अमेरिकी मानक चार्जिंग पाइल प्रमाणन (III) – एसी पाइलों का डिजाइन विवरण (इनपुट लाइन का अग्र भाग और आउटपुट गन हेड)

उत्पाद सिद्धांतों के परिप्रेक्ष्य से, अमेरिकी मानक एसी चार्जिंग स्टेशन राष्ट्रीय और यूरोपीय मानकों से भिन्न नहीं हैं - वे दोनों बड़े विद्युत स्विच के रूप में कार्य करते हैं, जो ग्रिड से वाहन में लगे ऑनबोर्ड चार्जर (ओबीसी) तक एसी पावर का संचालन करते हैं, जो फिर एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करके पावर बैटरी को चार्ज करता है।

हालांकि ये देखने में लगभग एक जैसे ही हैं, फिर भी राष्ट्रीय और यूरोपीय मानकों की तुलना में कई मामलों में इनमें महत्वपूर्ण अंतर हैं। अन्यथा, इन्हें बिना किसी संशोधन के सीधे संयुक्त राज्य अमेरिका में बेचना बहुत सुविधाजनक होता।

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उत्तरी अमेरिका के एसी चार्जिंग स्टेशनों की इनपुट लाइनों पर चर्चा करने से पहले, आइए पहले संयुक्त राज्य अमेरिका में एसी पावर ग्रिड की वोल्टेज प्रणाली से परिचित हो जाएं।

विश्व के अधिकांश देशों की विद्युत ग्रिड प्रणालियाँ यूरोप (उपनिवेशवाद और युद्ध) की प्रणालियों के अनुरूप हैं, अर्थात् सामान्य घरेलू वोल्टेज 220V~230Vac 50Hz है, जबकि औद्योगिक त्रि-चरण वोल्टेज 380~400Vac 50Hz है। यह स्पष्ट है कि औद्योगिक बिजली का वोल्टेज घरेलू वोल्टेज का तीन गुना होता है – लाइन वोल्टेज और फेज वोल्टेज का अंतर।

संयुक्त राज्य अमेरिका की वोल्टेज प्रणाली अनूठी है, जहां घरों में मुख्य रूप से 120V/240V 60Hz वोल्टेज का उपयोग होता है, जबकि औद्योगिक उपयोग के लिए मुख्य रूप से 480V/277Vac 60Hz वोल्टेज का उपयोग होता है। वाणिज्यिक या उच्च घनत्व वाले आवासीय उपयोगों के लिए 120V/208Vac 60Hz वोल्टेज का उपयोग होता है, जबकि कुछ बड़े भारी उद्योगों के लिए यह 347V/600Vac 60Hz होता है।

क्या आपको भी आश्चर्य होता है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में वोल्टेज प्रणाली इतनी अव्यवस्थित क्यों है?

110V वोल्टेज का उपयोग एडिसन के प्रयासों से शुरू हुआ। एडिसन को ही बल्ब के आविष्कारक के रूप में जाना जाता है। अनेक प्रयोगों और तुलनाओं के बाद उन्होंने पाया कि 110V वोल्टेज पर बल्ब की प्रकाशीय दक्षता और सेवाकाल सबसे अधिक होता है। इसलिए, 1882 में एडिसन ने संयुक्त राज्य अमेरिका के पहले वाणिज्यिक डीसी विद्युत संयंत्र, पर्ल स्ट्रीट पावर स्टेशन में आधिकारिक तौर पर 110V डीसी बिजली का उत्पादन शुरू किया।

लेकिन हम सब जानते हैं कि डायरेक्ट करंट की एक बड़ी खामी है, जो लंबी दूरी के संचरण के दौरान अत्यधिक ऊष्मा हानि है, जिससे बहुत सारी विद्युत ऊर्जा बर्बाद होती है। लंबी दूरी के संचरण के दौरान अत्यधिक ऊर्जा हानि से बचने के लिए, निकोला टेस्ला ने अपनी प्रत्यावर्ती धारा (एसी) प्रणाली का आविष्कार किया। यद्यपि प्रत्यावर्ती धारा ने अंततः डायरेक्ट करंट को पराजित कर दिया, उस समय तक अमेरिकी घरों और कारखानों में 110 वोल्ट पर चलने वाले हजारों उपकरण और यंत्र पहले से ही स्थापित हो चुके थे।

प्रत्यावर्ती धारा के युग में सुगम संक्रमण को सुविधाजनक बनाने के लिए, टेस्ला ने एक समझौता किया: उन्होंने प्रत्यावर्ती धारा का घरेलू वोल्टेज भी 110 वोल्ट निर्धारित किया। इससे न केवल मौजूदा उपयोगकर्ताओं के उपकरण निवेश की सुरक्षा हुई, बल्कि उच्च वोल्टेज प्रत्यावर्ती धारा के प्रति जनता का भय भी दूर हुआ (जिसे उस समय मानव स्वास्थ्य के लिए अधिक हानिकारक माना जाता था)।

इसलिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में 110V एसी पावर को अपनाना 110V डीसी पावर को समायोजित करने का ही परिणाम है।

विद्युत युग के आगमन के साथ, इंजीनियरों ने धीरे-धीरे महसूस किया कि यूरोप में बाद में अपनाए गए 220V/240V वोल्टेज की तुलना में, संयुक्त राज्य अमेरिका में 110V प्रणाली उच्च-शक्ति वाली बिजली के संचरण में अधिक नुकसान झेलती है और गर्म होने से बचने के लिए मोटे तांबे के तारों की आवश्यकता होती है। लेकिन अगर हम पूरी तरह से 220VAC में अपग्रेड करते हैं, तो लागत बहुत अधिक होगी। संयुक्त राज्य अमेरिका के लाखों घरों में उपकरण, सॉकेट, फ्यूज और यहां तक ​​कि पूरे शहर का वितरण नेटवर्क भी 110V के अनुसार ही डिज़ाइन किया गया है।

इसी कारण से, संयुक्त राज्य अमेरिका में विद्युत इंजीनियरों ने एक अत्यंत बुद्धिमान "मिट्टी विधि" - स्प्लिट फेज तकनीक का आविष्कार किया है।

लाइव तार और न्यूट्रल तार के बीच में 110V/120V का वोल्टेज बनता है, जिसे विशेष रूप से मोबाइल फोन, टेलीविजन और लाइट बल्ब जैसे छोटे घरेलू उपकरणों के लिए डिज़ाइन किया गया है (सुरक्षित और छूने पर गर्म नहीं होता)।

जब दो लाइव तारों को एक साथ रखा जाता है, तो वे तुरंत 220V/240V में बदल जाते हैं, जो विशेष रूप से एयर कंडीशनर, इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर और ड्रायर जैसे "इलेक्ट्रिक टाइगर्स" के लिए डिज़ाइन किए गए हैं (उच्च दक्षता और कम तार की खपत के साथ)।

120Vac और 240Vac की उत्पत्ति को समझने के बाद, 208Vac की उत्पत्ति को समझना भी आसान है। 208V, 120V का लाइन वोल्टेज है (जो वर्गमूल का तीन गुना है)।

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संयुक्त राज्य अमेरिका में वोल्टेज प्रणाली को समझने के बाद, आइए अब अमेरिकी एसी पाइल के इनपुट वोल्टेज पर एक नज़र डालते हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किए जाने वाले सामान्य एसी चार्जिंग स्टेशनों के लिए तीन प्रकार के वोल्टेज होते हैं, अर्थात् 120V, 208V और 240V। मूल रूप से, चार्जिंग कंपनियों का प्रचार उनके द्वारा समर्थित वोल्टेज बैंड (110~120V या 200V~240V) पर आधारित होगा।

यह ध्यान देने योग्य है कि 208V इनपुट वाला चार्जिंग स्टेशन भी सिंगल-फेज़ इनपुट है, न कि 16 किलोवाट या 22 किलोवाट जैसा कि हम इसे यूरोपीय थ्री-फेज़ फाइव-वायर इनपुट के समान समझते हैं। हालांकि, संयुक्त राज्य अमेरिका में थ्री-फेज़ इनपुट वाले चार्जिंग स्टेशन बहुत कम हैं; बाज़ार में खोजबीन की गई है लेकिन अभी तक कोई नहीं मिला है।

इनमें से, 110~120Vac एक सामान्य प्लग कनेक्शन है जो अधिकतम 16A की करंट इनपुट को सपोर्ट कर सकता है।

200V~240Vac (208Vac या 240Vac) इनपुट वाले AC चार्जिंग स्टेशनों के लिए, इनपुट लाइन का अगला सिरा प्लग या केबल टर्मिनल के रूप में हो सकता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में 240Vac इनपुट वाले "हाई वोल्टेज" सॉकेट (जिसमें चार तार होते हैं: दो लाइव तार, एक न्यूट्रल तार और एक ग्राउंड तार) को किसी पेशेवर इलेक्ट्रीशियन द्वारा ही लगाया जाना चाहिए।

वैसे, 240V AC चार्जिंग स्टेशन के इनपुट प्लग को जोड़ने वाला सॉकेट NEMA14-50 मानकों के अनुरूप होना चाहिए। इसकी अधिकतम करंट क्षमता 50A है। अमेरिकी विद्युत स्थापना मानक NFPA 70 के अनुसार, विद्युत उपकरणों द्वारा उपयोग की जाने वाली अधिकतम करंट क्षमता सॉकेट की रेटेड क्षमता के 80% से अधिक नहीं होनी चाहिए। इसलिए, प्लग सहित 240V इनपुट AC चार्जिंग स्टेशन की अधिकतम करंट क्षमता 9.6kW की क्षमता के साथ केवल 40A तक ही पहुंच सकती है।

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अमेरिकी मानक एसी चार्जिंग स्टेशन के इनपुट पक्ष की आवश्यकताओं पर चर्चा करने के बाद, आइए बाहरी आवरण को छोड़ दें और सीधे आउटपुट पक्ष पर नज़र डालें।

कम्युनिकेशन चार्जिंग स्टेशन का आउटपुट साइड बहुत ही सरल है, इसमें केवल गन होल्डर और गन होल्डर से मेल खाने वाली गन केबल होती है।

यदि आप संयुक्त राज्य अमेरिका में संचार स्टेशन की वेबसाइट ब्राउज़ करते हैं, तो आपको पता चलेगा कि कोई भी चार्जिंग स्टेशन दो प्रकार के गन सॉकेट प्रदान करेगा, अर्थात् TYPE1 इंटरफ़ेस जो SAE J1772 को पूरा करता है और NACS इंटरफ़ेस जो Tesla SAE J3400 को पूरा करता है।

दो इंटरफेस वाले गन हेड और गन होल्डर की विशिष्ट संरचना और आकार संबंधी विवरण संबंधित मानकों में पाए जा सकते हैं।

आंतरिक रूप से, टेस्ला के NACS इंटरफ़ेस और SAE J 1772 के TYPE1 इंटरफ़ेस में कोई अंतर नहीं है, दोनों में पाँच तार होते हैं – L/N/PE/CP/PP। बेशक, टेस्ला का डिज़ाइन बहुत ही चतुराई भरा है, जिसमें DC और AC दोनों इंटरफ़ेस एक ही सेट के होते हैं।

उत्तरी अमेरिकी संचार पाइपलाइन बाजार के संदर्भ में, आउटपुट चार्जिंग इंटरफ़ेस पुराने TYPE1 इंटरफ़ेस से NACS इंटरफ़ेस में परिवर्तित हो रहा है, और भविष्य में अधिक से अधिक कारें टेस्ला इंटरफ़ेस को सपोर्ट करना पसंद करेंगी। शुरुआती AC चार्जिंग स्टेशन जो TYPE1 इंटरफ़ेस से लैस थे, नए NACS को चार्ज करने में असमर्थ थे।

बेशक, ज्यादा चिंता करने की कोई जरूरत नहीं है, बाजार में कई तरह के एडेप्टर उपलब्ध हैं जो आपकी मदद कर सकते हैं।

यूरोपीय मानक IEC 61851-1:2017 में गन हेड एडेप्टर का उपयोग करना सख्त वर्जित है, लेकिन संयुक्त राज्य अमेरिका के UL 2594 मानक में ऐसा कोई प्रावधान नहीं है। इसलिए, कानून द्वारा इस पर कोई प्रतिबंध नहीं है, आप इसे सीधे उपयोग कर सकते हैं।

यह अमेरिकी मानक एसी चार्जिंग स्टेशन के इनपुट और आउटपुट भागों के बारे में जानकारी थी। अगले लेख में, हम "हाउसिंग" के डिज़ाइन विवरण साझा करेंगे।