Amerikos standartinis įkrovimo polių sertifikavimas (III) – kintamosios srovės polių projektavimo detalės (įėjimo linijos priekinis galas ir išėjimo pistoleto galvutė)

Žvelgiant iš gaminio principų perspektyvos, amerikietiškos standartinės kintamosios srovės įkrovimo stotelės nesiskiria nuo nacionalinių ir Europos standartų – jos abi veikia kaip dideli elektros jungikliai, perduodantys kintamąją srovę iš tinklo į transporto priemonės borto įkroviklį (OBC), kuris vėliau kintamąją srovę paverčia nuolatine srove, kad įkrautų akumuliatorių.

Nors jie iš esmės yra vienodi, vis dar yra didelių skirtumų daugelyje detalių, palyginti su nacionaliniais ir Europos standartais. Priešingu atveju būtų pernelyg patogu juos tiesiogiai parduoti Jungtinėse Valstijose be jokių modifikacijų.

(1)

Prieš aptardami Šiaurės Amerikos kintamosios srovės įkrovimo stočių įvesties linijas, pirmiausia pristatykime Jungtinių Valstijų kintamosios srovės tinklo įtampos sistemą.

Daugelio pasaulio šalių elektros tinklų sistemos yra panašios į Europos (kolonializmo ir karo) sistemas, t. y. įprasta buitinė įtampa yra 220 V ~ 230 Vac 50 Hz, o pramoninė trifazė įtampa yra 380 ~ 400 Vac 50 Hz. Akivaizdu, kad pramoninės elektros įtampa yra tris kartus didesnė už buitinės įtampos šaknį – skirtumą tarp linijos įtampos ir fazės įtampos.

Jungtinių Valstijų įtampos sistema yra unikali: pagrindinė buitinė įtampa yra 120 V / 240 V 60 Hz, o pagrindinė pramoninė įtampa pramoniniam naudojimui yra 480 V / 277 V kintamoji srovė 60 Hz. Komerciniams arba didelio tankumo gyvenamiesiems tikslams naudojama įtampa yra 120 V / 208 V kintamoji srovė 60 Hz, o kai kuriose didelėse sunkiosios pramonės įmonėse ji yra 347 V / 600 V kintamoji srovė 60 Hz.

Ar jus taip pat stebina, kodėl įtampos sistema Jungtinėse Valstijose tokia chaotiška?

110 V įtampos naudojimą išrado Edisonas. Būtent Edisonas yra gerai žinomas dėl lemputės išradimo. Atlikęs daugybę eksperimentų ir palyginimų, jis nustatė, kad lemputė pasižymi didžiausiu šviesos efektyvumu ir ilgiausiu tarnavimo laiku, kai įtampa yra 110 V. Taigi, 1882 m. Edisonas oficialiai pristatė rinkai 110 V nuolatinės srovės elektros energiją Pearl Street elektrinėje – pirmojoje komercinėje nuolatinės srovės elektrinėje Jungtinėse Valstijose.

Tačiau visi žinome, kad nuolatinė srovė turi didelį trūkumą – didelius šilumos nuostolius perduodant ją dideliais atstumais, dėl ko eikvojama daug elektros energijos. Siekdamas išvengti didelių energijos nuostolių perduodant energiją dideliais atstumais, Nikola Tesla pristatė savo kintamosios srovės (AC) sistemą. Nors kintamoji srovė galiausiai nugalėjo nuolatinę srovę, tuo metu Amerikos namų ūkiuose ir gamyklose jau buvo įrengta tūkstančiai prietaisų ir įtaisų, skirtų 110 V įtampai.

Siekdamas sklandžiau pereiti prie kintamosios srovės eros, Tesla padarė kompromisą: jis taip pat nustatė 110 V kintamosios srovės įtampą namų ūkiuose. Tai ne tik apsaugojo esamų vartotojų investicijas į įrangą, bet ir panaikino visuomenės baimę dėl aukštos įtampos kintamosios srovės (kuri tuo metu buvo plačiai laikoma kenksmingesne žmonių sveikatai).

Todėl 110 V kintamosios srovės maitinimo priėmimas Jungtinėse Valstijose yra 110 V nuolatinės srovės maitinimo pritaikymo produktas.

Prasidėjus elektros amžiui, inžinieriai pamažu suprato, kad, palyginti su vėlesniu 220 V / 240 V įtampos pritaikymu Europoje, 110 V sistema Jungtinėse Valstijose patiria didesnius nuostolius perduodant didelės galios elektros energiją ir reikalauja storesnių varinių laidų, kad būtų išvengta perkaitimo. Tačiau jei visapusiškai atnaujintume sistemą iki 220 V kintamosios srovės, kaina būtų per didelė. Prietaisai, lizdai, saugikliai ir net visas miesto skirstomasis tinklas milijonuose namų ūkių visoje Jungtinėse Valstijose yra suprojektuoti pagal 110 V įtampą.

Dėl šios priežasties Jungtinių Valstijų elektros inžinieriai išrado labai išmanų „dirvožemio metodą“ – padalintos fazės technologiją.

Tarp fazinio laido ir viduryje esančio neutralaus laido susidaro 110 V / 120 V įtampa, specialiai sukurta mažiems buitiniams prietaisams, tokiems kaip mobilieji telefonai, televizoriai ir lemputės (saugūs ir nekaršti liečiant).

Sujungus du laidus, tekančius srovę, jie akimirksniu virsta 220 V / 240 V įtampa, specialiai sukurta „elektriniams tigrams“, tokiems kaip oro kondicionieriai, elektriniai vandens šildytuvai ir džiovyklės (pasižymintys dideliu efektyvumu ir mažu laidų sunaudojimu).

Supratus 120 V ir 240 V kintamosios srovės kilmę, lengva suprasti ir 208 V kintamosios srovės kilmę. 208 V yra 120 V tinklo įtampa (tris kartus didesnė už šaknį).

(II)

Supratę įtampos sistemą Jungtinėse Valstijose, dabar pažvelkime į Amerikos kintamosios srovės poliaus įėjimo įtampą.

Jungtinėse Valstijose naudojamos trijų tipų įprastos kintamosios srovės įkrovimo stotelės: 120 V, 208 V ir 240 V kintamoji įtampa. Iš esmės, įkrovimo stotelių gamintojų reklama bus grindžiama jų palaikomomis įtampos juostomis: 110–120 V kintamoji įtampa arba 200 V–240 V kintamoji įtampa.

Reikėtų atkreipti dėmesį, kad 208 V įkrovimo stotelė taip pat yra vienfazė, o ne 16 kW ar 22 kW, kaip mes suprantame, panašiai kaip europietiška trifazė penkių laidų įkrovimo stotelė. Tačiau Jungtinėse Valstijose rinkoje yra labai mažai trifazių įkrovimo stotelių, kurios dar nebuvo rastos.

Tarp jų 110–120 Vac yra įprasta kištukinė jungtis, galinti palaikyti maksimalią 16 A srovę.

Kintamosios srovės įkrovimo stotelių su 200 V ~ 240 V kintamosios srovės (208 V arba 240 V) įvestimi priekinė įvesties linijos dalis gali būti kištuko arba kabelio terminalo pavidalo. Jungtinėse Valstijose „aukštos įtampos“ lizdą su 240 V kintamosios srovės įvestimi (sudarytą iš keturių laidų: dviejų fazinių laidų, vieno neutralaus laido ir vieno įžeminimo laido) turi įrengti profesionalus elektrikas.

Beje, 240 V kintamosios srovės įkrovimo stotelės įėjimo kištuko prijungimo lizdas turi atitikti NEMA14-50 reikalavimus. Jo maksimali apkrova yra 50 A. Pagal Amerikos elektros instaliacijos standarto NFPA 70 reikalavimus, maksimali elektros prietaisų naudojama srovė neturi viršyti 80 % vardinės lizdo srovės. Taigi, 240 V kintamosios srovės įkrovimo stotelės su kištuku maksimali srovė gali siekti tik 40 A, o galia – 9,6 kW.

(3)

Aptarę amerikietiško standarto kintamosios srovės įkrovimo stoties įvesties pusės reikalavimus, praleiskime korpusą ir panagrinėkime tiesiai išvesties pusę.

Ryšio įkrovimo stoties išvesties pusė yra labai paprasta, tereikia pistoleto laikiklio ir prie jo tinkamo pistoleto kabelio.

Jei naršysite ryšio stočių svetainėje Jungtinėse Valstijose, pamatysite, kad bet kurioje įkrovimo stotelėje yra dviejų tipų pistoletų lizdai: TYPE1 sąsaja, atitinkanti SAE J1772, ir NACS sąsaja, atitinkanti „Tesla SAE J3400“.

Konkrečią pistoleto galvutės ir pistoleto laikiklio su dviem sąsajomis struktūrą ir dydžius galite rasti atitinkamuose standartuose.

Viduje nėra jokio skirtumo tarp „Tesla“ NACS sąsajos ir SAE J 1772 TYPE1 sąsajos, abi sudarytos iš penkių laidų – L/N/PE/CP/PP. Žinoma, „Tesla“ konstrukcija yra labai sumanus, nes tiek nuolatinės, tiek kintamosios srovės sąsajos yra tos pačios.

Kalbant apie Šiaurės Amerikos ryšių polių rinką, išvesties įkrovimo sąsaja pereina nuo senamadiškos TYPE1 sąsajos prie NACS sąsajos, ir ateityje vis daugiau automobilių pasirinks palaikyti „Tesla“ sąsajas. Ankstyvosios kintamosios srovės įkrovimo stotelės su TYPE1 sąsajomis negalėjo įkrauti naujosios NACS sąsajos.

Žinoma, per daug nerimauti nereikia, rinkoje yra daugybė adapterių, kurie gali jums padėti.

Europos standarte IEC 61851-1:2017 griežtai draudžiami pistoleto galvutės adapteriai, tačiau tokių nuostatų nėra Jungtinių Valstijų UL 2594 standarte. Tai nėra draudžiama įstatymų, tiesiog naudokite juos tiesiogiai.

Tai viskas, kas susiję su amerikietiško standarto kintamosios srovės įkrovimo stotelės įvesties ir išvesties pusėmis. Kitame straipsnyje pasidalinsime „korpuso“ konstrukcijos detalėmis.