Amerikansk standardcertificering af ladepæle (III) – Designdetaljer for AC-pæle (forenden af ​​indgangsledning og udgangspistolhoved)

Fra et produktprincipperspektiv adskiller amerikanske standarder for AC-ladestationer sig ikke fra nationale og europæiske standarder – de fungerer begge som store elektriske afbrydere, der leder vekselstrøm fra nettet til den indbyggede oplader (OBC) i køretøjet, som derefter konverterer vekselstrøm til jævnstrøm for at oplade batteriet.

Selvom de generelt er de samme, er der stadig betydelige forskelle på mange detaljer i forhold til nationale og europæiske standarder. Ellers ville det være for bekvemt at sælge dem direkte i USA uden ændringer.

(1)

Før vi diskuterer indgangslinjerne til nordamerikanske AC-ladestationer, lad os først introducere spændingssystemet i vekselstrømsnettet i USA.

Elnetsystemerne i de fleste lande i verden er på linje med de europæiske (kolonialisme og krig), dvs. den normale husholdningsspænding er 220V~230Vac 50Hz, og den industrielle trefasespænding er 380~400Vac 50Hz. Det er tydeligt, at spændingen i industriel elektricitet er tre gange roden af ​​husholdningsspændingen – forskellen mellem netspænding og fasespænding.

Spændingssystemet i USA er unikt, hvor den almindelige husholdningsspænding er 120V/240V 60Hz og den almindelige industrielle spænding er 480V/277Vac 60Hz til industriel brug. Den spænding, der anvendes til kommercielle formål eller boliger med høj tæthed, er 120V/208Vac 60Hz, mens den for nogle store tunge industrier er 347/600Vac 60Hz.

Er du også overrasket over, hvorfor spændingssystemet i USA er så kaotisk.

Brugen af ​​110V spænding stammer fra Edison. Det er Edison, der er kendt for at have opfundet pæren. Efter adskillige eksperimenter og sammenligninger fandt han ud af, at pæren havde den højeste lysudbytte og længste levetid, når spændingen var 110V. Så i 1882 introducerede Edison officielt 110V DC-elektricitet på markedet på Pearl Street Power Station, det første kommercielle DC-kraftværk i USA.

Men vi ved alle, at jævnstrøm har en stor ulempe, nemlig et voldsomt varmetab under langdistancetransmission, hvilket spilder en masse elektrisk energi. For at undgå for stort energitab under langdistancetransmission introducerede Nikola Tesla sit vekselstrømssystem (AC). Selvom vekselstrøm i sidste ende besejrede jævnstrømmen, var tusindvis af apparater og apparater dedikeret til 110V allerede blevet installeret i amerikanske husholdninger og fabrikker på det tidspunkt.

For at muliggøre en gnidningsløs overgang til vekselstrømsæraen indgik Tesla et kompromis: Han satte også vekselstrømsspændingen i husholdninger til 110 V. Dette beskyttede ikke kun eksisterende brugeres investering i udstyr, men eliminerede også offentlighedens frygt for højspændingsvekselstrøm (som på det tidspunkt var udbredt anset for at være mere skadelig for menneskers sundhed).

Derfor er indførelsen af ​​110V vekselstrøm i USA et produkt af at imødekomme 110V jævnstrøm.

Med den elektriske tidsalders fremkomst indså ingeniører gradvist, at sammenlignet med den senere anvendelse af 220V/240V spænding i Europa, led 110V-systemet i USA større tab ved transmission af høj effekt elektricitet og krævede tykkere kobberledninger for at undgå opvarmning. Men hvis vi opgraderer til 220Vac fuldstændigt, bliver omkostningerne for høje. Apparater, stikkontakter, sikringer og endda hele byens distributionsnetværk i millioner af husstande over hele USA er alle designet i henhold til 110V.

Af denne grund har elektroingeniører i USA opfundet en yderst intelligent "jordmetode" – splitfaseteknologi.

Mellem faseledningen og neutralledningen i midten dannes en spænding på 110V/120V, specielt designet til små husholdningsapparater såsom mobiltelefoner, fjernsyn og pærer (sikker og ikke varm at røre ved).

Når to strømførende ledninger stables sammen, bliver de øjeblikkeligt til 220V/240V, specielt designet til "elektriske tigre" såsom klimaanlæg, elektriske vandvarmere og tørretumblere (med høj effektivitet og lavt ledningsforbrug).

Når man har forstået oprindelsen af ​​120Vac og 240Vac, er oprindelsen af ​​208Vac også let at forstå. 208V er netspændingen på 120V (tre gange roden).

(II)

Efter at have forstået spændingssystemet i USA, lad os nu se på indgangsspændingen for den amerikanske vekselstrømssøjle.

Der er tre typer spænding til almindelige AC-ladestationer, der bruges i USA, nemlig 120V, 208V og 240Vac. Grundlæggende vil markedsføringen af ​​​​pælevirksomheder være baseret på de spændingsbånd, de understøtter, 110~120Vac eller 200V~240Vac.

Det skal bemærkes, at ladestationen med 208V-indgang også er enfaset, ikke 16kW eller 22kW, som vi forstår det som svarende til den europæiske trefasede femtrådsindgang. Der er dog meget få trefasede ladestationer i USA, som er blevet søgt på markedet, men endnu ikke er fundet.

Blandt dem er 110~120Vac en almindelig stikforbindelse, der kan understøtte en maksimal strømindgang på 16A.

For AC-ladestationer med 200V~240Vac (208Vac eller 240Vac) indgang kan den forreste ende af indgangsledningen være i form af et stik eller en kabelterminal. "Højspændings"-stikket med 240Vac indgang i USA (bestående af fire ledninger: to faseledere, en neutral ledning og en jordledning) skal færdiggøres af en professionel elektriker.

Forresten skal stikkontakten til tilslutning af indgangsstikket på 240V AC-ladestationen overholde kravene i NEMA14-50. Dens maksimale belastningsstrøm er 50A. I henhold til kravene i den amerikanske elektriske installationsstandard NFPA 70 må den maksimale strøm, der bruges af elektriske apparater, ikke overstige 80% af den nominelle stikkontakt. Således kan den maksimale strøm for en 240V AC-ladestation med stik kun nå 40A med en effekt på 9,6 kW.

(3)

Efter at have diskuteret kravene til inputsiden af ​​den amerikanske standard AC-ladestation, lad os springe skallen over og se direkte på outputsiden.

Udgangssiden af ​​kommunikationsladestationen er meget enkel, bare pistolholderen og pistolkablet, der passer til pistolholderen.

Hvis du kigger på kommunikationsstationens hjemmeside i USA, vil du opdage, at alle ladestationer tilbyder to typer pistolfatninger, nemlig TYPE1-grænsefladen, der opfylder SAE J1772, og NACS-grænsefladen, der opfylder Tesla SAE J3400.

De specifikke struktur- og størrelsesoplysninger for pistolhovedet og pistolholderen med to grænseflader kan findes i de tilsvarende standarder.

Internt er der ingen forskel mellem Teslas NACS-grænseflade og SAE J 1772s TYPE1-grænseflade, som begge består af fem ledninger – L/N/PE/CP/PP. Teslas design er naturligvis meget smart, da både DC- og AC-grænsefladerne er det samme sæt.

Hvad angår det nordamerikanske marked for kommunikationsstationer, er output-ladegrænsefladen ved at gå fra den gammeldags TYPE1-grænseflade til NACS-grænsefladen, og flere og flere biler vil vælge at understøtte Tesla-grænseflader i fremtiden. Tidlige AC-ladestationer udstyret med TYPE1-grænseflader kunne ikke oplade den nye NACS.

Der er selvfølgelig ingen grund til at bekymre sig for meget, der findes masser af adaptere på markedet, der kan hjælpe dig.

Pistolhovedadaptere er strengt forbudt i den europæiske standard IEC 61851-1:2017, men sådanne klausuler findes ikke i UL 2594 i USA. Det er ikke forbudt ved lov, brug det blot direkte.

Det var alt for input- og outputsiderne på den amerikanske standard AC-ladestation. I den næste artikel deler vi designdetaljerne for "huset".