আমেরিকান স্ট্যান্ডার্ড চার্জিং পাইল সার্টিফিকেশন (III) – এসি পাইলের ডিজাইনের বিবরণ (ইনপুট লাইনের সম্মুখভাগ এবং আউটপুট গান হেড)

পণ্যের মূলনীতির দৃষ্টিকোণ থেকে, আমেরিকান স্ট্যান্ডার্ড এসি চার্জিং স্টেশনগুলো জাতীয় এবং ইউরোপীয় স্ট্যান্ডার্ড থেকে ভিন্ন নয় – উভয়ই বড় বৈদ্যুতিক সুইচ হিসেবে কাজ করে, যা গ্রিড থেকে গাড়ির অনবোর্ড চার্জারে (OBC) এসি পাওয়ার সরবরাহ করে, এবং এই চার্জারটি পাওয়ার ব্যাটারি চার্জ করার জন্য এসি পাওয়ারকে ডিসি পাওয়ারে রূপান্তরিত করে।

যদিও এগুলো সাধারণভাবে একই, তবুও জাতীয় এবং ইউরোপীয় মানের তুলনায় অনেক খুঁটিনাটি বিষয়ে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। অন্যথায়, কোনো পরিবর্তন ছাড়াই এগুলো সরাসরি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে বিক্রি করা খুবই সুবিধাজনক হতো।

(1)

উত্তর আমেরিকার এসি চার্জিং স্টেশনগুলোর ইনপুট লাইন নিয়ে আলোচনা করার আগে, চলুন প্রথমে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের এসি পাওয়ার গ্রিডের ভোল্টেজ ব্যবস্থা সম্পর্কে জেনে নেওয়া যাক।

বিশ্বের বেশিরভাগ দেশের বিদ্যুৎ গ্রিড ব্যবস্থা ইউরোপের (ঔপনিবেশিকতা ও যুদ্ধ) ব্যবস্থার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, অর্থাৎ, সাধারণ বাড়ির ভোল্টেজ হলো ২২০~২৩০ ভোল্ট এসি ৫০ হার্টজ এবং শিল্পকারখানার থ্রি-ফেজ ভোল্টেজ হলো ৩৮০~৪০০ ভোল্ট এসি ৫০ হার্টজ। এটা স্পষ্ট যে, শিল্পকারখানার বিদ্যুতের ভোল্টেজ হলো বাড়ির ভোল্টেজের তিনগুণ – অর্থাৎ লাইন ভোল্টেজ এবং ফেজ ভোল্টেজের পার্থক্যের মূল।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ভোল্টেজ ব্যবস্থাটি অনন্য, যেখানে গৃহস্থালির জন্য প্রচলিত ভোল্টেজ হলো ১২০V/২৪০V ৬০Hz এবং শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহারের জন্য প্রচলিত ভোল্টেজ হলো ৪৮০V/২৭৭Vac ৬০Hz। বাণিজ্যিক বা ঘনবসতিপূর্ণ আবাসিক উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত ভোল্টেজ হলো ১২০V/২০৮Vac ৬০Hz, অন্যদিকে কিছু বৃহৎ ভারী শিল্পের জন্য এটি ৩৪৭/৬০০Vac ৬০Hz।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ভোল্টেজ ব্যবস্থা কেন এত বিশৃঙ্খল, তা জেনে আপনিও কি অবাক হচ্ছেন?

১১০ ভোল্টের ব্যবহারের সূচনা হয়েছিল এডিসনের হাত ধরে। এডিসনই লাইট বাল্ব আবিষ্কারের জন্য সুপরিচিত। একাধিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা ও তুলনার পর তিনি দেখতে পান যে, ১১০ ভোল্টে লাইট বাল্বের আলোক দক্ষতা সর্বোচ্চ এবং কার্যকাল দীর্ঘতম হয়। তাই, ১৮৮২ সালে এডিসন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের প্রথম বাণিজ্যিক ডিসি বিদ্যুৎ কেন্দ্র, পার্ল স্ট্রিট পাওয়ার স্টেশনে আনুষ্ঠানিকভাবে ১১০ ভোল্ট ডিসি বিদ্যুৎ বাজারে নিয়ে আসেন।

কিন্তু আমরা সকলেই জানি যে, একমুখী প্রবাহের (ডিসি) একটি বড় অসুবিধা হলো দীর্ঘ দূরত্বে সঞ্চালনের সময় তীব্র তাপের অপচয়, যার ফলে প্রচুর বিদ্যুৎ শক্তি নষ্ট হয়। দীর্ঘ দূরত্বে সঞ্চালনের সময় অতিরিক্ত শক্তি অপচয় এড়ানোর জন্য নিকোলা টেসলা তাঁর পরিবর্তী প্রবাহ (এসি) ব্যবস্থা চালু করেন। যদিও পরিবর্তী প্রবাহ অবশেষে একমুখী প্রবাহকে পরাজিত করেছিল, ততদিনে আমেরিকার বাড়িঘর ও কারখানাগুলোতে ১১০ ভোল্টের জন্য বিশেষভাবে তৈরি হাজার হাজার যন্ত্রপাতি ও সরঞ্জাম ইতিমধ্যেই স্থাপন করা হয়ে গিয়েছিল।

পরিবর্তী প্রবাহের যুগে একটি মসৃণ রূপান্তর সহজ করার জন্য টেসলা একটি আপোস করেছিলেন: তিনি বাসাবাড়িতে পরিবর্তী প্রবাহের ভোল্টেজও ১১০ ভোল্টে নির্ধারণ করে দেন। এটি কেবল বিদ্যমান ব্যবহারকারীদের সরঞ্জামের বিনিয়োগকেই রক্ষা করেনি, বরং উচ্চ-ভোল্টেজের পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে জনসাধারণের ভয়ও দূর করেছিল (যা সেই সময়ে মানব স্বাস্থ্যের জন্য অধিক ক্ষতিকর বলে ব্যাপকভাবে বিশ্বাস করা হতো)।

সুতরাং, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ১১০ ভোল্ট এসি বিদ্যুৎ গ্রহণ করা হলো ১১০ ভোল্ট ডিসি বিদ্যুতের সাথে সামঞ্জস্য বিধানেরই একটি ফল।

বৈদ্যুতিক যুগের আবির্ভাবের সাথে সাথে প্রকৌশলীরা ধীরে ধীরে উপলব্ধি করলেন যে, ইউরোপে পরবর্তীতে ২২০/২৪০ ভোল্ট গৃহীত হওয়ার তুলনায় মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ১১০ ভোল্ট সিস্টেমে উচ্চ-ক্ষমতার বিদ্যুৎ সঞ্চালনের সময় অপচয় বেশি হতো এবং অতিরিক্ত গরম হওয়া এড়াতে মোটা তামার তারের প্রয়োজন পড়ত। কিন্তু যদি আমরা পুরোপুরিভাবে ২২০ ভোল্ট এসি-তে আপগ্রেড করি, তবে এর খরচ অনেক বেশি। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র জুড়ে লক্ষ লক্ষ পরিবারের যন্ত্রপাতি, সকেট, ফিউজ, এমনকি পুরো শহরের বিতরণ নেটওয়ার্ক—সবকিছুই ১১০ ভোল্ট অনুযায়ী ডিজাইন করা হয়েছে।

এই কারণে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বৈদ্যুতিক প্রকৌশলীরা একটি অত্যন্ত বুদ্ধিমান “সয়েল মেথড” – স্প্লিট ফেজ প্রযুক্তি উদ্ভাবন করেছেন।

মাঝখানে থাকা লাইভ তার এবং নিউট্রাল তারের মধ্যে ১১০/১২০ ভোল্টের একটি ভোল্টেজ তৈরি হয়, যা বিশেষভাবে মোবাইল ফোন, টেলিভিশন এবং লাইট বাল্বের মতো ছোট গৃহস্থালী যন্ত্রপাতির জন্য ডিজাইন করা হয়েছে (নিরাপদ এবং স্পর্শ করলে গরম হয় না)।

যখন দুটি জীবন্ত তার একসাথে যুক্ত করা হয়, তখন সেগুলি তাৎক্ষণিকভাবে ২২০/২৪০ ভোল্টে রূপান্তরিত হয়, যা বিশেষভাবে এয়ার কন্ডিশনার, ইলেকট্রিক ওয়াটার হিটার এবং ড্রায়ারের মতো “ইলেকট্রিক টাইগার”-এর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে (উচ্চ দক্ষতা এবং কম তার খরচের সাথে)।

১২০ ভোল্ট এসি এবং ২৪০ ভোল্ট এসির উৎস বুঝতে পারলে, ২০৮ ভোল্ট এসির উৎসও সহজে অনুধাবন করা যায়। ২০৮ ভোল্ট হলো ১২০ ভোল্টের লাইন ভোল্টেজ (এর বর্গমূলের তিনগুণ)।

(II)

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ভোল্টেজ ব্যবস্থা বোঝার পর, এবার আমেরিকান এসি পাইলের ইনপুট ভোল্টেজটি দেখা যাক।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ব্যবহৃত সাধারণ এসি চার্জিং স্টেশনগুলির জন্য তিন ধরনের ভোল্টেজ রয়েছে, যথা ১২০V, ২০৮V এবং ২৪০Vac। মূলত, পাইল কোম্পানিগুলোর প্রচারণা তাদের সমর্থিত ভোল্টেজ ব্যান্ডের উপর ভিত্তি করে হয়ে থাকে, যেমন ১১০~১২০Vac অথবা ২০০V~২৪০Vac।

উল্লেখ্য যে, ২০৮ ভোল্ট ইনপুটযুক্ত চার্জিং স্টেশনটিও সিঙ্গেল-ফেজ ইনপুট, ১৬ কিলোওয়াট বা ২২ কিলোওয়াট নয়, যেমনটা আমরা ইউরোপীয় থ্রি-ফেজ ফাইভ-ওয়্যার ইনপুটের ক্ষেত্রে বুঝে থাকি। তবে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে থ্রি-ফেজ ইনপুটযুক্ত চার্জিং স্টেশন খুব কমই আছে এবং বাজারে এ ধরনের স্টেশন খোঁজা হলেও এখনো পর্যন্ত পাওয়া যায়নি।

এগুলোর মধ্যে, ১১০~১২০ ভোল্ট এসি হলো একটি সাধারণ প্লাগ সংযোগ যা সর্বোচ্চ ১৬ অ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত কারেন্ট ইনপুট সমর্থন করতে পারে।

200V~240Vac (208Vac বা 240Vac) ইনপুটযুক্ত এসি চার্জিং স্টেশনগুলির জন্য, ইনপুট লাইনের সামনের প্রান্তটি একটি প্লাগ বা একটি কেবল টার্মিনালের আকারে হতে পারে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে 240Vac ইনপুটযুক্ত “হাই ভোল্টেজ” সকেট (যা চারটি তার নিয়ে গঠিত: দুটি লাইভ তার, একটি নিউট্রাল তার এবং একটি গ্রাউন্ড তার) একজন পেশাদার ইলেকট্রিশিয়ান দ্বারা সম্পন্ন করতে হবে।

প্রসঙ্গত, ২৪০ ভোল্ট এসি চার্জিং স্টেশনের ইনপুট প্লাগ সংযোগের জন্য ব্যবহৃত সকেটটি অবশ্যই NEMA14-50-এর শর্তাবলী মেনে চলতে হবে। এর সর্বোচ্চ বহন ক্ষমতা হলো ৫০ অ্যাম্পিয়ার। আমেরিকান ইলেকট্রিক্যাল ইন্সটলেশন স্ট্যান্ডার্ড NFPA 70-এর শর্তানুযায়ী, বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম দ্বারা ব্যবহৃত সর্বোচ্চ কারেন্ট সকেটের রেটেড ক্ষমতার ৮০%-এর বেশি হওয়া উচিত নয়। সুতরাং, প্লাগসহ একটি ২৪০ ভোল্ট ইনপুট এসি চার্জিং স্টেশনের সর্বোচ্চ কারেন্ট ৯.৬ কিলোওয়াট ক্ষমতাসহ কেবল ৪০ অ্যাম্পিয়ার পর্যন্ত হতে পারে।

(3)

আমেরিকান স্ট্যান্ডার্ড এসি চার্জিং স্টেশনের ইনপুট সাইডের প্রয়োজনীয়তাগুলো আলোচনা করার পর, চলুন বাইরের আবরণটি বাদ দিয়ে সরাসরি আউটপুট সাইডটি দেখি।

কমিউনিকেশন চার্জিং স্টেশনের আউটপুট অংশটি খুবই সরল, এতে শুধু গান হোল্ডার এবং এর সাথে মানানসই গান ক্যাবলটি রয়েছে।

আপনি যদি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে কমিউনিকেশন স্টেশন ওয়েবসাইট ব্রাউজ করেন, তাহলে দেখতে পাবেন যে যেকোনো চার্জিং স্টেশনে দুই ধরনের গান সকেট দেওয়া থাকে, যথা SAE J1772 মানসম্পন্ন TYPE1 ইন্টারফেস এবং Tesla SAE J3400 মানসম্পন্ন NACS ইন্টারফেস।

দুটি ইন্টারফেস সহ গান হেড এবং গান হোল্ডারের নির্দিষ্ট গঠন ও আকারের বিবরণ সংশ্লিষ্ট স্ট্যান্ডার্ডগুলিতে পাওয়া যাবে।

অভ্যন্তরীণভাবে টেসলার NACS ইন্টারফেস এবং SAE J 1772-এর TYPE1 ইন্টারফেসের মধ্যে কোনো পার্থক্য নেই, উভয়ই L/N/PE/CP/PP – এই পাঁচটি তার দিয়ে গঠিত। অবশ্যই, টেসলার নকশাটি খুবই চতুর, যেখানে ডিসি এবং এসি উভয় ইন্টারফেসই একই সেটের।

উত্তর আমেরিকার কমিউনিকেশন পাইল বাজারের ক্ষেত্রে, আউটপুট চার্জিং ইন্টারফেস পুরোনো TYPE1 ইন্টারফেস থেকে NACS ইন্টারফেসে পরিবর্তিত হচ্ছে এবং ভবিষ্যতে আরও বেশি সংখ্যক গাড়ি টেসলা ইন্টারফেস সমর্থন করতে চাইবে। TYPE1 ইন্টারফেসযুক্ত প্রথম দিকের এসি চার্জিং স্টেশনগুলো নতুন NACS চার্জ করতে অক্ষম ছিল।

অবশ্যই, খুব বেশি চিন্তা করার কোনো প্রয়োজন নেই, বাজারে এমন অনেক অ্যাডাপ্টার পাওয়া যায় যা আপনাকে সাহায্য করতে পারে।

ইউরোপীয় স্ট্যান্ডার্ড IEC 61851-1:2017 অনুযায়ী গান হেড অ্যাডাপ্টার কঠোরভাবে নিষিদ্ধ, কিন্তু মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের UL 2594-এ এমন কোনো ধারা নেই। এটি আইন দ্বারা নিষিদ্ধ নয়, সরাসরি ব্যবহার করুন।

আমেরিকান স্ট্যান্ডার্ড এসি চার্জিং স্টেশনের ইনপুট এবং আউটপুট দিক সম্পর্কে এটুকুই। পরবর্তী আর্টিকেলে আমরা এর ‘হাউজিং’-এর ডিজাইনের বিস্তারিত আলোচনা করব।