Sertifikasi tiang pengisian standar Amerika (III) – Detail desain tiang AC (ujung depan saluran input dan kepala pistol output)

Dari perspektif prinsip produk, stasiun pengisian daya AC standar Amerika tidak berbeda dengan standar nasional dan Eropa – keduanya berfungsi sebagai sakelar listrik besar, yang mengalirkan daya AC dari jaringan listrik ke pengisi daya onboard (OBC) di dalam kendaraan, yang kemudian mengubah daya AC menjadi daya DC untuk mengisi daya baterai.

Meskipun secara umum sama, masih ada perbedaan signifikan dalam banyak detail dibandingkan dengan standar nasional dan Eropa. Jika tidak, akan terlalu mudah untuk langsung menjualnya di Amerika Serikat tanpa modifikasi apa pun.

(1)

Sebelum membahas jalur input stasiun pengisian daya AC di Amerika Utara, mari kita perkenalkan terlebih dahulu sistem tegangan jaringan listrik AC di Amerika Serikat.

Sistem jaringan listrik di sebagian besar negara di dunia selaras dengan sistem di Eropa (kolonialisme dan perang), yaitu, tegangan rumah tangga normal adalah 220V~230Vac 50Hz, dan tegangan tiga fasa industri adalah 380~400Vac 50Hz. Jelas bahwa tegangan listrik industri adalah tiga kali akar dari tegangan rumah tangga – selisih antara tegangan saluran dan tegangan fasa.

Sistem tegangan di Amerika Serikat unik, dengan tegangan rumah tangga umum adalah 120V/240V 60Hz dan tegangan industri umum adalah 480V/277Vac 60Hz untuk penggunaan industri. Tegangan yang digunakan untuk keperluan komersial atau perumahan dengan kepadatan tinggi adalah 120V/208Vac 60Hz, sedangkan untuk beberapa industri besar dan berat adalah 347V/600Vac 60Hz.

Apakah Anda juga heran mengapa sistem tegangan di Amerika Serikat begitu kacau?

Penggunaan tegangan 110V berasal dari Edison. Edisonlah yang terkenal karena penemuan bola lampu. Setelah berbagai percobaan dan perbandingan, ia menemukan bahwa bola lampu memiliki efisiensi luminous tertinggi dan masa pakai terlama ketika tegangannya 110V. Jadi, pada tahun 1882, Edison secara resmi memperkenalkan listrik DC 110V ke pasar di Pembangkit Listrik Pearl Street, pembangkit listrik DC komersial pertama di Amerika Serikat.

Namun kita semua tahu bahwa arus searah memiliki kelemahan utama, yaitu kehilangan panas yang parah selama transmisi jarak jauh, yang membuang banyak energi listrik. Untuk menghindari kehilangan energi yang berlebihan selama transmisi jarak jauh, Nikola Tesla memperkenalkan sistem arus bolak-balik (AC). Meskipun arus bolak-balik akhirnya mengalahkan arus searah, ribuan peralatan dan perangkat yang dikhususkan untuk 110V telah terpasang di rumah tangga dan pabrik-pabrik Amerika pada saat itu.

Untuk memfasilitasi transisi yang lancar ke era arus bolak-balik, Tesla membuat kompromi: ia juga menetapkan tegangan rumah tangga untuk arus bolak-balik pada 110V. Hal ini tidak hanya melindungi investasi peralatan pengguna yang sudah ada, tetapi juga menghilangkan ketakutan masyarakat terhadap arus bolak-balik tegangan tinggi (yang pada saat itu secara luas diyakini lebih berbahaya bagi kesehatan manusia).

Oleh karena itu, adopsi daya AC 110V di Amerika Serikat merupakan hasil dari upaya mengakomodasi daya DC 110V.

Dengan munculnya era listrik, para insinyur secara bertahap menyadari bahwa dibandingkan dengan adopsi tegangan 220V/240V di Eropa, sistem 110V di Amerika Serikat mengalami kerugian yang lebih besar saat mentransmisikan listrik berdaya tinggi dan membutuhkan kabel tembaga yang lebih tebal untuk menghindari pemanasan. Namun, jika kita melakukan peningkatan secara menyeluruh ke 220Vac, biayanya terlalu tinggi. Peralatan rumah tangga, stopkontak, sekering, dan bahkan seluruh jaringan distribusi kota di jutaan rumah tangga di seluruh Amerika Serikat semuanya dirancang sesuai dengan 110V.

Oleh karena itu, para insinyur listrik di Amerika Serikat telah menciptakan "metode tanah" yang sangat cerdas – teknologi fase terpisah.

Di antara kabel fasa dan kabel netral di tengahnya, terbentuk tegangan 110V/120V, yang dirancang khusus untuk peralatan rumah tangga kecil seperti telepon seluler, televisi, dan lampu bohlam (aman dan tidak panas saat disentuh).

Ketika dua kabel listrik yang dialiri listrik digabungkan, keduanya langsung berubah menjadi 220V/240V, yang dirancang khusus untuk "perangkat listrik besar" seperti AC, pemanas air listrik, dan pengering pakaian (dengan efisiensi tinggi dan konsumsi daya rendah).

Setelah memahami asal-usul 120Vac dan 240Vac, asal-usul 208Vac juga mudah dipahami. 208V adalah tegangan saluran dari 120V (tiga kali akar pangkatnya).

(II)

Setelah memahami sistem tegangan di Amerika Serikat, mari kita lihat tegangan masukan dari tiang AC Amerika.

Di Amerika Serikat, terdapat tiga jenis tegangan untuk stasiun pengisian daya AC biasa, yaitu 120V, 208V, dan 240Vac. Pada dasarnya, promosi perusahaan penyedia stasiun pengisian daya akan didasarkan pada rentang tegangan yang mereka dukung, yaitu 110~120Vac atau 200V~240Vac.

Perlu dicatat bahwa stasiun pengisian daya dengan input 208V juga merupakan input satu fasa, bukan 16kw atau 22kw seperti yang kita pahami mirip dengan input tiga fasa lima kawat di Eropa. Namun, sangat sedikit stasiun pengisian daya dengan input tiga fasa di Amerika Serikat yang telah dicari di pasaran tetapi belum ditemukan.

Di antaranya, 110~120Vac adalah koneksi steker standar yang dapat mendukung input arus maksimum 16A.

Untuk stasiun pengisian daya AC dengan input 200V~240Vac (208Vac atau 240Vac), ujung depan jalur input dapat berupa steker atau terminal kabel. Soket "tegangan tinggi" dengan input 240Vac di Amerika Serikat (terdiri dari empat kabel: dua kabel fasa, satu kabel netral, dan satu kabel ground) perlu dipasang oleh teknisi listrik profesional.

Omong-omong, soket untuk menghubungkan steker input stasiun pengisian daya AC 240Vac harus memenuhi persyaratan NEMA14-50. Arus maksimum yang dapat dialirkan adalah 50A. Menurut persyaratan Standar Instalasi Listrik Amerika NFPA 70, arus maksimum yang digunakan oleh peralatan listrik tidak boleh melebihi 80% dari nilai nominal soket. Jadi, arus maksimum stasiun pengisian daya AC 240V dengan steker hanya dapat mencapai 40A, dengan daya 9,6kW.

(3)

Setelah membahas persyaratan untuk sisi input stasiun pengisian daya AC standar Amerika, mari kita lewati bagian cangkang dan langsung melihat sisi outputnya.

Sisi keluaran dari stasiun pengisian daya komunikasi sangat sederhana, hanya dudukan pistol dan kabel pistol yang sesuai dengan dudukan pistol tersebut.

Jika Anda menelusuri situs web stasiun komunikasi di Amerika Serikat, Anda akan menemukan bahwa setiap stasiun pengisian daya akan menyediakan dua jenis soket pistol, yaitu antarmuka TIPE1 yang memenuhi standar SAE J1772 dan antarmuka NACS yang memenuhi standar Tesla SAE J3400.

Rincian struktur dan ukuran spesifik dari kepala senjata dan dudukan senjata dengan dua antarmuka dapat ditemukan dalam standar yang terkait.

Secara internal, tidak ada perbedaan antara antarmuka NACS Tesla dan antarmuka TIPE1 SAE J 1772, keduanya terdiri dari lima kabel – L/N/PE/CP/PP. Tentu saja, desain Tesla sangat cerdas, dengan antarmuka DC dan AC yang menggunakan rangkaian yang sama.

Dalam hal pasar menara komunikasi Amerika Utara, antarmuka pengisian daya keluaran sedang beralih dari antarmuka TIPE1 yang kuno ke antarmuka NACS, dan semakin banyak mobil akan memilih untuk mendukung antarmuka Tesla di masa mendatang. Stasiun pengisian daya AC awal yang dilengkapi dengan antarmuka TIPE1 tidak mampu mengisi daya NACS yang baru.

Tentu saja, Anda tidak perlu terlalu khawatir, ada banyak adaptor di pasaran yang dapat membantu Anda.

Adaptor kepala pistol semprot dilarang keras dalam standar Eropa IEC 61851-1:2017, tetapi klausul tersebut tidak ditemukan dalam UL 2594 di Amerika Serikat. Hal ini tidak dilarang oleh hukum, jadi gunakan saja secara langsung.

Itulah semua tentang sisi input dan output dari stasiun pengisian daya AC standar Amerika. Pada artikel selanjutnya, kami akan membahas detail desain "casing"-nya.