Амерыканская стандартная сертыфікацыя зарадных паль (III) – Падрабязнасці праектавання паль пераменнага току (пярэдні канец уваходнай лініі і выходная галоўка гарматы)

З пункту гледжання прынцыпаў прадукту, амерыканскія стандартныя зарадныя станцыі пераменнага току нічым не адрозніваюцца ад нацыянальных і еўрапейскіх стандартаў — яны абедзве выконваюць ролю вялікіх электрычных выключальнікаў, якія праводзяць пераменны ток з сеткі да бартавой зараднай прылады (OBC) у аўтамабілі, якая затым пераўтварае пераменны ток у пастаянны для зарадкі акумулятара.

Нягледзячы на ​​тое, што яны ў цэлым аднолькавыя, усё ж існуюць істотныя адрозненні ў многіх дэталях у параўнанні з нацыянальнымі і еўрапейскімі стандартамі. У адваротным выпадку было б занадта зручна прадаваць іх непасрэдна ў Злучаных Штатах без якіх-небудзь мадыфікацый.

(1)

Перш чым абмяркоўваць уваходныя лініі зарадных станцый пераменнага току ў Паўночнай Амерыцы, давайце спачатку разгледзім сістэму напружання электрасеткі пераменнага току ў Злучаных Штатах.

Сістэмы электрасеткі большасці краін свету адпавядаюць еўрапейскім (каланіялізм і вайна), гэта значыць, звычайнае напружанне ў хатняй сетцы складае 220 В ~ 230 В пераменнага току 50 Гц, а трохфазнае напружанне ў прамысловай сетцы — 380 ~ 400 В пераменнага току 50 Гц. Відавочна, што напружанне прамысловай электрычнасці ў тры разы перавышае корань з напружання ў хатняй сетцы — розніцу паміж лінейным напружаннем і фазавым напружаннем.

Сістэма напружання ў Злучаных Штатах унікальная: асноўнае напружанне ў хатніх гаспадарках складае 120 В/240 В 60 Гц, а асноўнае прамысловае напружанне — 480 В/277 В пераменнага току 60 Гц для прамысловага выкарыстання. Напружанне, якое выкарыстоўваецца для камерцыйных або шчыльна забудаваных жылых памяшканняў, складае 120 В/208 В пераменнага току 60 Гц, а для некаторых буйных прамысловых прадпрыемстваў — 347/600 В пераменнага току 60 Гц.

Вас таксама здзіўляе, чаму сістэма напружання ў Злучаных Штатах такая хаатычная?

Выкарыстанне напружання 110 В паходзіць ад Эдысана. Менавіта Эдысан вядомы тым, што вынайшаў лямпачку. Пасля шматлікіх эксперыментаў і параўнанняў ён выявіў, што лямпачка мае найвышэйшую светлавую эфектыўнасць і найдаўжэйшы тэрмін службы пры напружанні 110 В. Такім чынам, у 1882 годзе Эдысан афіцыйна прадставіў на рынку электрычнасць пастаяннага току напружаннем 110 В на электрастанцыі на Пёрл-стрыт, першай камерцыйнай электрастанцыі пастаяннага току ў Злучаных Штатах.

Але ўсе мы ведаем, што пастаянны ток мае істотны недахоп — значныя страты цяпла падчас перадачы на ​​вялікія адлегласці, што прыводзіць да марнавання вялікай колькасці электрычнай энергіі. Каб пазбегнуць празмерных страт энергіі падчас перадачы на ​​вялікія адлегласці, Нікола Тэсла распрацаваў сваю сістэму пераменнага току (AC). Нягледзячы на ​​тое, што пераменны ток у рэшце рэшт перамог пастаянны ток, у амерыканскіх дамах і на фабрыках ужо былі ўсталяваныя тысячы прыбораў і прылад, прызначаных для 110 В.

Каб палегчыць пераход да эры пераменнага току, Тэсла пайшоў на кампраміс: ён таксама ўстанавіў напружанне пераменнага току ў хатніх умовах на ўзроўні 110 В. Гэта не толькі абараніла інвестыцыі ў абсталяванне існуючых карыстальнікаў, але і пазбавіла насельніцтва ад страху перад пераменным токам высокага напружання (які ў той час лічыўся больш шкодным для здароўя чалавека).

Такім чынам, прыняцце пераменнага току 110 В у Злучаных Штатах з'яўляецца вынікам адаптацыі пастаяннага току да 110 В.

З надыходам электрычнай эры інжынеры паступова зразумелі, што ў параўнанні з пазнейшым прыняццем напружання 220 В/240 В у Еўропе, сістэма 110 В у ЗША нясе большыя страты пры перадачы магутнай электрычнасці і патрабуе больш тоўстых медных правадоў, каб пазбегнуць нагрэву. Але калі мы комплексна пераходзім на 220 В пераменнага току, кошт будзе занадта высокім. Прыборы, разеткі, засцерагальнікі і нават уся размеркавальная сетка горада ў мільёнах хатніх гаспадарак па ўсіх Злучаных Штатах распрацаваны ў адпаведнасці з напругай 110 В.

Па гэтай прычыне інжынеры-электрыкі ў Злучаных Штатах вынайшлі высокаінтэлектуальны «метад глебы» — тэхналогію расшчэпленых фаз.

Паміж фазным провадам і нулявым провадам пасярэдзіне ўтвараецца напружанне 110 В/120 В, спецыяльна распрацаванае для дробных бытавых прыбораў, такіх як мабільныя тэлефоны, тэлевізары і лямпачкі (бяспечныя і не награваюцца навобмацак).

Калі два правады пад напругай злучаюцца разам, яны імгненна ператвараюцца ў 220 В/240 В, спецыяльна распрацаванае для «электрычных тыграў», такіх як кандыцыянеры, электрычныя воданагравальнікі і сушылкі (з высокай эфектыўнасцю і нізкім спажываннем дроту).

Разумеючы паходжанне 120 В пераменнага току і 240 В пераменнага току, лёгка зразумець і паходжанне 208 В пераменнага току. 208 В — гэта напружанне сеткі 120 В (у тры разы большае за корань).

(II)

Пасля таго, як мы разабраліся з сістэмай напружання ў Злучаных Штатах, давайце цяпер паглядзім на ўваходнае напружанне амерыканскай палачкі пераменнага току.

У Злучаных Штатах выкарыстоўваюцца тры тыпы напружання для звычайных зарадных станцый пераменнага току: 120 В, 208 В і 240 В пераменнага току. У асноўным, прасоўванне кампаній, якія вырабляюць зарадныя станцыі, будзе залежаць ад дыяпазонаў напружання, якія яны падтрымліваюць: 110~120 В пераменнага току або 200 В~240 В пераменнага току.

Варта адзначыць, што зарадная станцыя з уваходным напружаннем 208 В таксама з'яўляецца аднафазнай, а не 16 кВт ці 22 кВт, як мы разумеем, падобным да еўрапейскай трохфазнай пяціправадной разеткі. Аднак у Злучаных Штатах вельмі мала трохфазных зарадных станцый, якія былі прааналізаваны на рынку, але пакуль не былі знойдзены.

Сярод іх 110~120 В пераменнага току — гэта звычайнае разеткавае падключэнне, якое можа падтрымліваць максімальны ўваходны ток 16 А.

Для зарадных станцый пераменнага току з уваходным напружаннем 200 В~240 В пераменнага току (208 В пераменнага току або 240 В пераменнага току) пярэдні канец уваходнай лініі можа быць у выглядзе вілкі або кабельнай клемы. Разетка «высокага напружання» з уваходным напружаннем 240 В пераменнага току ў ЗША (якая складаецца з чатырох правадоў: двух фазных правадоў, аднаго нулявога правадніка і аднаго зазямляльнага правадніка) павінна быць падключана прафесійным электрыкам.

Дарэчы, разетка для падключэння ўваходнага вілка зараднай станцыі пераменнага току 240 В павінна адпавядаць патрабаванням NEMA14-50. Яе максімальны нагрузачны ток складае 50 А. Згодна з патрабаваннямі Амерыканскага стандарту электрамантажных работ NFPA 70, максімальны ток, які выкарыстоўваецца электрапрыборамі, не павінен перавышаць 80% ад намінальнага току разеткі. Такім чынам, максімальны ток зараднай станцыі пераменнага току на 240 В з вілкай можа дасягаць толькі 40 А, а магутнасць — 9,6 кВт.

(3)

Пасля абмеркавання патрабаванняў да ўваходнага боку амерыканскай стандартнай зараднай станцыі пераменнага току, давайце прапусцім абалонку і разгледзім непасрэдна выхадны бок.

Выхадны бок зараднай станцыі сувязі вельмі просты: толькі трымальнік для пісталета і кабель пісталета, які адпавядае трымальніку.

Калі вы праглядзіце вэб-сайт станцый сувязі ў ЗША, вы ўбачыце, што любая зарадная станцыя прапануе два тыпы разетак для зброі, а менавіта інтэрфейс TYPE1, які адпавядае стандарту SAE J1772, і інтэрфейс NACS, які адпавядае стандарту Tesla SAE J3400.

Канкрэтныя дэталі канструкцыі і памераў галоўкі пісталета і трымальніка пісталета з двума інтэрфейсамі можна знайсці ў адпаведных стандартах.

Унутрана няма розніцы паміж інтэрфейсам NACS ад Tesla і інтэрфейсам TYPE1 ад SAE J 1772, абодва складаюцца з пяці правадоў — L/N/PE/CP/PP. Вядома, канструкцыя Tesla вельмі разумная, бо інтэрфейсы пастаяннага і пераменнага току маюць аднолькавы набор.

Што тычыцца паўночнаамерыканскага рынку камунікацыйных паль, то выходны інтэрфейс зарадкі пераходзіць ад старога інтэрфейсу TYPE1 да інтэрфейсу NACS, і ў будучыні ўсё больш і больш аўтамабіляў будуць падтрымліваць інтэрфейсы Tesla. Раннія зарадныя станцыі пераменнага току, абсталяваныя інтэрфейсамі TYPE1, не маглі зараджаць новы NACS.

Вядома, не варта занадта хвалявацца, на рынку ёсць мноства адаптараў, якія могуць вам дапамагчы.

Адаптары для галоўкі пісталета строга забароненыя еўрапейскім стандартам IEC 61851-1:2017, але такіх пунктаў няма ў UL 2594 у ЗША. Гэта не забаронена законам, проста выкарыстоўвайце іх непасрэдна.

Вось і ўсё, што тычыцца ўваходнага і выходнага бакоў амерыканскай стандартнай зараднай станцыі пераменнага току. У наступным артыкуле мы падзялімся дэталямі канструкцыі «корпуса».