Amerikāņu standarta lādēšanas pāļu sertifikācija (III) – maiņstrāvas pāļu konstrukcijas detaļas (ievades līnijas priekšējais gals un izejas pistoles galva)

No produkta principu viedokļa amerikāņu standarta maiņstrāvas uzlādes stacijas neatšķiras no nacionālajiem un Eiropas standartiem — tās abas kalpo kā lieli elektriskie slēdži, kas vada maiņstrāvu no tīkla uz transportlīdzeklī iebūvēto lādētāju (OBC), kas pēc tam pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā, lai uzlādētu akumulatoru.

Lai gan tie kopumā ir vienādi, daudzās detaļās joprojām pastāv būtiskas atšķirības salīdzinājumā ar valsts un Eiropas standartiem. Pretējā gadījumā būtu pārāk ērti tos tieši pārdot Amerikas Savienotajās Valstīs bez jebkādām izmaiņām.

(1)

Pirms apspriest Ziemeļamerikas maiņstrāvas uzlādes staciju ieejas līnijas, vispirms iepazīstināsim ar maiņstrāvas elektrotīkla sprieguma sistēmu Amerikas Savienotajās Valstīs.

Vairumā pasaules valstu elektrotīklu sistēmas ir saskaņotas ar Eiropas (koloniālisma un kara) sistēmām, tas ir, parastais mājsaimniecības spriegums ir 220 V ~ 230 V ~ 50 Hz, bet rūpnieciskais trīsfāžu spriegums ir 380 ~ 400 V ~ 50 Hz. Ir acīmredzams, ka rūpnieciskās elektroenerģijas spriegums ir trīs reizes lielāks par mājsaimniecības sprieguma sakni — starpību starp līnijas spriegumu un fāzes spriegumu.

Amerikas Savienoto Valstu sprieguma sistēma ir unikāla — mājsaimniecībās galvenais spriegums ir 120 V/240 V 60 Hz, bet rūpnieciskajā lietošanā — 480 V/277 V maiņstrāva 60 Hz. Komerciālos vai augsta blīvuma dzīvojamos rajonos izmantotais spriegums ir 120 V/208 V maiņstrāva 60 Hz, savukārt dažās lielās smagās rūpniecības uzņēmumos tas ir 347/600 V maiņstrāva 60 Hz.

Vai jūs arī pārsteidz, kāpēc sprieguma sistēma Amerikas Savienotajās Valstīs ir tik haotiska?

110 V sprieguma izmantošanu aizsāka Edisons. Tieši Edisons ir labi pazīstams ar spuldzes izgudrošanu. Pēc vairākiem eksperimentiem un salīdzinājumiem viņš atklāja, ka spuldzei ir visaugstākā gaismas efektivitāte un visilgākais kalpošanas laiks, ja spriegums ir 110 V. Tāpēc 1882. gadā Edisons oficiāli ieviesa tirgū 110 V līdzstrāvas elektroenerģiju Pērlstrītas elektrostacijā, kas bija pirmā komerciālā līdzstrāvas elektrostacija Amerikas Savienotajās Valstīs.

Taču mēs visi zinām, ka līdzstrāvai ir būtisks trūkums – lieli siltuma zudumi tālsatiksmes pārraides laikā, kas rada lielu elektroenerģijas patēriņu. Lai izvairītos no pārmērīgiem enerģijas zudumiem tālsatiksmes pārraides laikā, Nikola Tesla ieviesa savu maiņstrāvas (AC) sistēmu. Lai gan maiņstrāva galu galā uzvarēja līdzstrāvu, tajā laikā Amerikas mājsaimniecībās un rūpnīcās jau bija uzstādītas tūkstošiem ierīču un aparātu, kas paredzēti 110 V spriegumam.

Lai veicinātu vienmērīgu pāreju uz maiņstrāvas laikmetu, Tesla piekrita kompromisam: viņš arī noteica mājsaimniecības maiņstrāvas spriegumu uz 110 V. Tas ne tikai aizsargāja esošo lietotāju ieguldījumus iekārtās, bet arī novērsa sabiedrības bailes no augstsprieguma maiņstrāvas (kas tolaik tika plaši uzskatīta par kaitīgāku cilvēku veselībai).

Tāpēc 110 V maiņstrāvas ieviešana Amerikas Savienotajās Valstīs ir 110 V līdzstrāvas jaudas pielāgošanas produkts.

Līdz ar elektrības laikmeta iestāšanos inženieri pakāpeniski saprata, ka, salīdzinot ar vēlāku 220 V/240 V sprieguma ieviešanu Eiropā, 110 V sistēma Amerikas Savienotajās Valstīs cieš lielākus zudumus, pārvadot lieljaudas elektroenerģiju, un tai ir nepieciešami biezāki vara vadi, lai izvairītos no pārkaršanas. Taču, ja mēs pilnībā pārejam uz 220 V maiņstrāvu, izmaksas ir pārāk augstas. Ierīces, rozetes, drošinātāji un pat viss pilsētas sadales tīkls miljoniem mājsaimniecību visā Amerikas Savienotajās Valstīs ir projektēts atbilstoši 110 V spriegumam.

Šī iemesla dēļ elektrotehnikas inženieri Amerikas Savienotajās Valstīs ir izgudrojuši ļoti inteliģentu “augsnes metodi” – dalītās fāzes tehnoloģiju.

Starp fāzes vadu un pa vidu esošo neitrālo vadu veidojas 110 V/120 V spriegums, kas īpaši paredzēts mazām mājsaimniecības ierīcēm, piemēram, mobilajiem tālruņiem, televizoriem un spuldzēm (drošas un nav karstas pieskaroties).

Kad divi spriegoti vadi tiek sakrauti kopā, tie acumirklī pārvēršas 220 V/240 V vados, kas ir īpaši paredzēti "elektriskajiem tīģeriem", piemēram, gaisa kondicionieriem, elektriskajiem ūdens sildītājiem un žāvētājiem (ar augstu efektivitāti un zemu vadu patēriņu).

Izprotot 120 Vac un 240 Vac izcelsmi, ir viegli saprast arī 208 Vac izcelsmi. 208 V ir 120 V tīkla spriegums (trīs reizes lielāka par sakni).

(II)

Pēc tam, kad esam sapratuši sprieguma sistēmu Amerikas Savienotajās Valstīs, aplūkosim Amerikas maiņstrāvas kaudzes ieejas spriegumu.

Amerikas Savienotajās Valstīs parastajām maiņstrāvas uzlādes stacijām ir trīs sprieguma veidi: 120 V, 208 V un 240 V maiņstrāva. Būtībā uzlādes uzņēmumu reklamēšana būs balstīta uz to atbalstītajām sprieguma joslām: 110–120 V maiņstrāva vai 200–240 V maiņstrāva.

Jāatzīmē, ka uzlādes stacija ar 208 V ieeju arī ir vienfāzes, nevis 16 kW vai 22 kW, kā mēs to saprotam, līdzīgi kā Eiropas trīsfāžu piecu vadu uzlādes stacijas. Tomēr Amerikas Savienotajās Valstīs ir ļoti maz trīsfāžu ieejas uzlādes staciju, kas būtu meklētas tirgū, bet vēl nav atrastas.

Starp tiem 110–120 Vac ir parasts spraudņa savienojums, kas var atbalstīt maksimālo strāvas ieeju 16 A.

Maiņstrāvas uzlādes stacijām ar 200 V~240 Vac (208 Vac vai 240 Vac) ieeju ieejas līnijas priekšējais gals var būt spraudņa vai kabeļa spailes veidā. Amerikas Savienotajās Valstīs “augstsprieguma” kontaktligzda ar 240 Vac ieeju (kas sastāv no četriem vadiem: diviem fāzes vadiem, viena neitrālā vada un viena zemējuma vada) jāuzstāda profesionālam elektriķim.

Starp citu, 240 V maiņstrāvas uzlādes stacijas ieejas spraudņa pievienošanas kontaktligzdai jāatbilst NEMA14-50 prasībām. Tās maksimālā strāva ir 50 A. Saskaņā ar Amerikas Elektroinstalācijas standarta NFPA 70 prasībām elektrisko ierīču izmantotā maksimālā strāva nedrīkst pārsniegt 80 % no nominālās kontaktligzdas. Tātad 240 V ieejas maiņstrāvas uzlādes stacijas ar spraudni maksimālā strāva var sasniegt tikai 40 A ar jaudu 9,6 kW.

(3)

Pēc tam, kad esam apsprieduši prasības attiecībā uz amerikāņu standarta maiņstrāvas uzlādes stacijas ieejas pusi, izlaidīsim korpusu un aplūkosim tieši izejas pusi.

Komunikāciju uzlādes stacijas izejas puse ir ļoti vienkārša, tikai pistoles turētājs un pistoles kabelis, kas atbilst pistoles turētājam.

Ja pārlūkosiet sakaru stacijas tīmekļa vietni Amerikas Savienotajās Valstīs, jūs atradīsiet, ka jebkura uzlādes stacija nodrošinās divu veidu pistoles ligzdas, proti, TYPE1 saskarni, kas atbilst SAE J1772, un NACS saskarni, kas atbilst Tesla SAE J3400.

Specifikāciju par pistoles galvas un pistoles turētāja ar divām saskarnēm struktūru un izmēriem var atrast atbilstošajos standartos.

Iekšēji nav atšķirības starp Tesla NACS saskarni un SAE J 1772 TYPE1 saskarni, jo abas sastāv no pieciem vadiem – L/N/PE/CP/PP. Protams, Tesla dizains ir ļoti gudrs, jo gan līdzstrāvas, gan maiņstrāvas saskarnes ir vienādas.

Runājot par Ziemeļamerikas sakaru sistēmu tirgu, izejas uzlādes saskarne pāriet no vecmodīgās TYPE1 saskarnes uz NACS saskarni, un arvien vairāk automašīnu nākotnē izvēlēsies atbalstīt Tesla saskarnes. Agrīnās maiņstrāvas uzlādes stacijas, kas bija aprīkotas ar TYPE1 saskarnēm, nevarēja uzlādēt jaunās NACS saskarnes.

Protams, nav jāuztraucas pārāk daudz, tirgū ir daudz adapteru, kas var jums palīdzēt.

Eiropas standarts IEC 61851-1:2017 stingri aizliedz pistoles galvas adapterus, taču šādi noteikumi nav atrodami Amerikas Savienoto Valstu UL 2594 standartā. Tas nav aizliegts ar likumu, vienkārši izmantojiet to tieši.

Tas arī viss par amerikāņu standarta maiņstrāvas uzlādes stacijas ieejas un izejas pusēm. Nākamajā rakstā mēs dalīsimies ar “korpusa” dizaina detaļām.