Амерички стандардни сертификат за пуњење шипова (III) – Детаљи пројектовања AC шипова (предњи крај улазне линије и излазна глава пиштоља)

Са становишта принципа производа, америчке стандардне АЦ пуњачке станице се не разликују од националних и европских стандарда – обе служе као велики електрични прекидачи, проводећи АЦ струју из мреже до уграђеног пуњача (OBC) у возилу, који затим претвара АЦ струју у ДЦ струју за пуњење батерије.

Иако су генерално исти, и даље постоје значајне разлике у многим детаљима у поређењу са националним и европским стандардима. У супротном, било би превише згодно директно их продавати у Сједињеним Државама без икаквих модификација.

(1)

Пре него што размотримо улазне линије северноамеричких станица за пуњење наизменичном струјом, прво ћемо представити систем напона мреже наизменичне струје у Сједињеним Државама.

Системи електроенергетске мреже већине земаља света су усклађени са европским (колонијализам и рат), односно, нормални напон у домаћинству је 220V~230Vac 50Hz, а индустријски трофазни напон је 380~400Vac 50Hz. Очигледно је да је напон индустријске електричне енергије три пута већи од корена напона у домаћинству – разлика између напона мреже и фазног напона.

Систем напона у Сједињеним Државама је јединствен, при чему је главни напон у домаћинствима 120V/240V 60Hz, а главни индустријски напон 480V/277Vac 60Hz за индустријску употребу. Напон који се користи за комерцијалне или стамбене сврхе велике густине насеља је 120V/208Vac 60Hz, док је за неке велике тешке индустрије 347/600Vac 60Hz.

Да ли сте и ви изненађени зашто је систем напона у Сједињеним Државама тако хаотичан?

Употреба напона од 110 V потиче од Едисона. Едисон је познат по проналаску сијалице. Након вишеструких експеримената и поређења, открио је да сијалица има највећу светлосну ефикасност и најдужи век трајања када је напон 110 V. Тако је 1882. године Едисон званично представио једносмерну струју од 110 V на тржишту у електрани Перл Стрит, првој комерцијалној једносмерној електрани у Сједињеним Државама.

Али сви знамо да једносмерна струја има велики недостатак, а то је велики губитак топлоте током преноса на велике удаљености, што троши много електричне енергије. Да би избегао прекомерни губитак енергије током преноса на велике удаљености, Никола Тесла је представио свој систем наизменичне струје (AC). Иако је наизменична струја на крају победила једносмерну струју, хиљаде уређаја и апарата намењених за напон од 110 V већ су били инсталирани у америчким домаћинствима и фабрикама у то време.

Да би олакшао глатки прелазак у еру наизменичне струје, Тесла је направио компромис: такође је поставио напон наизменичне струје у домаћинствима на 110 V. Ово је не само заштитило инвестиције у опрему постојећих корисника, већ је и елиминисало страх јавности од високонапонске наизменичне струје (за коју се у то време веровало да је штетнија по људско здравље).

Стога је усвајање наизменичне струје од 110 V у Сједињеним Државама резултат прилагођавања једносмерне струје од 110 V.

Доласком електричног доба, инжењери су постепено схватили да је, у поређењу са каснијим усвајањем напона од 220V/240V у Европи, систем од 110V у Сједињеним Државама трпео веће губитке при преносу електричне енергије велике снаге и захтевао дебље бакарне жице како би се избегло загревање. Али ако свеобухватно надоградимо на 220Vac, трошкови су превисоки. Уређаји, утичнице, осигурачи, па чак и цела градска дистрибутивна мрежа у милионима домаћинстава широм Сједињених Држава су сви пројектовани према 110V.

Из тог разлога, електроинжењери у Сједињеним Државама су изумели високо интелигентну „методу земљишта“ – технологију подељене фазе.

Између фазне жице и неутралне жице у средини формира се напон од 110V/120V, посебно дизајниран за мале кућне апарате као што су мобилни телефони, телевизори и сијалице (безбедни су и нису врући на додир).

Када се две жице под напоном споје, оне се тренутно претварају у 220V/240V, посебно дизајниран за „електричне тигрове“ као што су клима уређаји, електрични бојлери и сушачи веша (са високом ефикасношћу и малом потрошњом жице).

Након разумевања порекла напона 120Vac и 240Vac, лако је разумети и порекло напона 208Vac. 208V је мрежни напон од 120V (три пута већи корен).

(II)

Након што смо разумели систем напона у Сједињеним Државама, хајде сада да погледамо улазни напон америчког АЦ шипа.

Постоје три врсте напона за обичне станице за пуњење наизменичном струјом које се користе у Сједињеним Државама, наиме 120V, 208V и 240Vac. У основи, промоција компанија за гомиле ће се заснивати на опсезима напона које подржавају, 110~120Vac или 200V~240Vac.

Треба напоменути да је станица за пуњење са улазом од 208V такође једнофазна, а не 16kw или 22kw како је ми разумемо, слично европском трофазном петожичном улазу. Међутим, у Сједињеним Државама постоји врло мало станица за пуњење са трофазним улазом које су претраживане по тржишту, али још увек нису пронађене.

Међу њима, 110~120Vac је стандардни утикач који може да подржи максималну улазну струју од 16A.

За станице за пуњење наизменичном струјом са улазом од 200V~240Vac (208Vac или 240Vac), предњи крај улазне линије може бити у облику утикача или кабловског терминала. „Високонапонска“ утичница са улазом од 240Vac у Сједињеним Државама (која се састоји од четири жице: две фазе, једне неутралне жице и једне уземљујуће жице) мора бити комплетирана од стране професионалног електричара.

Иначе, утичница за повезивање улазног утикача станице за пуњење наизменичне струје од 240Vac треба да испуњава захтеве NEMA14-50. Њена максимална струја ношења је 50A. Према захтевима Америчког стандарда за електричне инсталације NFPA 70, максимална струја коју користе електрични уређаји не сме прећи 80% номиналне утичнице. Дакле, максимална струја станице за пуњење наизменичне струје од 240V са утикачем може достићи само 40A, са снагом од 9,6kW.

(3)

Након што смо разговарали о захтевима за улазну страну америчке стандардне АЦ станице за пуњење, прескочимо љуску и погледајмо директно излазну страну.

Излазна страна комуникационе станице за пуњење је веома једноставна, само држач пиштоља и кабл пиштоља који одговара држачу пиштоља.

Ако прегледате веб страницу комуникационих станица у Сједињеним Државама, видећете да свака станица за пуњење нуди две врсте утичница за пиштоље, наиме интерфејс TYPE1 који испуњава стандард SAE J1772 и интерфејс NACS који испуњава стандард Tesla SAE J3400.

Специфични детаљи структуре и величине главе пиштоља и држача пиштоља са два интерфејса могу се наћи у одговарајућим стандардима.

Интерно, нема разлике између Теслиног NACS интерфејса и SAE J 1772 TYPE1 интерфејса, оба се састоје од пет жица – L/N/PE/CP/PP. Наравно, Теслин дизајн је веома паметан, са истим скупом DC и AC интерфејса.

Што се тиче северноамеричког тржишта комуникационих шипки, излазни интерфејс за пуњење прелази са старомодног TYPE1 интерфејса на NACS интерфејс, а све више аутомобила ће се у будућности одлучити за подршку Тесла интерфејса. Ране AC станице за пуњење опремљене TYPE1 интерфејсима нису могле да пуне нови NACS.

Наравно, нема потребе за превише бригом, на тржишту постоји мноштво адаптера који вам могу помоћи.

Адаптери за главу пиштоља су строго забрањени европским стандардом IEC 61851-1:2017, али такве клаузуле се не налазе у UL 2594 у Сједињеним Државама. Није забрањено законом, само га користите директно.

То је све што се тиче улазне и излазне стране америчке стандардне станице за пуњење наизменичном струјом. У следећем чланку ћемо поделити детаље дизајна „кућишта“.