Cheti cha rundo la kuchaji la kawaida la Marekani (III) – Maelezo ya muundo wa rundo la AC (sehemu ya mbele ya mstari wa kuingiza na kichwa cha bunduki ya kutoa)

Kwa mtazamo wa kanuni za bidhaa, vituo vya kuchaji vya kawaida vya AC vya Marekani havitofautiani na viwango vya kitaifa na Ulaya - vyote viwili hutumika kama swichi kubwa za umeme, vikiendesha umeme wa AC kutoka gridi ya taifa hadi chaja ya ndani (OBC) kwenye gari, ambayo kisha hubadilisha umeme wa AC kuwa umeme wa DC ili kuchaji betri ya umeme.

Ingawa kwa ujumla ni sawa, bado kuna tofauti kubwa katika maelezo mengi ikilinganishwa na viwango vya kitaifa na Ulaya. Vinginevyo, itakuwa rahisi sana kuziuza moja kwa moja nchini Marekani bila marekebisho yoyote.

(1)

Kabla ya kujadili mistari ya kuingiza ya vituo vya kuchajia vya AC vya Amerika Kaskazini, hebu kwanza tuanzishe mfumo wa volteji wa gridi ya umeme ya AC nchini Marekani.

Mifumo ya gridi ya umeme ya nchi nyingi duniani inaendana na ile ya Ulaya (ukoloni na vita), yaani, volteji ya kawaida ya kaya ni 220V ~ 230Vac 50Hz, na volteji ya awamu tatu ya viwanda ni 380 ~ 400Vac 50Hz. Ni dhahiri kwamba volteji ya umeme wa viwandani ni mara tatu ya mzizi wa volteji ya kaya - tofauti kati ya volteji ya mstari na volteji ya awamu.

Mfumo wa volteji nchini Marekani ni wa kipekee, huku volteji kuu ya kaya ikiwa 120V/240V 60Hz na volteji kuu ya viwanda ikiwa 480V/277Vac 60Hz kwa matumizi ya viwandani. Volteji inayotumika kwa madhumuni ya kibiashara au makazi yenye msongamano mkubwa ni 120V/208Vac 60Hz, huku kwa baadhi ya viwanda vikubwa vikubwa ikiwa 347/600Vac 60Hz.

Je, pia unashangaa kwa nini mfumo wa volteji nchini Marekani ni wa machafuko sana?

Matumizi ya volteji ya 110V yalitokana na Edison. Ni Edison, ambaye anajulikana sana kwa kuvumbua balbu ya mwanga. Baada ya majaribio na ulinganisho mwingi, aligundua kuwa balbu hiyo ilikuwa na ufanisi mkubwa zaidi wa kung'aa na maisha marefu ya huduma wakati volteji ilikuwa 110V. Kwa hivyo, mnamo 1882, Edison alianzisha rasmi umeme wa 110V DC sokoni katika Kituo cha Umeme cha Pearl Street, kiwanda cha kwanza cha umeme cha kibiashara cha DC nchini Marekani.

Lakini sote tunajua kwamba mkondo wa moja kwa moja una shida kubwa, ambayo ni upotevu mkubwa wa joto wakati wa usafirishaji wa masafa marefu, ambao hupoteza nishati nyingi za umeme. Ili kuepuka upotevu mwingi wa nishati wakati wa usafirishaji wa masafa marefu, Nikola Tesla alianzisha mfumo wake wa mkondo mbadala (AC). Ingawa mkondo mbadala hatimaye ulishinda mkondo wa moja kwa moja, maelfu ya vifaa na vifaa vilivyowekwa wakfu kwa 110V vilikuwa tayari vimewekwa katika kaya na viwanda vya Marekani wakati huo.

Ili kurahisisha mpito laini hadi enzi ya mkondo mbadala, Tesla alifikia makubaliano: pia aliweka volteji ya kaya ya mkondo mbadala kwenye 110V. Hii haikulinda tu uwekezaji wa vifaa vya watumiaji waliopo, lakini pia iliondoa hofu ya umma ya mkondo mbadala wa volteji nyingi (ambao uliaminika sana kuwa na madhara zaidi kwa afya ya binadamu wakati huo).

Kwa hivyo, kupitishwa kwa nguvu ya AC ya 110V nchini Marekani ni matokeo ya kukubali nguvu ya 110V DC.

Kwa ujio wa enzi ya umeme, wahandisi waligundua polepole kwamba ikilinganishwa na matumizi ya baadaye ya volteji ya 220V/240V barani Ulaya, mfumo wa 110V nchini Marekani ulipata hasara kubwa zaidi wakati wa kusambaza umeme wenye nguvu nyingi na nyaya nene za shaba zilihitajika ili kuepuka kupasha joto. Lakini tukiboresha hadi 220Vac kikamilifu, gharama ni kubwa mno. Vifaa, soketi, fyuzi, na hata mtandao mzima wa usambazaji wa jiji katika mamilioni ya kaya kote Marekani vyote vimeundwa kulingana na 110V.

Kwa sababu hii, wahandisi wa umeme nchini Marekani wamevumbua "mbinu ya udongo" yenye akili sana - teknolojia ya awamu ya mgawanyiko.

Kati ya waya inayowaka na waya isiyo na waya katikati, volteji ya 110V/120V huundwa, iliyoundwa mahsusi kwa vifaa vidogo vya nyumbani kama vile simu za mkononi, televisheni, na balbu za mwanga (salama na si moto kwa kugusa).

Wakati waya mbili zinazoishi zinapounganishwa pamoja, hubadilika mara moja kuwa 220V/240V, iliyoundwa mahsusi kwa ajili ya "vifaa vya umeme" kama vile viyoyozi, hita za maji za umeme, na vikaushio (vyenye ufanisi mkubwa na matumizi ya chini ya waya).

Baada ya kuelewa asili ya 120Vac na 240Vac, asili ya 208Vac pia ni rahisi kuelewa. 208V ni volteji ya mstari ya 120V (mara tatu ya mzizi).

(II)

Baada ya kuelewa mfumo wa volteji nchini Marekani, hebu sasa tuangalie volteji ya kuingiza ya rundo la AC la Marekani.

Kuna aina tatu za volteji kwa vituo vya kawaida vya kuchajia AC vinavyotumika nchini Marekani, yaani 120V, 208V, na 240Vac. Kimsingi, utangazaji wa makampuni ya rundo utategemea bendi za volteji wanazounga mkono, 110~120Vac au 200V~240Vac.

Ikumbukwe kwamba kituo cha kuchaji chenye ingizo la 208V pia ni ingizo la awamu moja, si 16kw au 22kw kwani tunaelewa kuwa kinafanana na ingizo la waya la awamu tatu la Ulaya. Hata hivyo, kuna vituo vichache sana vya kuchajia ingizo la awamu tatu nchini Marekani ambavyo vimetafutwa kote sokoni lakini havijapatikana bado.

Miongoni mwao, 110~120Vac ni muunganisho wa kawaida wa plagi ambao unaweza kusaidia ingizo la juu la mkondo wa 16A.

Kwa vituo vya kuchaji vya AC vyenye ingizo la 200V~240Vac (208Vac au 240Vac), sehemu ya mbele ya laini ya kuingiza inaweza kuwa katika umbo la plagi au terminal ya kebo. Soketi ya "volteji kubwa" yenye ingizo la 240Vac nchini Marekani (inayojumuisha waya nne: waya mbili zinazoishi, waya mmoja usio na waya, na waya mmoja wa ardhini) inahitaji kukamilishwa na fundi umeme mtaalamu.

Kwa njia, soketi ya kuunganisha plagi ya kuingiza ya kituo cha kuchaji cha AC cha 240Vac inapaswa kuzingatia mahitaji ya NEMA14-50. Mkondo wake wa juu wa kubeba ni 50A. Kulingana na mahitaji ya Kiwango cha Usakinishaji wa Umeme cha Marekani NFPA 70, mkondo wa juu unaotumiwa na vifaa vya umeme haupaswi kuzidi 80% ya soketi iliyokadiriwa. Kwa hivyo, mkondo wa juu wa kituo cha kuchaji cha AC cha kuingiza AC cha 240V chenye plagi unaweza kufikia 40A pekee, ukiwa na nguvu ya 9.6kW.

(3)

Baada ya kujadili mahitaji ya upande wa kuingiza data wa kituo cha kuchajia cha kawaida cha Marekani cha AC, hebu tuache sehemu ya pembejeo na tuangalie moja kwa moja upande wa kutoa data.

Upande wa kutoa wa kituo cha kuchajia mawasiliano ni rahisi sana, ni kishikilia bunduki na kebo ya bunduki inayolingana na kishikilia bunduki.

Ukivinjari tovuti ya kituo cha mawasiliano nchini Marekani, utagundua kuwa kituo chochote cha kuchaji kitatoa aina mbili za soketi za bunduki, yaani kiolesura cha TYPE1 kinachokidhi SAE J1772 na kiolesura cha NACS kinachokidhi Tesla SAE J3400.

Muundo na maelezo mahususi ya ukubwa wa kichwa cha bunduki na kishikilia bunduki chenye violesura viwili yanaweza kupatikana katika viwango vinavyolingana.

Kwa ndani, hakuna tofauti kati ya kiolesura cha Tesla cha NACS na kiolesura cha SAE J 1772 cha TYPE1, vyote vikiwa na waya tano - L/N/PE/CP/PP. Bila shaka, muundo wa Tesla ni wa busara sana, huku violesura vya DC na AC vikiwa seti moja.

Kwa upande wa soko la rundo la mawasiliano la Amerika Kaskazini, kiolesura cha kuchaji cha pato kinabadilika kutoka kiolesura cha zamani cha TYPE1 hadi kiolesura cha NACS, na magari mengi zaidi yatachagua kuunga mkono violesura vya Tesla katika siku zijazo. Vituo vya awali vya kuchaji cha AC vilivyo na violesura vya TYPE1 havikuweza kuchaji NACS mpya.

Bila shaka, hakuna haja ya kuwa na wasiwasi sana, kuna adapta nyingi sokoni zinazoweza kukusaidia.

Adapta za kichwa cha bunduki zimepigwa marufuku kabisa katika kiwango cha Ulaya cha IEC 61851-1:2017, lakini vifungu kama hivyo havipatikani katika UL 2594 nchini Marekani. Hairuhusiwi kisheria, itumie moja kwa moja.

Hayo yote ni kwa pande za ingizo na matokeo ya kituo cha kuchajia cha kawaida cha Marekani cha AC. Katika makala inayofuata, tutashiriki maelezo ya muundo wa "nyumba".