本文由 KeepRobots 团队撰写。KeepRobots 是温哥华的机器人现场服务公司,给别家生产的机器人做北美现场部署和售后。本文是工程笔记,不是电气设计或合规意见;涉及布线和改回路的事,请以当地持证电工和检验机构的意见为准。

假设一个场景:一台国内设计的配送机器人进了北美一家酒店,充电桩放在走廊尽头,插在墙上的普通插座上。白天一切正常,到了夜班保洁时段,断路器跳了。第二天早上机器人电量见底,前台以为机器人坏了。

其实机器人没坏:充电桩约 5A,保洁吸尘器约 9A,单独都没事,插在同一个 15A 回路上加起来 14A,已经超过这个回路 12A 的持续负载上限;夜里再插上地毯清洗机,就超过 15A,断路器跳了。

很多团队以为北美供电只是「电压从 220V 换成 120V,换个插头」。真正卡住上线的往往是另外三件事:同样的功率在 120V 下电流接近翻倍、北美规范对长时间负载按 80% 算、以及充电器没有北美认可的认证标志就不能合规接电。这篇按出海前研发能改的、部署前现场要查的顺序讲,最后给一张「充电桩功率 → 回路判断表」和一份可以直接复制的现场供电勘察清单。


一、先对齐基本参数:120V、60Hz,商业楼里还有 208V

美国和加拿大的常用插座电压都是 120V、60Hz,插头是 A/B 型(两扁片 / 两扁片加圆形地脚)。

但商业场所不只有 120V。以 BC 省为例,BC Hydro 公布的标准低压供电方式有三种:

供电方式典型场所对机器人意味着什么
120/240V 单相三线住宅、小商铺墙插是 120V,240V 要电工另拉
120/208V 三相四线(星形)写字楼、酒店、商场常见墙插 120V;两相之间是 208V,不是 240V
347/600V 三相四线大型商业、工业插座回路的实际电压问清楚、现场实测

一个容易踩的坑:北美的「大电压」插座在商业楼里经常是 208V。如果充电器输入范围只写了「220V±10%」,下限是 198V。而按 ANSI C84.1,208V 系统在用电端的正常范围(Range A)下限是 191V(照明回路),非照明回路按标称值的 90% 算约 187V。也就是说,在完全合规的电网条件下,208V 插座的实际电压就可能低于 198V,充电器直接欠压、掉出输入范围。加拿大的电压等级由 CSA C235 规定,具体范围请跟当地电工或供电公司确认。输入范围做成 100–240V 宽电压,是最省事的方案。

二、国内设计的充电桩,进北美要改什么

按优先级排:

1. 输入电压和频率。 看充电器 / 电源适配器铭牌的输入一栏:

  • 写着 100-240V~ 50/60Hz:电压频率不用改,换线缆和插头即可(线缆组件本身也要有认证)。
  • 只写 220V~ 50Hz:不能直接接 120V 插座。要么换宽电压电源方案,要么让客户拉 208V/240V 回路(成本和周期都转到客户身上,销售会很难谈)。
  • 整机里铭牌只写 50Hz 的部件(工频变压器、交流风扇、用工频做计时的电路等),要逐个确认能否在 60Hz 下工作。开关电源大多标 50/60Hz,但别默认。

2. 插头。 120V 用 NEMA 5 系列,208/240V 用 NEMA 6 系列:

型号额定外观要点常见用途
NEMA 5-15125V 15A两扁片 + 圆地脚,最普通的墙插绝大多数小功率设备
NEMA 5-20125V 20A插头有一片横置;5-20R 插座是 T 形孔,能插 5-15P 也能插 5-20P20A 回路设备
NEMA L5-20125V 20A旋转锁紧,和直片插座不通用防误拔的固定设备
NEMA 6-20250V 20A两火一地,没有零线,一片横置防插错208V/240V 设备

一个判断规则:充电器带 5-20P 插头,就只能插 5-20R(T 形孔)插座,现场大多数墙插是 5-15R,插不进去。所以除非功率真的需要,否则设计成 5-15P、把输入电流控制在 12A 以内,部署会简单很多(12A 的来历见下一节)。

3. 认证。 这一项决定能不能合规地插到客户墙上:

  • 加拿大:以 BC 省为例,设备要带 SCC 认可机构的认证标志,才能在 BC 使用或销售(《Electrical Safety Regulation》第 21(1) 条,原文见参考来源);来不及认证的小批量设备,可以按 CSA SPE-1000 由 SCC 认可的检验机构做现场评估、贴评估标签。CSA 标志单独使用即表示符合加拿大标准;UL 标志要带小写「c」(cUL / c-UL-us)才适用加拿大;其他机构标志以 SCC 名录为准。
  • 美国:OSHA 1910.303(a) 要求工作场所的电气设备是「approved」的,通常意味着由 OSHA 认可的国家认可测试实验室(NRTL)列名或认证。
  • 国内的 CCC 证书在北美不被直接认可。

出海团队最常问的是「充电器该走哪个标准」。先给结论:充电器多半走 62368-1 或 1012/1310,整机看 UL 3300 或 CSA C22.2 No. 336。具体适用哪个,由认证机构根据产品判定:

标准管什么
UL 62368-1 / CSA C22.2 No. 62368-1音视频、信息通信设备,包括其电源;已取代 60950-1
UL 1012非 Class 2 的电源单元(输入 600V 及以下);工业电池充电器另归 UL 1564
UL 1310Class 2 电源单元(输出全部为 Class 2 的)
UL 2271轻型电动车(LEV)用电池组及其 BMS
ANSI/CAN/UL 3300服务、通讯、信息、教育和娱乐机器人(SCIEE)的「机器人功能」安全,作为 62368-1、60335-1 等产品标准的补充,不单独替代它们

注意 UL 3300 的排除范围(以下为 2024 版表述,2025 版食品相关排除措辞有变,以最新版为准):已有终端产品标准覆盖的机器人功能(例如商用地面清洁设备走 CSA C22.2 No. 336),食品场所里用的机器人(直接把食物递给顾客的运送功能除外),受限环境里的物料搬运机器人,以及纯工业用途。也就是说,清洁机器人、餐饮机器人可能不在 UL 3300 范围内,而是走 CSA C22.2 No. 336 / UL 60335 系列等标准,先问认证机构。

三、核心:充电桩会不会跳闸,怎么算

北美商业场所最常见的插座回路是 120V 15A 或 20A。两条规则要一起看:

规则 1:长时间负载按 80% 算。

  • 美国 NEC 210.19(A)(1) 和 210.20(A):持续负载(最大电流运行 3 小时以上)按 125% 选导线和断路器,等价于持续负载不超过回路额定的 80%。
  • 加拿大 CEC Rule 8-104:未标明可 100% 持续运行的断路器,按 80% 持续运行;而且「持续」的门槛更低,225A 以下的负载,只要在任意 2 小时内累计超过 1 小时就算持续。

按 CEC 的门槛,机器人充电基本都算持续负载;NEC 的门槛是 3 小时,充电时长不一定每次都够,但保守起见按持续负载设计。

规则 2:插座本身也有上限。 NEC 表 210.21(B)(2):一个回路上有两个及以上插座时,15A 插座上的插接负载不超过 12A,20A 插座不超过 16A。另外 NEC 210.23(A)(1) 规定,单台未固定安装的插接设备,额定电流不超过回路额定的 80%。

所以按 NEC 210.21(B)(2) 和 210.23(A)(1),有效上限是:15A 回路 ≈ 12A,20A 回路 ≈ 16A。加拿大按 CEC Rule 8-104 的 80% 规则算出来的数接近,但条文不同,具体以 CEC 和当地电工为准。

怎么算: 用充电器铭牌上的「输入电流」最准;没有就用 输入功率 ÷ 120V(输入功率 = 输出功率 ÷ 效率)。下表按功率因数 PF=1 计算,实际 PF 小于 1,电流会比表里更大,有铭牌电流或视在功率(VA)就用它们。

充电桩功率→回路判断表(KeepRobots)

充电器输入功率120V 下电流判断
300 W2.5 A普通 15A 回路可以,但要查回路上还有谁
600 W5.0 A同上,两台桩同回路就是 10A
1000 W8.3 A离 12A 只剩约 3.7A,查清同回路负载再决定
1440 W12.0 A刚好到 15A 回路 12A 上限,等于独占这个回路
1800 W15.0 A超过 15A 回路,需 20A 专用回路(5-20)
1920 W16.0 A20A 回路的上限
2400 W20.0 A120V 不现实,改 208/240V(6-20 等),请电工设计

可以直接放进部署工具里的判断函数:

def circuit_check(input_a=None, input_w=None, others_a=0.0, volts=120, circuit_a=15):
    """保守估算,不代替电工设计。
    input_a:铭牌输入电流(优先);input_w:输入功率,按 PF=1 换算,实际电流会更大
    others_a:同回路上其他长时间负载的电流;circuit_a:回路额定(15 或 20)"""
    if input_a is None and input_w is None:
        raise ValueError("需要 input_a(铭牌输入电流)或 input_w(输入功率)其中之一")
    for name, v in (("input_a", input_a), ("input_w", input_w), ("volts", volts), ("circuit_a", circuit_a)):
        if v is not None and v <= 0:
            raise ValueError(f"{name} 必须大于 0")
    if others_a < 0:
        raise ValueError("others_a 不能为负")
    amps = input_a if input_a is not None else input_w / volts
    total = amps + others_a
    limit = circuit_a * 0.8          # 持续负载按回路额定 80%
    if total <= limit:
        return f"{volts}V/{circuit_a}A 回路:{total:.1f}A,可用,余量 {limit - total:.1f}A"
    return f"{volts}V/{circuit_a}A 回路:{total:.1f}A,当前回路超限(上限 {limit:.0f}A),换更大回路、拆分或交给电工"

print(circuit_check(input_a=5, others_a=9))                 # 开头的酒店场景
print(circuit_check(input_w=1440))                          # 刚好到 12A
print(circuit_check(input_w=1000, others_a=6, circuit_a=20))

开头那个酒店场景就是 others_a 没算:充电桩 5A 加吸尘器 9A,circuit_check(input_a=5, others_a=9) 会直接告诉你 15A 回路超限。

四、两个现场常见的「不是机器人问题」

GFCI(漏电保护)误跳。 美国 NEC 210.8(B) 对非住宅场所的厨房、水槽边缘 6 英尺(约 1.8 m)内的插座等早就要求 GFCI;2023 版在 210.8(B)(3) 单列了「有水槽且有固定食物/饮品准备或烹饪设施的区域」,员工茶水间、咖啡档口这类地方都可能落进来。加拿大 CEC 对水槽、浴缸附近 1.5 米内的插座也有 GFCI 要求。

Class A 型 GFCI 的动作阈值只有几毫安(4–6 mA)。开关电源的 EMI 滤波电容本身有对地漏电流,Class I 插接设备的对地漏电流可达毫安级。多台充电器、或充电器加其他设备挂在同一个 GFCI 下,叠加起来可能接近 4–6 mA 的动作阈值,就可能误跳。餐厅送餐机器人的桩如果放在后厨附近,尤其要提前看。研发侧可以在规格书里写明充电器的对地漏电流实测值,现场工程师才有依据。

延长线和插线板。 OSHA 1910.305(g)(1)(iv)(A) 规定,软线不得替代建筑物的固定布线。按 UL 1363 的说明,插线板(relocatable power tap)不能串联(daisy chain)、不能固定在建筑上当永久布线。把充电桩用一根延长线长期拉到走廊角落,客户的设施经理或消防检查一般不会接受。插座不在你想放桩的位置,正确做法是让客户的电工加插座,而不是拉线。

五、部署前现场供电勘察清单

这一份可以直接发给客户的设施经理,或者让现场工程师逐项填:

北美机器人部署现场供电勘察清单(KeepRobots)

【机器人部署 · 现场供电勘察清单】
□ 充电桩位置:距最近插座 ___ m(目标:充电线直接够到,不用延长线)
□ 插座型号:5-15R / 5-20R(T 形孔)/ 6-20R / 其他 ___(拍照)
□ 回路:断路器编号 ___,额定 15A / 20A,配电箱位置 ___
□ 同回路上的其他负载:___(吸尘器、地毯清洗机、清洁车充电器、临时取暖器…)
□ 是否 GFCI 保护:是 / 否(插座上的 TEST/RESET 键,或上游断路器)
□ 场所类型:后厨 / 茶水间 / 水槽附近 / 室外 / 车库 → 大概率有 GFCI
□ 电压实测:空载 ___ V,高峰时段 ___ V
□ 是否需要 208/240V:是 / 否;如需,客户是否同意由持证电工新拉回路
□ 充电时段:___ 点到 ___ 点(避开同回路大负载的使用时段)
□ 充电器认证标志:cUL / CSA / cETL / 其他 ___(拍铭牌照片)
□ 消防和通道:桩和线缆不挡疏散通道、不压在地毯下
□ 网络(顺手查):充电位置 Wi-Fi 信号 ___ dBm

按场所的重点:

  • 酒店走廊:插座多给保洁设备用,最容易共用回路;问清保洁吸尘的时段。
  • 餐厅:后厨和备餐区大概率有 GFCI,桩尽量放在前厅。
  • 仓库:可能有 208V 三相或 240V 回路;大功率桩提前和客户电工对齐电压和插头型号。
  • 写字楼 / 商场:改回路通常要走物业审批,周期按周算,要排进部署计划。

总结:三条判断规则

  1. 输入做成 100–240V、50/60Hz,插头用 5-15P,输入电流控制在 12A 以内,就能插进绝大多数北美墙插。
  2. 充电按持续负载算:15A 回路看 12A,20A 回路看 16A,同回路其他负载一起算。
  3. 没有北美认可的认证标志、靠延长线供电,都会在客户现场被卡住,这两件事要在出货前解决,不要留到现场。

电源只是部署清单里的一项。网络、楼宇门禁、电梯对接、现场培训等其他事项,我们整理在《机器人进加拿大部署检查清单》里:https://keeprobots.com/zh/notes/robot-deployment-canada-checklist/

如果你们的机器人准备进温哥华或北美其他地区,KeepRobots 可以做上门部署前的现场勘察和调试,把这份清单在客户现场逐项走一遍。


参考来源

  • BC Hydro 标准供电电压:https://app.bchydro.com/accounts-billing/electrical-connections/electrical-service-voltages.html
  • CIA World Factbook,加拿大 120V / 60Hz / A、B 型插头:https://www.cia.gov/the-world-factbook/about/archives/2024/static/4701af055fbc416efb8a486cdfef92f9/CA-travel-facts.pdf
  • NEMA 插头型号与额定(Hubbell NEMA 直片插头图表):https://hubbellcdn.com/ohwassets/HCI/WiringDevice/Catalog/NEMA/NEMA_2017%20Straight%20Blade%20Devices.pdf
  • CEC Section 8 / Rule 8-104 解读(Electrical Industry News):https://electricalindustry.ca/latest-articles/guide-ce-code-section-8
  • CEC Rule 8-104 持续负载(IAEI Magazine):https://iaeimagazine.org/magazine/features/continuous-circuit-loading-rule-8-104
  • NEC 210.20(A) 持续负载 125% 规则(EC&M):https://www.ecmweb.com/nec/nec-branch-circuit-overcurrent-protection
  • NEC 210.21(B)(2) 插座负载上限(EC Mag):https://www.ecmag.com/magazine/articles/article-detail/codes-standards-code-focus-article-210-branch-circuits
  • NEC 210.23(A)(1) 插接设备 80%(EC&M Code Q&A):https://www.ecmweb.com/national-electrical-code/qa/article/20896734/code-qa-cord-and-plug-connected-equipment
  • NEC 2023 210.8(B) 非住宅厨房和备餐区 GFCI(IAEI):https://iaeimagazine.org/electrical-fundamentals/kitchens-and-areas-for-food-or-beverage-preparation-and-gfcis/
  • NEC 210.8 GFCI 要求概览(IAEI):https://iaeimagazine.org/electrical-fundamentals/nec-requirements-for-gfci-protection-section-210-8
  • CEC 水槽 1.5 m GFCI、Class A 阈值(IAEI):https://iaeimagazine.org/2010/march2010/gfcis-where-are-they/
  • BC Electrical Safety Regulation 第 21(1) 条(BC Laws;(a) 认证标志、(b) 省安全主管针对具体安装接受的认证机构标志、© 依 Safety Standards Act 第 10 条的批准标志,无标志不得使用或销售):https://www.bclaws.gov.bc.ca/civix/document/id/complete/statreg/100_2004
  • CSA SPE-1000 现场评估(CSA Group):https://www.csagroup.org/store/product/2426704/
  • Technical Safety BC,电气产品认证标志:https://technicalsafetybc.ca/regulatory-resources/regulatory-notices/approved-certification-marks-electrical-products
  • UL 在加拿大的认证标志说明:https://canada.ul.com/wp-content/uploads/sites/11/2018/05/Acceptance-of-Electrical-Products-in-Canada-1.pdf
  • OSHA 1910.303 NRTL 解释信:https://www.osha.gov/laws-regs/standardinterpretations/2003-05-27-0
  • OSHA 1910.305(g)(1)(iv)(A) 解释信:https://www.osha.gov/laws-regs/standardinterpretations/2015-07-02
  • UL 1363 插线板限制(Harvard EHS):https://www.ehs.harvard.edu/sites/default/files/daisy_chaining_fact_sheet.pdf
  • UL/CSA 62368-1 取代 60950-1(Intertek):https://intertek.com/standards-updates/ul-60950-1-it-equipment-safety-part-1
  • UL 1012 / UL 1310 范围:https://datasheets.globalspec.com/ds/uls/ul-1012/5c93b7c0-7816-4948-b282-982d7eb58c5a
  • UL 2271(SCC):https://scc-ccn.ca/standardsdb/standards/4032012
  • ANSI/CAN/UL 3300:2025 范围(SCC):https://scc-ccn.ca/standardsdb/standards/4032203
  • UL 3300 2024 版范围(GlobalSpec):https://datasheets.globalspec.com/ds/uls/ul-3300/6e4f2def-c2c3-4beb-acfc-46e013ba6e80
  • ANSI C84.1 用电端电压 208V 191–216V、非照明回路 90%(SDG&E Electric Rule 2):https://www.sdge.com/sites/default/files/elec_elec-rules_erule2.pdf
  • ANSI C84.1 Range A/B 说明(PG&E Voltage Tolerance):https://www.pge.com/assets/pge/docs/contact-us/report-an-issue/Voltage_Tolerance.pdf
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