fator de potência, eficiência, harmônicos e falta do carregador;
• limites térmicos do alimentador e do cabo;
• requisitos de resfriamento do módulo de potência e do cabo de carregamento;
• limites de controle de emergência, isolamento e manutenção definidos pelo fabricante;
• procedimentos de comissionamento, acesso para diagnóstico, peças de reposição e suporte técnico qualificado.

O fabricante do carregador define a arquitetura certificada de proteção e controle DC interna. O projetista do local permanece responsável pela alimentação AC a montante, comutação e proteção externas, ambiente de instalação e coordenação exigida pelas instruções do equipamento e normas locais.

Grandes projetos comerciais devem continuar com o Guia de Arquitetura de Proteção para Carregamento de VE Comercial que mapeia as funções de ACB, MCCB, MCB/RCBO, RCD/RDC-DD, SPD, isolamento e controle em toda a hierarquia de distribuição.

Como o limite de proteção muda

A proteção deve ser especificada por função e evidência, não assumindo que todo projeto residencial utiliza um tipo de dispositivo e todo projeto público utiliza outro.

Proteção contra sobrecorrente e curto-circuito

O dispositivo de proteção deve ser adequado ao condutor, à carga declarada, ao método de instalação, à corrente de falta presumida, à coordenação necessária e às instruções do EVSE. A família do dispositivo, por si só, não estabelece a adequação. Um projeto pode utilizar um MCB ou RCBO em um circuito final; outro pode exigir um MCCB ou um conjunto diferente devido à corrente, nível de falta, ajustabilidade, seletividade ou arquitetura de distribuição.

Detecção de corrente residual e corrente residual DC

O carregamento AC pode produzir condições de corrente residual que afetam a estratégia de proteção. O dispositivo externo depende parcialmente das funções de proteção incorporadas no EVSE.

IEC 62955:2018 cobre dispositivos de detecção de corrente contínua residual (RDC-DDs) para estações de carregamento AC Modo 3 conectadas permanentemente dentro do seu escopo declarado de tensão, corrente e frequência. Isso não prescreve um tipo de RCD externo para cada instalação. Verifique a documentação do EVSE, o sistema de aterramento, as regras de instalação adotadas e a coordenação entre a detecção de DC incorporada e a proteção contra corrente residual a montante.

Use a Guia de seleção de RCD para carregador de VE para a decisão detalhada sobre Tipo A, Tipo F, Tipo B e RDC-DD. O pessoal de comissionamento deve seguir os procedimentos aprovados e as instruções exatas do equipamento em vez de inferir um método de teste a partir das palavras “6 mA DC”; veja o separado Guia de verificação RDC-DD.

Isolamento, comutação e controle de emergência

Os meios necessários de isolamento, comutação funcional e controle de emergência dependem da arquitetura, construção do equipamento, localização, categoria de utilização e normas adotadas localmente. O termo público não estabelece uma localização universal para desconexão externa.

O diagrama unifilar deve identificar qual meio isola cada ponto de conexão, alimentador, seção de distribuição e módulo de potência do carregador, quando aplicável. Verifique a configuração dos polos, a classificação AC ou DC, o estado de bloqueio, o acesso e os limites de manutenção definidos pelo fabricante.

Proteção contra surtos

A proteção contra surtos depende do arranjo de alimentação da instalação, do contexto de proteção contra descargas atmosféricas, da exposição, da suportabilidade do equipamento, dos estágios de SPD a montante, do roteamento de cabos e das normas adotadas. Um carregador não é classificado como Tipo 1 ou Tipo 2 de SPD apenas por ser residencial ou público.

O Guia de proteção contra surtos para carregadores de VE abrange o tipo de SPD, posicionamento, coordenação, proteção de retaguarda, roteamento de condutores e monitoramento de status sem depender de uma regra arbitrária de distância de cabos.

Gestão de carga

O gerenciamento de carga é uma função de projeto, não apenas um recurso de software:

• AC residencial: manter a demanda total da residência dentro do limite de serviço aprovado.
• AC público: alocar a capacidade do local entre vários pontos de conexão, preservando os limites documentados do circuito.
• DC público: coordenar carregadores de alta potência, módulos de potência, armazenamento e outras grandes cargas em relação às restrições da concessionária ou do transformador.

Documente o ponto de medição, o tempo de resposta, os limites de alocação, o estado de perda de comunicação, a intervenção manual e a evidência de comissionamento. Declare se o sistema é usado apenas para otimização ou se faz parte do método aprovado de controle de capacidade.

Mapa de normas e aceitação

Um certificado de equipamento não aprova a instalação completa. As normas aplicam-se a diferentes camadas do projeto.

Camada de projeto	Referência orientada pela IEC	Referência norte-americana
Instalação do circuito de alimentação de VE	IEC 60364-7-722:2018 mais regras de instalação elétrica adotadas nacionalmente	Código elétrico adotado, disposições aplicáveis de carregamento de VE e requisitos da autoridade com jurisdição
EVSE condutivo geral	IEC 61851-1:2017, incluindo a errata publicada em 2023	UL 2594 para EVSE dentro do seu escopo
Equipamento de carregamento DC	Partes da IEC 61851 aplicáveis ao equipamento e ao sistema de carregamento	UL 2202
Sistema de proteção de pessoal	Regras de instalação e funções declaradas do equipamento certificado	Série UL 2231 dentro do sistema EVSE aplicável
Detecção de corrente residual DC Modo 3	IEC 62955 dentro do seu escopo declarado	Verifique o sistema EVSE listado e os requisitos de código adotados

Visão geral da infraestrutura de carregamento de veículos elétricos da UL Solutions identifica os papéis distintos da UL 2594, UL 2202 e da série UL 2231. As edições aplicáveis, desvios nacionais, listagem ou certificação do equipamento, instruções de instalação e caminho de aceitação local devem ser confirmados para a jurisdição do projeto.

Lista de verificação de especificação do projeto

Antes de selecionar disjuntores, RCDs, seccionadoras ou SPDs, colete estas informações:

Grupo de entrada	Informações obrigatórias do projeto
Caminho de potência	AC ou DC fornecida ao veículo; limite de conversão a bordo ou fora de bordo
Serviço do local	Residência privada, residencial compartilhado, local de trabalho, destino público, frota, depósito ou hub de carregamento rápido
Alimentação	Tensão, fases, frequência, esquema de aterramento, capacidade disponível e corrente de falta prospectiva
EVSE	Corrente de entrada máxima, modos de operação, proteção incorporada, dados de curto-circuito, certificação/listagem e instruções do fabricante
Utilização	Contagem de pontos de conexão, simultaneidade esperada, tempo de permanência, meta de disponibilidade e plano de expansão
Condutores	Material, rota, método de instalação, capacidade de condução de corrente, agrupamento, condições ambientais, queda de tensão e limites de terminal
Proteção	Requisitos de sobrecorrente, corrente residual, isolamento, surto, controle de emergência e coordenação
Controles	Método de gerenciamento de carga, ponto de medição, limite aplicável, estado de perda de comunicação e teste de comissionamento
Ambiente	Exposição interna/externa, temperatura, água, poeira, corrosão, impacto, acessibilidade e espaço para manutenção
Evidência	Regras adotadas, decisões da autoridade, certificados, instruções, diagrama unifilar, cálculos, ajustes e registros de testes

Se estas entradas estiverem incompletas, selecionar um dispositivo de proteção apenas com base na potência do carregador ou no tipo de local é prematuro.

Preparação de uma proposta de proteção

Para uma proposta VIOX em nível de modelo, forneça a tensão e fases de alimentação, esquema de aterramento, dados de entrada do EVSE, cronograma do ponto de conexão, corrente de falta prospectiva calculada, informações do condutor, método de gerenciamento de carga, mercado de destino, conceito unifilar e documentos de certificação exigidos. Dependendo das funções calculadas, o projeto pode ser encaminhado para a VIOX MCBs, MCCBs, RCBOs, ou DUPs.

Uma proposta de fornecedor não substitui os cálculos do projetista, as instruções do fabricante do EVSE, a evidência de coordenação de dispositivos testada ou a aprovação pela autoridade responsável. Para uma revisão documentada, entre em contato [email protected] com o pacote de entrada do projeto acima.

Fontes Técnicas

• IEC 60364-7-722:2018 — Instalações elétricas de baixa tensão: suprimentos para veículos elétricos
• IEC 61851-1:2017 — Sistema de carregamento condutivo de veículos elétricos: requisitos gerais
• IEC 61851-1:2017/COR1:2023 — Corrigenda 1
• IEC 62955:2018 — RDC-DD para carregamento de VE Modo 3
• UL Solutions — Serviços de infraestrutura de carregamento de veículos elétricos
• U.S. Department of Energy Alternative Fuels Data Center — Carregamento de veículos elétricos em casa
• U.S. Environmental Protection Agency — Noções básicas de carregamento de veículos elétricos plug-in

Apenas pessoal qualificado deve projetar, instalar, testar e manter sistemas elétricos de carregamento de VE. A seleção final do equipamento e a instalação devem seguir as normas adotadas localmente, os requisitos das autoridades, os cálculos do projeto e as instruções atuais do fabricante.