Amerikkalainen panostuspaalujen standardisertifiointi (III) – Vaihtovirtapanosten suunnittelun yksityiskohdat (syöttölinjan etupää ja lähtöpistoolin pää)

Tuoteperiaatteiden näkökulmasta amerikkalaiset standardin mukaiset AC-latausasemat eivät eroa kansallisista ja eurooppalaisista standardeista – molemmat toimivat suurina sähkökytkiminä, jotka johtavat vaihtovirran verkosta ajoneuvon laturiin (OBC), joka sitten muuntaa vaihtovirran tasavirraksi akun lataamiseksi.

Vaikka ne ovat yleisesti ottaen samoja, niissä on silti merkittäviä eroja monissa yksityiskohdissa verrattuna kansallisiin ja eurooppalaisiin standardeihin. Muuten olisi liian kätevää myydä niitä suoraan Yhdysvalloissa ilman muutoksia.

(1)

Ennen kuin keskustelemme Pohjois-Amerikan vaihtovirtalatausasemien syöttölinjoista, esitellään ensin Yhdysvaltojen vaihtovirtaverkon jännitejärjestelmä.

Useimpien maailman maiden sähköverkkojärjestelmät ovat samansuuntaisia ​​kuin Euroopan (kolonialismi ja sota) järjestelmät, eli normaali kotitalousjännite on 220V~230Vac 50Hz ja teollisuuden kolmivaihejännite on 380~400Vac 50Hz. On selvää, että teollisuussähkön jännite on kolminkertainen kotitalousjännitteen juureen verrattuna – eli verkkojännitteen ja vaihejännitteen väliseen erotukseen.

Yhdysvaltojen jännitejärjestelmä on ainutlaatuinen, sillä kotitalouksien valtavirran jännite on 120 V / 240 V 60 Hz ja teollisuuskäytössä 480 V / 277 Vac 60 Hz. Kaupallisissa tai tiheästi asutuissa tiloissa käytetty jännite on 120 V / 208 Vac 60 Hz, kun taas joillakin suurilla raskailla teollisuudenaloilla se on 347 V / 600 Vac 60 Hz.

Oletko myös yllättynyt, miksi Yhdysvaltojen jännitejärjestelmä on niin kaoottinen?

110 V jännitteen käyttö on lähtöisin Edisonilta. Edison tunnetaan hehkulampun keksijänä. Useiden kokeiden ja vertailujen jälkeen hän havaitsi, että hehkulampulla oli paras valoteho ja pisin käyttöikä 110 V:n jännitteellä. Niinpä vuonna 1882 Edison toi virallisesti 110 V:n tasavirtaa markkinoille Pearl Streetin voimalaitoksessa, joka oli Yhdysvaltojen ensimmäinen kaupallinen tasavirtavoimalaitos.

Mutta me kaikki tiedämme, että tasavirralla on merkittävä haittapuoli, eli voimakas lämpöhäviö pitkän matkan siirrossa, mikä tuhlaa paljon sähköenergiaa. Välttääkseen liiallisen energiahäviön pitkän matkan siirrossa Nikola Tesla esitteli vaihtovirtajärjestelmänsä. Vaikka vaihtovirta lopulta voitti tasavirran, amerikkalaisissa kotitalouksissa ja tehtaissa oli tuolloin jo asennettu tuhansia 110 V:n laitteita ja välineitä.

Helpottaakseen sujuvaa siirtymistä vaihtovirran aikakauteen Tesla teki kompromissin: hän asetti myös vaihtovirran kotitalousjännitteeksi 110 V. Tämä ei ainoastaan ​​suojannut olemassa olevien käyttäjien laiteinvestointeja, vaan myös poisti yleisön pelon suurjännitteistä vaihtovirtaa kohtaan (jonka uskottiin tuolloin yleisesti olevan haitallisempaa ihmisten terveydelle).

Siksi 110 V:n vaihtovirran käyttöönotto Yhdysvalloissa on seurausta 110 V:n tasavirran hyödyntämisestä.

Sähköaikakauden tultua insinöörit ymmärsivät vähitellen, että verrattuna myöhemmin Euroopassa käyttöön otettuun 220 V/240 V jännitteeseen, Yhdysvaltojen 110 V:n järjestelmä kärsi suurempia häviöitä suuritehoisen sähkön siirrossa ja vaati paksumpia kuparijohtoja lämpenemisen välttämiseksi. Mutta jos päivitämme kokonaisvaltaisesti 220 V:n vaihtovirtaan, kustannukset ovat liian korkeat. Laitteet, pistorasiat, sulakkeet ja jopa koko kaupungin jakeluverkko miljoonissa kotitalouksissa ympäri Yhdysvaltoja on suunniteltu 110 V:n mukaan.

Tästä syystä yhdysvaltalaiset sähköinsinöörit ovat keksineet erittäin älykkään "maaperämenetelmän" – jaetun vaihetekniikan.

Vaihejohtimen ja keskellä olevan nollajohtimen väliin muodostuu 110 V/120 V jännite, joka on erityisesti suunniteltu pienille kodinkoneille, kuten matkapuhelimille, televisioille ja hehkulampuille (turvallisia eivätkä kuumia kosketettaessa).

Kun kaksi jännitteistä johtoa pinotaan yhteen, ne muuttuvat välittömästi 220 V/240 V jännitteeksi, joka on erityisesti suunniteltu "sähkötiikereille", kuten ilmastointilaitteille, sähköisille vedenlämmittimille ja kuivausrummuille (korkea hyötysuhde ja alhainen johdonkulutus).

Kun 120 V:n ja 240 V:n alkuperä on ymmärretty, myös 208 V:n alkuperä on helppo ymmärtää. 208 V on 120 V:n verkkojännite (kolminkertainen juuri).

(II)

Ymmärrettyämme Yhdysvaltojen jännitejärjestelmän, tarkastellaan nyt amerikkalaisen vaihtovirtapaalun tulojännitettä.

Yhdysvalloissa tavallisissa AC-latausasemissa on kolmenlaisia ​​jännitetyyppejä: 120 V, 208 V ja 240 Vac. Latausyhtiöiden mainonta perustuu pohjimmiltaan niiden tukemiin jännitealueisiin: 110–120 Vac tai 200 V–240 Vac.

On huomattava, että 208 V:n latausasema on myös yksivaiheinen, ei 16 kW:n tai 22 kW:n, kuten me sen käsitämme vastaavan eurooppalaista kolmivaiheista viisijohtimista latausasemaa. Yhdysvalloissa on kuitenkin hyvin vähän kolmivaiheisia latausasemia, joita on etsitty markkinoilla, mutta joita ei ole vielä löydetty.

Näistä 110–120 Vac on tavallinen pistokeliitäntä, joka tukee enintään 16 A:n virtaa.

200 V ~ 240 Vac (208 Vac tai 240 Vac) -tulojännitteellä varustetuissa verkkovirtalatausasemissa tulojohdon etupää voi olla pistoke tai kaapeliliitin. Yhdysvalloissa käytettävän 240 Vac:n tulojännitteellä varustetun "korkeajännitepistorasian" (joka koostuu neljästä johtimesta: kahdesta vaihejohtimesta, yhdestä nollajohtimesta ja yhdestä maadoitusjohtimesta) asennuksen suorittaa vain ammattitaitoinen sähköasentaja.

Muuten, 240 V AC -latausaseman tuloliittimen kytkentäpistorasian tulee täyttää NEMA14-50-standardin vaatimukset. Sen suurin sallittu virta on 50 A. Amerikkalaisen sähköasennusstandardin NFPA 70 vaatimusten mukaan sähkölaitteiden käyttämä suurin virta ei saa ylittää 80 %:a pistorasian nimellisvirrasta. Joten 240 V AC -latausaseman, jossa on pistoke, suurin virta voi olla vain 40 A ja teho 9,6 kW.

(3)

Kun olemme käsitelleet amerikkalaisen standardin mukaisen AC-latausaseman tulopuolen vaatimuksia, ohitetaan kuori ja tarkastellaan suoraan lähtöpuolta.

Viestintälatausaseman lähtöpuoli on hyvin yksinkertainen, vain aseenpidike ja aseenpitimeen sopiva aseenkaapeli.

Jos selaat Yhdysvaltojen tietoliikenneasemien verkkosivustoja, huomaat, että kaikissa latausasemissa on kahdenlaisia ​​latauspistorasioita: SAE J1772 -standardin mukainen TYPE1-liitäntä ja Tesla SAE J3400 -standardin mukainen NACS-liitäntä.

Kaksiliitäntäisen pistoolipään ja -pitimen tarkat rakenne- ja kokotiedot löytyvät vastaavista standardeista.

Sisäisesti Teslan NACS-liitännän ja SAE J 1772:n TYPE1-liitännän välillä ei ole eroa, sillä molemmat koostuvat viidestä johtimesta – L/N/PE/CP/PP. Teslan suunnittelu on tietenkin erittäin nerokas, sillä sekä DC- että AC-liitännät ovat samat.

Pohjois-Amerikan tietoliikennepinomarkkinoilla lähtölatausliitäntä on siirtymässä vanhanaikaisesta TYPE1-liitännästä NACS-liitäntään, ja yhä useammat autot valitsevat tulevaisuudessa tukea Teslan liitännöille. Varhaiset TYPE1-liitännöillä varustetut AC-latausasemat eivät kyenneet lataamaan uusia NACS-liitäntöjä.

Ei tietenkään tarvitse huolehtia liikaa, markkinoilla on paljon adaptereita, jotka voivat auttaa sinua.

Eurooppalaisessa standardissa IEC 61851-1:2017 pistoolipään adapterit ovat ehdottomasti kiellettyjä, mutta Yhdysvalloissa UL 2594 -standardissa ei ole tällaisia ​​lausekkeita. Se ei ole lainvastaista, käytä sitä vain sellaisenaan.

Siinä kaikki amerikkalaisen standardin mukaisen AC-latausaseman tulo- ja lähtöpuolilta. Seuraavassa artikkelissa jaamme "kotelon" suunnittelun yksityiskohdat.