अमेरिकन स्टँडर्ड चार्जिंग पाइल सर्टिफिकेशन (III) – एसी पाइल्सचे डिझाइन तपशील (इनपुट लाइनचा पुढचा भाग आणि आउटपुट गन हेड)

उत्पादनाच्या तत्त्वांच्या दृष्टिकोनातून, अमेरिकन मानक एसी चार्जिंग स्टेशन्स राष्ट्रीय आणि युरोपियन मानकांपेक्षा वेगळी नाहीत – दोन्ही मोठ्या इलेक्ट्रिकल स्विचप्रमाणे काम करतात, जे ग्रीडमधून वाहनातील ऑनबोर्ड चार्जर (OBC) पर्यंत एसी पॉवर वाहून नेतात, जो नंतर पॉवर बॅटरी चार्ज करण्यासाठी एसी पॉवरचे डीसी पॉवरमध्ये रूपांतर करतो.

जरी ते सर्वसाधारणपणे सारखेच असले तरी, राष्ट्रीय आणि युरोपीय मानकांच्या तुलनेत अनेक तपशिलांमध्ये लक्षणीय फरक आहेत. अन्यथा, कोणतेही बदल न करता त्यांना थेट अमेरिकेत विकणे खूप सोयीचे ठरले असते.

(1)

उत्तर अमेरिकेतील एसी चार्जिंग स्टेशन्सच्या इनपुट लाईन्सवर चर्चा करण्यापूर्वी, आपण प्रथम अमेरिकेतील एसी पॉवर ग्रिडच्या व्होल्टेज प्रणालीचा परिचय करून घेऊया.

जगातील बहुतेक देशांच्या वीज वितरण प्रणाली युरोपच्या धर्तीवर (वसाहतवाद आणि युद्ध) आधारित आहेत, म्हणजेच, सामान्य घरगुती व्होल्टेज २२०V~२३०Vac ५०Hz असते आणि औद्योगिक थ्री-फेज व्होल्टेज ३८०~४००Vac ५०Hz असते. हे स्पष्ट आहे की औद्योगिक विजेचे व्होल्टेज हे घरगुती व्होल्टेजच्या वर्गमूळाच्या तिप्पट असते – म्हणजेच लाइन व्होल्टेज आणि फेज व्होल्टेजमधील फरक.

अमेरिकेतील व्होल्टेज प्रणाली वैशिष्ट्यपूर्ण आहे, जिथे सर्वसामान्य घरगुती व्होल्टेज 120V/240V 60Hz आहे आणि औद्योगिक वापरासाठी सर्वसामान्य व्होल्टेज 480V/277Vac 60Hz आहे. व्यावसायिक किंवा उच्च-घनतेच्या निवासी वापरासाठी 120V/208Vac 60Hz व्होल्टेज वापरले जाते, तर काही मोठ्या अवजड उद्योगांसाठी ते 347/600Vac 60Hz असते.

अमेरिकेतील व्होल्टेज प्रणाली इतकी गोंधळलेली का आहे, याचे तुम्हालाही आश्चर्य वाटते का?

११० व्होल्ट व्होल्टेजचा वापर एडिसनमुळे सुरू झाला. एडिसन हे विजेच्या दिव्याचा शोध लावण्यासाठी प्रसिद्ध आहेत. अनेक प्रयोग आणि तुलना केल्यानंतर, त्यांच्या लक्षात आले की ११० व्होल्ट व्होल्टेजवर विजेच्या दिव्याची प्रकाशमान कार्यक्षमता सर्वाधिक असते आणि त्याचे आयुष्यही सर्वात जास्त असते. म्हणून, १८८२ मध्ये, एडिसनने अमेरिकेतील पहिले व्यावसायिक डीसी वीज केंद्र असलेल्या पर्ल स्ट्रीट पॉवर स्टेशनमध्ये ११० व्होल्ट डीसी वीज अधिकृतपणे बाजारात आणली.

पण आपल्या सर्वांना माहीत आहे की डायरेक्ट करंटचा (DC) एक मोठा तोटा आहे, तो म्हणजे लांब पल्ल्याच्या प्रेषणादरम्यान होणारी प्रचंड उष्णता हानी, ज्यामुळे बरीच विद्युत ऊर्जा वाया जाते. लांब पल्ल्याच्या प्रेषणादरम्यान होणारी ही अतिरिक्त ऊर्जा हानी टाळण्यासाठी, निकोला टेस्ला यांनी त्यांची अल्टरनेटिंग करंट (AC) प्रणाली सादर केली. जरी अल्टरनेटिंग करंटने अखेरीस डायरेक्ट करंटवर मात केली असली, तरी त्या वेळी अमेरिकेतील घरांमध्ये आणि कारखान्यांमध्ये ११० व्होल्टवर चालणारी हजारो उपकरणे आणि साधने आधीच स्थापित केली गेली होती.

प्रत्यावर्ती प्रवाहाच्या युगात सहज संक्रमण व्हावे यासाठी, टेस्लाने एक तडजोड केली: त्याने प्रत्यावर्ती प्रवाहाचा घरगुती व्होल्टेज देखील ११०V निश्चित केला. यामुळे केवळ विद्यमान वापरकर्त्यांच्या उपकरणांमधील गुंतवणुकीचे संरक्षण झाले नाही, तर उच्च-व्होल्टेज प्रत्यावर्ती प्रवाहाबद्दलची लोकांची भीतीही दूर झाली (जो त्या वेळी मानवी आरोग्यासाठी अधिक हानिकारक मानला जात होता).

त्यामुळे, अमेरिकेत ११० व्होल्ट एसी विजेचा स्वीकार हा ११० व्होल्ट डीसी विजेला सामावून घेण्याचाच एक परिणाम आहे.

विद्युत युगाच्या आगमनाबरोबरच अभियंत्यांच्या हळूहळू लक्षात आले की, युरोपमध्ये नंतर स्वीकारलेल्या २२०V/२४०V व्होल्टेजच्या तुलनेत, अमेरिकेतील ११०V प्रणालीमध्ये उच्च-शक्तीची वीज प्रसारित करताना जास्त नुकसान होत होते आणि उष्णता टाळण्यासाठी जाड तांब्याच्या तारांची आवश्यकता होती. परंतु जर आपण सर्वसमावेशकपणे २२०Vac मध्ये अपग्रेड केले, तर त्याचा खर्च खूप जास्त आहे. अमेरिकेतील लाखो घरांमध्ये उपकरणे, सॉकेट्स, फ्यूज आणि अगदी संपूर्ण शहराचे वितरण नेटवर्क हे सर्व ११०V नुसार डिझाइन केलेले आहे.

याच कारणासाठी, अमेरिकेतील विद्युत अभियंत्यांनी एक अत्यंत बुद्धिमान “माती पद्धत” – स्प्लिट फेज तंत्रज्ञान – शोधून काढले आहे.

मध्यभागी असलेल्या लाईव्ह वायर आणि न्यूट्रल वायरमध्ये 110V/120V व्होल्टेज तयार होते, जे विशेषतः मोबाईल फोन, टेलिव्हिजन आणि लाईट बल्ब यांसारख्या लहान घरगुती उपकरणांसाठी डिझाइन केलेले आहे (सुरक्षित आणि स्पर्शाला गरम होत नाही).

जेव्हा दोन जिवंत तारा एकत्र ठेवल्या जातात, तेव्हा त्या त्वरित 220V/240V मध्ये रूपांतरित होतात, जे विशेषतः एअर कंडिशनर, इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर आणि ड्रायर यांसारख्या "इलेक्ट्रिक टायगर्स" साठी डिझाइन केलेले आहे (उच्च कार्यक्षमता आणि कमी वायर वापरासह).

120Vac आणि 240Vac ची उत्पत्ती समजून घेतल्यावर, 208Vac ची उत्पत्ती देखील समजणे सोपे आहे. 208V हे 120V चे लाइन व्होल्टेज आहे (मूळाच्या तिप्पट).

(II)

अमेरिकेतील व्होल्टेज प्रणाली समजून घेतल्यानंतर, आता आपण अमेरिकन एसी पाइलच्या इनपुट व्होल्टेजवर एक नजर टाकूया.

अमेरिकेत वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य एसी चार्जिंग स्टेशन्ससाठी 120V, 208V आणि 240Vac असे तीन प्रकारचे व्होल्टेज आहेत. मूलतः, पाइल कंपन्यांचा प्रचार ते समर्थन देत असलेल्या व्होल्टेज बँड्सवर, म्हणजेच 110~120Vac किंवा 200V~240Vac वर आधारित असेल.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की, 208V इनपुट असलेले चार्जिंग स्टेशन हे सिंगल-फेज इनपुट आहे, युरोपियन थ्री-फेज फाईव्ह वायर इनपुटप्रमाणे 16kw किंवा 22kw चे नाही. तथापि, युनायटेड स्टेट्सच्या बाजारपेठेत थ्री-फेज इनपुट असलेली फारच कमी चार्जिंग स्टेशन्स शोधण्यात आली आहेत, परंतु ती अद्याप सापडलेली नाहीत.

त्यापैकी, 110~120Vac हे एक सामान्य प्लग कनेक्शन आहे जे जास्तीत जास्त 16A करंट इनपुटला सपोर्ट करू शकते.

२००V~२४०Vac (२०८Vac किंवा २४०Vac) इनपुट असलेल्या AC चार्जिंग स्टेशनसाठी, इनपुट लाइनचे पुढचे टोक प्लग किंवा केबल टर्मिनलच्या स्वरूपात असू शकते. अमेरिकेतील २४०Vac इनपुट असलेले “हाय व्होल्टेज” सॉकेट (ज्यात चार तारा असतात: दोन लाइव्ह वायर, एक न्यूट्रल वायर आणि एक ग्राउंड वायर) एका व्यावसायिक इलेक्ट्रिशियनकडून बसवून घेणे आवश्यक असते.

तसे, २४० व्होल्ट एसी चार्जिंग स्टेशनचा इनपुट प्लग जोडण्यासाठी असलेले सॉकेट NEMA14-50 च्या आवश्यकतांचे पालन करणारे असावे. त्याचा कमाल प्रवाह ५० अँपिअर आहे. अमेरिकन इलेक्ट्रिकल इन्स्टॉलेशन स्टँडर्ड NFPA 70 च्या आवश्यकतांनुसार, विद्युत उपकरणांद्वारे वापरला जाणारा कमाल प्रवाह सॉकेटच्या रेटेड क्षमतेच्या ८०% पेक्षा जास्त नसावा. त्यामुळे, प्लग असलेल्या २४० व्होल्ट इनपुट एसी चार्जिंग स्टेशनचा कमाल प्रवाह केवळ ४० अँपिअरपर्यंत पोहोचू शकतो, ज्याची शक्ती ९.६ किलोवॅट असते.

(3)

अमेरिकन स्टँडर्ड एसी चार्जिंग स्टेशनच्या इनपुट बाजूच्या आवश्यकतांवर चर्चा केल्यानंतर, आता आपण बाह्य आवरणाकडे दुर्लक्ष करून थेट आउटपुट बाजू पाहूया.

कम्युनिकेशन चार्जिंग स्टेशनची आउटपुट बाजू अगदी सोपी आहे, त्यात फक्त गन होल्डर आणि त्याला जुळणारी गन केबल असते.

जर तुम्ही अमेरिकेतील कम्युनिकेशन स्टेशनची वेबसाइट पाहिली तर तुमच्या लक्षात येईल की कोणतेही चार्जिंग स्टेशन दोन प्रकारचे गन सॉकेट प्रदान करते, म्हणजेच SAE J1772 मानकांची पूर्तता करणारा TYPE1 इंटरफेस आणि टेस्ला SAE J3400 मानकांची पूर्तता करणारा NACS इंटरफेस.

दोन इंटरफेस असलेल्या गन हेड आणि गन होल्डरची विशिष्ट रचना आणि आकाराचा तपशील संबंधित मानकांमध्ये आढळू शकतो.

अंतर्गतरीत्या, टेस्लाच्या NACS इंटरफेस आणि SAE J 1772 च्या TYPE1 इंटरफेसमध्ये कोणताही फरक नाही, दोन्हीमध्ये L/N/PE/CP/PP या पाच तारा असतात. अर्थात, टेस्लाची रचना खूपच हुशारीची आहे, कारण DC आणि AC दोन्ही इंटरफेस एकाच संचाचे आहेत.

उत्तर अमेरिकेतील कम्युनिकेशन पाइल मार्केटच्या बाबतीत बोलायचे झाल्यास, आउटपुट चार्जिंग इंटरफेस जुन्या पद्धतीच्या TYPE1 इंटरफेसवरून NACS इंटरफेसकडे बदलत आहे, आणि भविष्यात अधिकाधिक गाड्या टेस्ला इंटरफेसला सपोर्ट करणे निवडतील. TYPE1 इंटरफेसने सुसज्ज असलेली सुरुवातीची AC चार्जिंग स्टेशन्स नवीन NACS ला चार्ज करू शकत नव्हती.

अर्थात, जास्त काळजी करण्याची गरज नाही, बाजारात असे अनेक अडॅप्टर्स उपलब्ध आहेत जे तुम्हाला मदत करू शकतात.

युरोपियन मानक IEC 61851-1:2017 मध्ये गन हेड अडॅप्टरवर कठोरपणे बंदी आहे, परंतु अमेरिकेतील UL 2594 मध्ये असे नियम आढळत नाहीत. यावर कायद्याने बंदी नाही, फक्त त्याचा थेट वापर करा.

अमेरिकन स्टँडर्ड एसी चार्जिंग स्टेशनच्या इनपुट आणि आउटपुट बाजूंबद्दल एवढेच. पुढील लेखात, आम्ही “हाऊसिंग”च्या डिझाइनचा तपशील सांगू.