Američki standardni certifikat za pilote za punjenje (III) – Detalji dizajna AC pilota (prednji kraj ulazne linije i izlazna glava topa)

S gledišta načela proizvoda, američke standardne AC stanice za punjenje ne razlikuju se od nacionalnih i europskih standarda - obje služe kao veliki električni prekidači koji provode izmjeničnu struju iz mreže do ugrađenog punjača (OBC) u vozilu, koji zatim pretvara izmjeničnu struju u istosmjernu za punjenje baterije.

Iako su uglavnom isti, još uvijek postoje značajne razlike u mnogim detaljima u usporedbi s nacionalnim i europskim standardima. Inače bi bilo previše praktično izravno ih prodavati u Sjedinjenim Državama bez ikakvih preinaka.

(1)

Prije rasprave o ulaznim vodovima sjevernoameričkih AC stanica za punjenje, prvo predstavimo naponski sustav AC električne mreže u Sjedinjenim Državama.

Elektroenergetski sustavi većine zemalja svijeta usklađeni su s onima u Europi (kolonijalizam i rat), tj. normalni napon kućanstva je 220 V ~ 230 V izmjenične struje 50 Hz, a industrijski trofazni napon je 380 ~ 400 V izmjenične struje 50 Hz. Očito je da je napon industrijske električne energije tri puta veći od korijena napona kućanstva - razlike između linijskog napona i faznog napona.

Naponski sustav u Sjedinjenim Državama je jedinstven, s glavnim naponom kućanstava od 120 V/240 V 60 Hz, a glavnim industrijskim naponom od 480 V/277 Vac 60 Hz za industrijsku upotrebu. Napon koji se koristi za komercijalne ili stambene svrhe visoke gustoće je 120 V/208 Vac 60 Hz, dok je za neke velike teške industrije 347/600 Vac 60 Hz.

Jeste li i vi iznenađeni zašto je naponski sustav u Sjedinjenim Državama tako kaotičan?

Upotreba napona od 110 V potječe od Edisona. Edison je poznat po izumu žarulje. Nakon višestrukih eksperimenata i usporedbi, otkrio je da žarulja ima najveću svjetlosnu učinkovitost i najduži vijek trajanja pri naponu od 110 V. Stoga je Edison 1882. godine službeno uveo na tržište istosmjernu struju od 110 V u elektrani Pearl Street, prvoj komercijalnoj istosmjernoj elektrani u Sjedinjenim Državama.

Ali svi znamo da istosmjerna struja ima veliki nedostatak, a to je veliki gubitak topline tijekom prijenosa na velike udaljenosti, što rasipa puno električne energije. Kako bi izbjegao prekomjerni gubitak energije tijekom prijenosa na velike udaljenosti, Nikola Tesla je predstavio svoj sustav izmjenične struje (AC). Iako je izmjenična struja na kraju pobijedila istosmjernu struju, tisuće uređaja i uređaja namijenjenih 110 V već su u to vrijeme bile instalirane u američkim kućanstvima i tvornicama.

Kako bi olakšao nesmetan prijelaz u eru izmjenične struje, Tesla je napravio kompromis: također je postavio napon izmjenične struje u kućanstvu na 110 V. To je ne samo zaštitilo ulaganja u opremu postojećih korisnika, već je i uklonilo strah javnosti od visokonaponske izmjenične struje (za koju se u to vrijeme vjerovalo da je štetnija za ljudsko zdravlje).

Stoga je usvajanje izmjenične struje od 110 V u Sjedinjenim Državama rezultat prilagodbe istosmjernoj naponu od 110 V.

Dolaskom električnog doba, inženjeri su postupno shvatili da je, u usporedbi s kasnijim usvajanjem napona 220 V/240 V u Europi, sustav od 110 V u Sjedinjenim Državama trpio veće gubitke pri prijenosu električne energije velike snage i zahtijevao deblje bakrene žice kako bi se izbjeglo zagrijavanje. Ali ako sveobuhvatno pređemo na 220 V izmjenične struje, trošak je previsok. Uređaji, utičnice, osigurači, pa čak i cijela gradska distribucijska mreža u milijunima kućanstava diljem Sjedinjenih Država dizajnirani su prema 110 V.

Zbog toga su elektroinženjeri u Sjedinjenim Državama izumili vrlo inteligentnu „metodu tla“ – tehnologiju split faze.

Između fazne žice i neutralne žice u sredini formira se napon od 110 V/120 V, posebno dizajniran za male kućanske aparate poput mobitela, televizora i žarulja (siguran i nije vruć na dodir).

Kada se dvije žice pod naponom naslože zajedno, one se trenutno pretvaraju u 220 V/240 V, posebno dizajniran za "električne tigrove" poput klima uređaja, električnih bojlera i sušilica (s visokom učinkovitošću i malom potrošnjom žice).

Nakon što smo razumjeli podrijetlo 120Vac i 240Vac, lako je razumjeti i podrijetlo 208Vac. 208V je linijski napon od 120V (trostruki korijen).

(II)

Nakon što smo razumjeli naponski sustav u Sjedinjenim Državama, pogledajmo sada ulazni napon američkog AC stupa.

U Sjedinjenim Državama postoje tri vrste napona za obične AC stanice za punjenje, i to 120 V, 208 V i 240 Vac. U osnovi, promocija tvrtki za pilote temeljit će se na naponskim pojasevima koje podržavaju, 110~120 Vac ili 200 V~240 Vac.

Treba napomenuti da je stanica za punjenje s ulazom od 208 V također jednofazni ulaz, a ne 16 kW ili 22 kW kako mi razumijemo, slično europskom trofaznom petožičnom ulazu. Međutim, u Sjedinjenim Državama postoji vrlo malo stanica za punjenje s trofaznim ulazom koje su pretražene na tržištu, ali još nisu pronađene.

Među njima, 110~120Vac je standardni priključak koji može podržati maksimalni ulaz struje od 16A.

Za AC stanice za punjenje s ulazom od 200 V~240 Vac (208 Vac ili 240 Vac), prednji kraj ulazne linije može biti u obliku utikača ili kabelskog terminala. "Visokonaponsku" utičnicu s ulazom od 240 Vac u Sjedinjenim Državama (koja se sastoji od četiri žice: dvije fazne žice, jedne neutralne žice i jedne žice za uzemljenje) mora dovršiti profesionalni električar.

Usput, utičnica za spajanje ulaznog utikača stanice za punjenje od 240 V AC trebala bi biti u skladu sa zahtjevima NEMA14-50. Njena maksimalna struja nošenja je 50 A. Prema zahtjevima američkog standarda za električne instalacije NFPA 70, maksimalna struja koju koriste električni uređaji ne smije prelaziti 80% nazivne utičnice. Dakle, maksimalna struja stanice za punjenje od 240 V AC s utikačem može doseći samo 40 A, sa snagom od 9,6 kW.

(3)

Nakon rasprave o zahtjevima za ulaznu stranu američke standardne AC stanice za punjenje, preskočimo ljusku i pogledajmo izravno izlaznu stranu.

Izlazna strana komunikacijske stanice za punjenje je vrlo jednostavna, samo držač pištolja i kabel pištolja koji odgovara držaču pištolja.

Ako pregledate web stranicu komunikacijskih stanica u Sjedinjenim Državama, otkrit ćete da svaka stanica za punjenje nudi dvije vrste utičnica za pištolje, i to sučelje TYPE1 koje zadovoljava standard SAE J1772 i sučelje NACS koje zadovoljava standard Tesla SAE J3400.

Specifične detalje strukture i veličine glave pištolja i držača pištolja s dva sučelja možete pronaći u odgovarajućim standardima.

Interno, nema razlike između Teslinog NACS sučelja i SAE J 1772 TYPE1 sučelja, oba se sastoje od pet žica – L/N/PE/CP/PP. Naravno, Teslin dizajn je vrlo pametan, s istim skupom DC i AC sučelja.

Što se tiče sjevernoameričkog tržišta komunikacijskih stupova, izlazno sučelje za punjenje prelazi sa staromodnog TYPE1 sučelja na NACS sučelje, a sve više automobila će se u budućnosti odlučiti za podršku Tesla sučelja. Rane AC stanice za punjenje opremljene TYPE1 sučeljima nisu mogle puniti novi NACS.

Naravno, nema potrebe za prevelikom brigom, na tržištu postoji mnoštvo adaptera koji vam mogu pomoći.

Adapteri za glavu pištolja strogo su zabranjeni europskim standardom IEC 61851-1:2017, ali takve se klauzule ne nalaze u UL 2594 u Sjedinjenim Državama. Nije zakonom zabranjeno, samo ga koristite izravno.

To je sve što se tiče ulazne i izlazne strane američke standardne AC stanice za punjenje. U sljedećem članku podijelit ćemo detalje dizajna „kućišta“.