Amerikansk standardcertifiering för laddningspålar (III) – Konstruktionsdetaljer för AC-pålar (framsidan av ingångsledningen och utgångspistolhuvud)

Ur produktprincipperspektiv skiljer sig amerikanska standardladdstationer för växelström inte från nationella och europeiska standarder – de fungerar båda som stora elektriska brytare som leder växelström från elnätet till den inbyggda laddaren (OBC) i fordonet, som sedan omvandlar växelström till likström för att ladda batteriet.

Även om de i stort sett är desamma, finns det fortfarande betydande skillnader i många detaljer jämfört med nationella och europeiska standarder. Annars vore det för bekvämt att sälja dem direkt i USA utan några modifieringar.

(1)

Innan vi diskuterar ingångsledningarna för nordamerikanska växelströmsladdningsstationer, låt oss först presentera spänningssystemet för växelströmsnätet i USA.

Elnätssystemen i de flesta länder i världen är i linje med de i Europa (kolonialism och krig), det vill säga att den normala hushållsspänningen är 220V~230Vac 50Hz, och den industriella trefasspänningen är 380~400Vac 50Hz. Det är uppenbart att spänningen för industriell el är tre gånger roten av hushållsspänningen – skillnaden mellan nätspänning och fasspänning.

Spänningssystemet i USA är unikt, med den vanliga hushållsspänningen 120V/240V 60Hz och den vanliga industriella spänningen 480V/277Vac 60Hz för industriellt bruk. Spänningen som används för kommersiella ändamål eller bostäder med hög densitet är 120V/208Vac 60Hz, medan den för vissa stora tunga industrier är 347/600Vac 60Hz.

Är du också förvånad över varför spänningssystemet i USA är så kaotiskt.

Användningen av 110V spänning härstammar från Edison. Det är Edison som är välkänd för att ha uppfunnit glödlampan. Efter flera experiment och jämförelser fann han att glödlampan hade högst ljuseffektivitet och längst livslängd när spänningen var 110V. Så, år 1882, introducerade Edison officiellt 110V DC-elektricitet på marknaden vid Pearl Street Power Station, det första kommersiella DC-kraftverket i USA.

Men vi vet alla att likström har en stor nackdel, nämligen kraftig värmeförlust vid långdistansöverföring, vilket slösar bort mycket elektrisk energi. För att undvika överdriven energiförlust vid långdistansöverföring introducerade Nikola Tesla sitt växelströmssystem (AC). Även om växelström så småningom besegrade likström, hade tusentals apparater och apparater avsedda för 110V redan installerats i amerikanska hushåll och fabriker vid den tiden.

För att underlätta en smidig övergång till växelströmmens era gjorde Tesla en kompromiss: han satte också hushållsspänningen för växelström till 110 V. Detta skyddade inte bara befintliga användares investeringar i utrustning, utan eliminerade också allmänhetens rädsla för högspänd växelström (som vid den tiden allmänt ansågs vara mer skadlig för människors hälsa).

Därför är införandet av 110V växelström i USA en produkt av att tillgodose 110V likström.

Med den elektriska tidsålderns ankomst insåg ingenjörerna gradvis att jämfört med det senare införandet av 220V/240V-spänning i Europa, led 110V-systemet i USA större förluster vid överföring av högeffektselektricitet och krävde tjockare koppartrådar för att undvika uppvärmning. Men om vi uppgraderar till 220Vac helt och hållet blir kostnaden för hög. Apparaterna, uttagen, säkringarna och till och med hela stadens distributionsnät i miljontals hushåll över hela USA är alla konstruerade enligt 110V.

Av denna anledning har elingenjörer i USA uppfunnit en mycket intelligent "jordmetod" – splitphase-teknik.

Mellan fasledaren och neutralledaren i mitten bildas en spänning på 110V/120V, speciellt utformad för små hushållsapparater som mobiltelefoner, tv-apparater och glödlampor (säker och inte varm vid beröring).

När två spänningsförande ledningar staplas ihop omvandlas de omedelbart till 220V/240V, speciellt utformad för "elektriska tigrar" som luftkonditioneringsapparater, elektriska varmvattenberedare och torktumlare (med hög effektivitet och låg ledningsförbrukning).

När man förstår ursprunget till 120Vac och 240Vac är ursprunget till 208Vac också lätt att förstå. 208V är nätspänningen för 120V (tre gånger rotspänningen).

(II)

Efter att ha förstått spänningssystemet i USA, låt oss nu titta på ingångsspänningen för den amerikanska växelströmshögen.

Det finns tre typer av spänning för vanliga AC-laddningsstationer som används i USA, nämligen 120V, 208V och 240Vac. I grund och botten kommer marknadsföringen av laddningsstationer att baseras på de spänningsband de stöder, 110~120Vac eller 200V~240Vac.

Det bör noteras att laddstationen med 208V-ingång också är enfas, inte 16kW eller 22kW som vi förstår att den liknar den europeiska trefas femtrådsladden. Det finns dock väldigt få trefasladdstationer i USA som har sökts på marknaden men ännu inte hittats.

Bland dem är 110~120Vac en vanlig kontaktanslutning som kan stödja en maximal strömingång på 16A.

För AC-laddningsstationer med 200V~240Vac (208Vac eller 240Vac) ingång kan den främre änden av ingångsledningen vara i form av en kontakt eller en kabelterminal. "Högspännings"-uttaget med 240Vac ingång i USA (bestående av fyra ledningar: två fasledare, en neutralledare och en jordledare) måste kompletteras av en professionell elektriker.

Förresten, uttaget för anslutning av ingångskontakten till 240V AC-laddningsstationen bör uppfylla kraven i NEMA14-50. Dess maximala belastningsström är 50A. Enligt kraven i den amerikanska elektriska installationsstandarden NFPA 70 bör den maximala strömmen som används av elektriska apparater inte överstiga 80 % av uttagets nominella effekt. Således kan den maximala strömmen för en 240V AC-laddningsstation med kontakt endast nå 40A, med en effekt på 9,6 kW.

(3)

Efter att ha diskuterat kraven för ingångssidan av den amerikanska standarden för AC-laddningsstationer, låt oss hoppa över skalet och titta direkt på utgångssidan.

Utgångssidan av kommunikationsladdningsstationen är mycket enkel, bara pistolhållaren och pistolkabeln som matchar pistolhållaren.

Om du tittar på kommunikationsstationens webbplats i USA kommer du att upptäcka att alla laddningsstationer har två typer av pistoluttag, nämligen TYPE1-gränssnittet som uppfyller SAE J1772 och NACS-gränssnittet som uppfyller Tesla SAE J3400.

Specifik struktur och storleksinformation för pistolhuvudet och pistolhållaren med två gränssnitt finns i motsvarande standarder.

Internt sett är det ingen skillnad mellan Teslas NACS-gränssnitt och SAE J 1772s TYPE1-gränssnitt, som båda består av fem ledningar – L/N/PE/CP/PP. Teslas design är naturligtvis mycket smart, med samma uppsättning av DC- och AC-gränssnitt.

När det gäller den nordamerikanska marknaden för kommunikationsladdar övergår utgångsladdningsgränssnittet från det gammaldags TYPE1-gränssnittet till NACS-gränssnittet, och fler och fler bilar kommer att välja att stödja Tesla-gränssnitt i framtiden. Tidiga AC-laddningsstationer utrustade med TYPE1-gränssnitt kunde inte ladda det nya NACS.

Naturligtvis behöver du inte oroa dig för mycket, det finns gott om adaptrar på marknaden som kan hjälpa dig.

Adaptrar till pistolhuvuden är strängt förbjudna enligt den europeiska standarden IEC 61851-1:2017, men sådana klausuler finns inte i UL 2594 i USA. Det är inte förbjudet enligt lag, använd det bara direkt.

Det var allt för ingångs- och utgångssidorna på den amerikanska standardladdstationen för AC. I nästa artikel kommer vi att dela med oss ​​av designdetaljerna för "höljet".