Pensijilan cerucuk pengecasan standard Amerika (III) – Butiran reka bentuk cerucuk AC (bahagian hadapan talian input dan kepala pistol output)

Dari perspektif prinsip produk, stesen pengecasan AC standard Amerika tidak berbeza dengan piawaian kebangsaan dan Eropah – kedua-duanya berfungsi sebagai suis elektrik yang besar, mengalirkan kuasa AC dari grid ke pengecas onboard (OBC) di dalam kenderaan, yang kemudiannya menukar kuasa AC kepada kuasa DC untuk mengecas bateri kuasa.

Walaupun secara amnya sama, masih terdapat perbezaan yang ketara dalam banyak butiran berbanding piawaian kebangsaan dan Eropah. Jika tidak, adalah terlalu mudah untuk menjualnya secara langsung di Amerika Syarikat tanpa sebarang pengubahsuaian.

(1)

Sebelum membincangkan talian input stesen pengecasan AC Amerika Utara, mari kita perkenalkan sistem voltan grid kuasa AC di Amerika Syarikat terlebih dahulu.

Sistem grid kuasa kebanyakan negara di dunia sejajar dengan sistem Eropah (penjajahan dan peperangan), iaitu voltan isi rumah biasa ialah 220V~230Vac 50Hz, dan voltan tiga fasa perindustrian ialah 380~400Vac 50Hz. Jelas sekali bahawa voltan elektrik perindustrian adalah tiga kali ganda punca voltan isi rumah – perbezaan antara voltan talian dan voltan fasa.

Sistem voltan di Amerika Syarikat adalah unik, dengan voltan isi rumah arus perdana ialah 120V/240V 60Hz dan voltan perindustrian arus perdana ialah 480V/277Vac 60Hz untuk kegunaan perindustrian. Voltan yang digunakan untuk tujuan komersial atau kediaman berketumpatan tinggi ialah 120V/208Vac 60Hz, manakala bagi sesetengah industri berat yang besar ialah 347/600Vac 60Hz.

Adakah anda juga terkejut mengapa sistem voltan di Amerika Syarikat begitu huru-hara.

Penggunaan voltan 110V berasal daripada Edison. Edisonlah yang terkenal kerana mencipta mentol lampu. Selepas pelbagai eksperimen dan perbandingan, beliau mendapati bahawa mentol lampu mempunyai kecekapan bercahaya tertinggi dan jangka hayat terpanjang apabila voltannya ialah 110V. Jadi, pada tahun 1882, Edison secara rasmi memperkenalkan elektrik DC 110V ke pasaran di Pearl Street Power Station, loji janakuasa DC komersial pertama di Amerika Syarikat.

Tetapi kita semua tahu bahawa arus terus mempunyai kelemahan utama, iaitu kehilangan haba yang teruk semasa penghantaran jarak jauh, yang membazirkan banyak tenaga elektrik. Bagi mengelakkan kehilangan tenaga yang berlebihan semasa penghantaran jarak jauh, Nikola Tesla memperkenalkan sistem arus ulang-alik (AC) beliau. Walaupun arus ulang-alik akhirnya mengalahkan arus terus, beribu-ribu peralatan dan peranti yang dikhaskan untuk 110V telah pun dipasang di isi rumah dan kilang Amerika pada masa itu.

Untuk memudahkan peralihan yang lancar ke era arus ulang-alik, Tesla telah membuat kompromi: beliau juga menetapkan voltan isi rumah arus ulang-alik pada 110V. Ini bukan sahaja melindungi pelaburan peralatan pengguna sedia ada, tetapi juga menghapuskan ketakutan orang ramai terhadap arus ulang-alik voltan tinggi (yang dipercayai secara meluas lebih berbahaya kepada kesihatan manusia pada masa itu).

Oleh itu, penggunaan kuasa AC 110V di Amerika Syarikat adalah hasil daripada penggunaan kuasa DC 110V.

Dengan kemunculan era elektrik, para jurutera secara beransur-ansur menyedari bahawa berbanding dengan penggunaan voltan 220V/240V yang kemudian di Eropah, sistem 110V di Amerika Syarikat mengalami kerugian yang lebih besar apabila menghantar elektrik berkuasa tinggi dan memerlukan wayar tembaga yang lebih tebal untuk mengelakkan pemanasan. Tetapi jika kita menaik taraf kepada 220Vac secara menyeluruh, kosnya terlalu tinggi. Peralatan, soket, fius, malah seluruh rangkaian pengedaran bandar di berjuta-juta isi rumah di seluruh Amerika Syarikat semuanya direka bentuk mengikut 110V.

Atas sebab ini, jurutera elektrik di Amerika Syarikat telah mencipta "kaedah tanah" yang sangat pintar - teknologi fasa berpecah.

Antara wayar hidup dan wayar neutral di tengah, voltan 110V/120V terbentuk, direka khusus untuk perkakas rumah kecil seperti telefon bimbit, televisyen dan mentol lampu (selamat dan tidak panas apabila disentuh).

Apabila dua wayar hidup disusun bersama, ia serta-merta bertukar menjadi 220V/240V, direka khusus untuk "harimau elektrik" seperti penghawa dingin, pemanas air elektrik dan pengering (dengan kecekapan tinggi dan penggunaan wayar yang rendah).

Setelah memahami asal usul 120Vac dan 240Vac, asal usul 208Vac juga mudah difahami. 208V ialah voltan talian 120V (tiga kali ganda punca).

(II)

Selepas memahami sistem voltan di Amerika Syarikat, mari kita lihat voltan input cerucuk AC Amerika.

Terdapat tiga jenis voltan untuk stesen pengecas AC biasa yang digunakan di Amerika Syarikat, iaitu 120V, 208V, dan 240Vac. Pada asasnya, promosi syarikat cerucuk akan berdasarkan jalur voltan yang mereka sokong, 110~120Vac atau 200V~240Vac.

Perlu diingatkan bahawa stesen pengecas dengan input 208V juga merupakan input fasa tunggal, bukan 16kw atau 22kw seperti yang kita fahami sebagai serupa dengan input lima wayar tiga fasa Eropah. Walau bagaimanapun, terdapat sangat sedikit stesen pengecas input tiga fasa di Amerika Syarikat yang telah dicari di pasaran tetapi masih belum ditemui.

Antaranya, 110~120Vac ialah sambungan palam biasa yang boleh menyokong input arus maksimum 16A.

Bagi stesen pengecas AC dengan input 200V~240Vac (208Vac atau 240Vac), bahagian hadapan talian input boleh dalam bentuk palam atau terminal kabel. Soket "voltan tinggi" dengan input 240Vac di Amerika Syarikat (terdiri daripada empat wayar: dua wayar hidup, satu wayar neutral dan satu wayar pembumian) perlu dilengkapkan oleh juruelektrik profesional.

Ngomong-ngomong, soket untuk menyambungkan palam input stesen pengecas AC 240Vac hendaklah mematuhi keperluan NEMA14-50. Arus pembawa maksimumnya ialah 50A. Mengikut keperluan Piawaian Pemasangan Elektrik Amerika NFPA 70, arus maksimum yang digunakan oleh peralatan elektrik tidak boleh melebihi 80% daripada soket yang dinilai. Jadi, arus maksimum stesen pengecas AC input 240V dengan palam hanya boleh mencapai 40A, dengan kuasa 9.6kW.

(3)

Selepas membincangkan keperluan untuk bahagian input stesen pengecasan AC standard Amerika, mari kita langkau cangkerang dan lihat terus pada bahagian output.

Bahagian output stesen pengecasan komunikasi adalah sangat mudah, hanya pemegang senjata dan kabel senjata yang sepadan dengan pemegang senjata.

Jika anda melayari laman web stesen komunikasi di Amerika Syarikat, anda akan mendapati bahawa mana-mana stesen pengecas akan menyediakan dua jenis soket senjata, iaitu antara muka TYPE1 yang memenuhi SAE J1772 dan antara muka NACS yang memenuhi Tesla SAE J3400.

Butiran struktur dan saiz khusus kepala pistol dan pemegang pistol dengan dua antara muka boleh didapati dalam piawaian yang sepadan.

Secara dalaman, tiada perbezaan antara antara muka NACS Tesla dan antara muka TYPE1 SAE J 1772, kedua-duanya terdiri daripada lima wayar – L/N/PE/CP/PP. Sudah tentu, reka bentuk Tesla sangat pintar, dengan kedua-dua antara muka DC dan AC adalah set yang sama.

Dari segi pasaran cerucuk komunikasi Amerika Utara, antara muka pengecasan output sedang beralih daripada antara muka TYPE1 lama kepada antara muka NACS, dan semakin banyak kereta akan memilih untuk menyokong antara muka Tesla pada masa hadapan. Stesen pengecasan AC awal yang dilengkapi dengan antara muka TYPE1 tidak dapat mengecas NACS baharu.

Sudah tentu, anda tidak perlu terlalu risau, terdapat banyak penyesuai di pasaran yang boleh membantu anda.

Penyesuai kepala pistol dilarang sama sekali dalam piawaian Eropah IEC 61851-1:2017, tetapi klausa sedemikian tidak terdapat dalam UL 2594 di Amerika Syarikat. Ia tidak dilarang oleh undang-undang, hanya gunakannya secara langsung.

Itu sahaja untuk bahagian input dan output stesen pengecas AC standard Amerika. Dalam artikel seterusnya, kami akan berkongsi butiran reka bentuk "perumah" tersebut.