அமெரிக்க தரநிலை மின்னேற்றக் குவியல் சான்றிதழ் (III) – AC குவியல்களின் வடிவமைப்பு விவரங்கள் (உள்ளீட்டுக் குழாயின் முன்பகுதி மற்றும் வெளியீட்டுக் குழாய்த் தலை)

தயாரிப்புக் கொள்கைகளின் கண்ணோட்டத்தில், அமெரிக்கத் தரநிலை ஏசி சார்ஜிங் நிலையங்கள், தேசிய மற்றும் ஐரோப்பியத் தரநிலைகளிலிருந்து வேறுபட்டவை அல்ல – அவை இரண்டுமே பெரிய மின் சுவிட்சுகளாகச் செயல்பட்டு, மின் கட்டத்திலிருந்து வாகனத்தில் உள்ள ஆன்-போர்டு சார்ஜருக்கு (OBC) ஏசி மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன; பின்னர் அந்த OBC, ஏசி மின்சாரத்தை டிசி மின்சாரமாக மாற்றி பவர் பேட்டரியை சார்ஜ் செய்கிறது.

அவை பொதுவாக ஒரே மாதிரியாக இருந்தாலும், தேசிய மற்றும் ஐரோப்பிய தரநிலைகளுடன் ஒப்பிடும்போது பல விவரங்களில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் இன்னும் உள்ளன. இல்லையெனில், எந்த மாற்றமும் செய்யாமல் அவற்றை நேரடியாக அமெரிக்காவில் விற்பது மிகவும் வசதியாக இருக்கும்.

(1)

வட அமெரிக்க ஏசி மின்னேற்ற நிலையங்களின் உள்ளீட்டு மின் இணைப்புகளைப் பற்றி விவாதிப்பதற்கு முன், முதலில் அமெரிக்காவின் ஏசி மின் கட்டமைப்பின் மின்னழுத்த அமைப்பை அறிமுகப்படுத்திக் கொள்வோம்.

உலகின் பெரும்பாலான நாடுகளின் மின் கட்டமைப்பு அமைப்புகள் ஐரோப்பாவின் அமைப்புகளுடன் (காலனித்துவம் மற்றும் போர்) ஒத்துப்போகின்றன. அதாவது, சாதாரண வீட்டு மின்னழுத்தம் 220V~230Vac 50Hz ஆகவும், தொழில்துறை மும்முனை மின்னழுத்தம் 380~400Vac 50Hz ஆகவும் உள்ளது. தொழில்துறை மின்சாரத்தின் மின்னழுத்தமானது, வீட்டு மின்னழுத்தத்தின் வர்க்கமூலத்தைப் போல் மூன்று மடங்கு என்பது தெளிவாகிறது – இது லைன் மின்னழுத்தத்திற்கும் ஃபேஸ் மின்னழுத்தத்திற்கும் இடையிலான வேறுபாடு ஆகும்.

அமெரிக்காவில் உள்ள மின்னழுத்த அமைப்பு தனித்துவமானது. அங்கு, பொதுவான வீட்டு உபயோக மின்னழுத்தம் 120V/240V 60Hz ஆகவும், தொழிற்சாலைப் பயன்பாட்டிற்கான பொதுவான தொழில்துறை மின்னழுத்தம் 480V/277Vac 60Hz ஆகவும் உள்ளது. வணிக அல்லது அதிக மக்கள் அடர்த்தி கொண்ட குடியிருப்புப் பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் மின்னழுத்தம் 120V/208Vac 60Hz ஆகவும், சில பெரிய கனரகத் தொழில்களுக்கு 347/600Vac 60Hz ஆகவும் உள்ளது.

அமெரிக்காவில் மின்னழுத்த அமைப்பு ஏன் இவ்வளவு குழப்பமாக இருக்கிறது என்று உங்களுக்கும் ஆச்சரியமாக இருக்கிறதா?

110V மின்னழுத்தத்தின் பயன்பாடு எடிசனிடமிருந்து உருவானது. மின்விளக்கைக் கண்டுபிடித்ததற்காக எடிசன் நன்கு அறியப்படுகிறார். பல சோதனைகள் மற்றும் ஒப்பீடுகளுக்குப் பிறகு, மின்னழுத்தம் 110V ஆக இருந்தபோது மின்விளக்கு மிக உயர்ந்த ஒளித்திறனையும் நீண்ட சேவைக்காலத்தையும் கொண்டிருந்ததை அவர் கண்டறிந்தார். எனவே, 1882-ல், அமெரிக்காவின் முதல் வணிகரீதியான DC மின் உற்பத்தி நிலையமான பேர்ல் ஸ்ட்ரீட் மின் நிலையத்தில், எடிசன் 110V DC மின்சாரத்தை சந்தையில் அதிகாரப்பூர்வமாக அறிமுகப்படுத்தினார்.

ஆனால், நேர் மின்னோட்டத்திற்கு ஒரு பெரிய குறைபாடு உள்ளது என்பது நாம் அனைவரும் அறிந்ததே. அது, நீண்ட தூரப் பரிமாற்றத்தின் போது ஏற்படும் கடுமையான வெப்ப இழப்பு ஆகும், இது அதிக அளவு மின் ஆற்றலை வீணாக்குகிறது. நீண்ட தூரப் பரிமாற்றத்தின் போது ஏற்படும் அதிகப்படியான ஆற்றல் இழப்பைத் தவிர்ப்பதற்காக, நிக்கோலா டெஸ்லா தனது மாறுதிசை மின்னோட்ட (AC) அமைப்பை அறிமுகப்படுத்தினார். இறுதியில் மாறுதிசை மின்னோட்டம் நேர் மின்னோட்டத்தைத் தோற்கடித்தபோதிலும், அக்காலத்தில் 110V-க்கென அர்ப்பணிக்கப்பட்ட ஆயிரக்கணக்கான உபகரணங்களும் சாதனங்களும் அமெரிக்க வீடுகளிலும் தொழிற்சாலைகளிலும் ஏற்கனவே நிறுவப்பட்டிருந்தன.

மாறுதிசை மின்னோட்ட சகாப்தத்திற்கு ஒரு சுமூகமான மாற்றத்தை எளிதாக்கும் பொருட்டு, டெஸ்லா ஒரு சமரசத்தை மேற்கொண்டார்: அவர் வீட்டு உபயோகத்திற்கான மாறுதிசை மின்னோட்டத்தின் மின்னழுத்தத்தை 110V ஆகவும் நிர்ணயித்தார். இது ஏற்கனவே இருந்த பயனர்களின் உபகரண முதலீட்டைப் பாதுகாத்தது மட்டுமல்லாமல், உயர் மின்னழுத்த மாறுதிசை மின்னோட்டம் குறித்த பொதுமக்களின் அச்சத்தையும் நீக்கியது (அந்தக் காலகட்டத்தில் அது மனித ஆரோக்கியத்திற்கு மிகவும் தீங்கு விளைவிக்கும் என்று பரவலாக நம்பப்பட்டது).

எனவே, அமெரிக்காவில் 110V AC மின்சாரம் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது என்பது 110V DC மின்சாரத்திற்கு இடமளித்ததன் விளைவாகும்.

மின்சார யுகத்தின் வருகையுடன், ஐரோப்பாவில் பிற்காலத்தில் 220V/240V மின்னழுத்தம் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டதோடு ஒப்பிடுகையில், அமெரிக்காவில் உள்ள 110V அமைப்பானது அதிக சக்தி வாய்ந்த மின்சாரத்தைக் கடத்தும் போது அதிக இழப்புகளைச் சந்தித்தது என்பதையும், வெப்பமடைவதைத் தவிர்க்க தடிமனான செப்புக் கம்பிகள் தேவைப்பட்டன என்பதையும் பொறியாளர்கள் படிப்படியாக உணர்ந்தனர். ஆனால், நாம் முழுமையாக 220Vac-க்கு மேம்படுத்தினால், அதற்கான செலவு மிகவும் அதிகமாகும். அமெரிக்கா முழுவதும் உள்ள மில்லியன் கணக்கான வீடுகளில், வீட்டு உபகரணங்கள், சாக்கெட்டுகள், ஃபியூஸ்கள், மற்றும் நகரத்தின் முழு விநியோக வலையமைப்பு கூட 110V-க்கு ஏற்பவே வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

இதன் காரணமாக, அமெரிக்காவில் உள்ள மின் பொறியாளர்கள், மிகவும் அறிவார்ந்த “மண் முறை” எனப்படும் பிளவு கட்டத் தொழில்நுட்பத்தைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

லைவ் வயருக்கும் நடுவில் உள்ள நியூட்ரல் வயருக்கும் இடையில் 110V/120V மின்னழுத்தம் உருவாகிறது; இது மொபைல் போன்கள், தொலைக்காட்சிகள் மற்றும் மின்விளக்குகள் போன்ற சிறிய வீட்டு உபயோகப் பொருட்களுக்காக பிரத்யேகமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது (பாதுப்பானது மற்றும் தொடுவதற்கு சூடாக இருக்காது).

இரண்டு நேரடிக் கம்பிகள் ஒன்றாக அடுக்கப்படும்போது, ​​அவை உடனடியாக 220V/240V ஆக மாறுகின்றன. இது குறிப்பாக குளிரூட்டிகள், மின்சார நீர் சூடாக்கிகள் மற்றும் துணி உலர்த்திகள் போன்ற “மின்சாரப் புலிகளுக்காக” (அதிக செயல்திறன் மற்றும் குறைந்த கம்பி நுகர்வுடன்) வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

120Vac மற்றும் 240Vac ஆகியவற்றின் மூலங்களைப் புரிந்துகொண்டால், 208Vac-இன் மூலத்தையும் எளிதாகப் புரிந்துகொள்ளலாம். 208V என்பது 120V-இன் லைன் மின்னழுத்தம் (மூலத்தின் மூன்று மடங்கு).

(II)

அமெரிக்காவின் மின்னழுத்த அமைப்பைப் புரிந்துகொண்ட பிறகு, இப்போது அமெரிக்க ஏசி அடுக்கின் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தத்தைப் பார்ப்போம்.

அமெரிக்காவில் பயன்படுத்தப்படும் சாதாரண ஏசி சார்ஜிங் நிலையங்களில் 120V, 208V மற்றும் 240Vac என மூன்று வகையான மின்னழுத்தங்கள் உள்ளன. அடிப்படையில், சார்ஜிங் நிறுவனங்களின் ஊக்குவிப்பானது, அவை ஆதரிக்கும் 110~120Vac அல்லது 200V~240Vac என்ற மின்னழுத்தப் பட்டைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டிருக்கும்.

208V உள்ளீடு கொண்ட சார்ஜிங் ஸ்டேஷனும் ஒரு-கட்ட உள்ளீடுதான், நாம் புரிந்துகொள்வது போல ஐரோப்பிய மூன்று-கட்ட ஐந்து-கம்பி உள்ளீட்டைப் போன்ற 16kw அல்லது 22kw அல்ல என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். இருப்பினும், அமெரிக்காவில் மிகச் சில மூன்று-கட்ட உள்ளீடு கொண்ட சார்ஜிங் ஸ்டேஷன்களே உள்ளன; அவை சந்தையில் தேடப்பட்டும் இதுவரை கண்டறியப்படவில்லை.

அவற்றுள், 110~120Vac என்பது ஒரு வழக்கமான பிளக் இணைப்பாகும், இது அதிகபட்சமாக 16A மின்னோட்ட உள்ளீட்டை ஆதரிக்க முடியும்.

200V~240Vac (208Vac அல்லது 240Vac) உள்ளீடு கொண்ட AC சார்ஜிங் நிலையங்களில், உள்ளீட்டுக் கோட்டின் முன்பகுதியானது ஒரு பிளக் அல்லது கேபிள் முனையம் வடிவில் இருக்கலாம். அமெரிக்காவில் 240Vac உள்ளீடு கொண்ட “உயர் மின்னழுத்த” சாக்கெட்டை (இரண்டு லைவ் வயர்கள், ஒரு நியூட்ரல் வயர் மற்றும் ஒரு கிரவுண்ட் வயர் என நான்கு வயர்களைக் கொண்டது) ஒரு தொழில்முறை எலக்ட்ரீஷியன்தான் பொருத்த வேண்டும்.

மேலும், 240Vac AC சார்ஜிங் ஸ்டேஷனின் உள்ளீட்டு பிளக்கை இணைப்பதற்கான சாக்கெட், NEMA14-50-இன் தேவைகளுக்கு இணங்க வேண்டும். அதன் அதிகபட்ச மின்னோட்டம் 50A ஆகும். அமெரிக்க மின் நிறுவல் தரநிலையான NFPA 70-இன் தேவைகளின்படி, மின் சாதனங்களால் பயன்படுத்தப்படும் அதிகபட்ச மின்னோட்டம், சாக்கெட்டின் மதிப்பிடப்பட்ட திறனில் 80%-ஐத் தாண்டக்கூடாது. எனவே, பிளக்குடன் கூடிய 240V உள்ளீட்டு AC சார்ஜிங் ஸ்டேஷனின் அதிகபட்ச மின்னோட்டம், 9.6kW திறனுடன், 40A-ஐ மட்டுமே எட்ட முடியும்.

(3)

அமெரிக்கத் தரநிலை AC மின்னேற்றி நிலையத்தின் உள்ளீட்டுப் பக்கத்திற்கான தேவைகளைப் பற்றி விவாதித்த பிறகு, அதன் வெளிப்புறக் கூட்டைத் தவிர்த்துவிட்டு, நேரடியாக வெளியீட்டுப் பக்கத்தைப் பார்ப்போம்.

தகவல் தொடர்பு சார்ஜிங் ஸ்டேஷனின் வெளியீட்டுப் பகுதி மிகவும் எளிமையானது; அதில் துப்பாக்கித் தாங்கியும், அந்தத் தாங்கிக்குப் பொருத்தமான துப்பாக்கி கேபிளும் மட்டுமே உள்ளன.

நீங்கள் அமெரிக்காவில் உள்ள தகவல் தொடர்பு நிலையத்தின் இணையதளத்தைப் பார்த்தால், எந்தவொரு சார்ஜிங் நிலையமும் இரண்டு வகையான கன் சாக்கெட்டுகளை வழங்கும் என்பதைக் காண்பீர்கள்; அவை, SAE J1772 தரநிலையைப் பூர்த்தி செய்யும் TYPE1 இடைமுகம் மற்றும் டெஸ்லா SAE J3400 தரநிலையைப் பூர்த்தி செய்யும் NACS இடைமுகம் ஆகும்.

இரண்டு இடைமுகங்களைக் கொண்ட துப்பாக்கி முனை மற்றும் துப்பாக்கித் தாங்கியின் குறிப்பிட்ட கட்டமைப்பு மற்றும் அளவு விவரங்களை அதற்கான தரநிலைகளில் காணலாம்.

உள்ளமைப்பில், டெஸ்லாவின் NACS இடைமுகத்திற்கும் SAE J 1772-இன் TYPE1 இடைமுகத்திற்கும் இடையே எந்த வேறுபாடும் இல்லை; இரண்டுமே L/N/PE/CP/PP ஆகிய ஐந்து கம்பிகளைக் கொண்டுள்ளன. நிச்சயமாக, டெஸ்லாவின் வடிவமைப்பு மிகவும் புத்திசாலித்தனமானது, ஏனெனில் DC மற்றும் AC ஆகிய இரண்டு இடைமுகங்களும் ஒரே தொகுப்பாகவே உள்ளன.

வட அமெரிக்கத் தொலைத்தொடர்பு அடுக்குச் சந்தையைப் பொறுத்தவரை, வெளியீட்டு மின்னேற்ற இடைமுகம் பழைய பாணியிலான TYPE1 இடைமுகத்திலிருந்து NACS இடைமுகத்திற்கு மாறி வருகிறது, மேலும் எதிர்காலத்தில் அதிகமான கார்கள் டெஸ்லா இடைமுகங்களை ஆதரிக்கத் தேர்ந்தெடுக்கும். TYPE1 இடைமுகங்களைக் கொண்ட ஆரம்பகால AC மின்னேற்ற நிலையங்களால் புதிய NACS-ஐ மின்னேற்றம் செய்ய இயலவில்லை.

நிச்சயமாக, அதிகம் கவலைப்படத் தேவையில்லை, உங்களுக்கு உதவக்கூடிய ஏராளமான அடாப்டர்கள் சந்தையில் உள்ளன.

ஐரோப்பிய தரநிலையான IEC 61851-1:2017-இல் கன் ஹெட் அடாப்டர்கள் கடுமையாகத் தடை செய்யப்பட்டுள்ளன, ஆனால் அமெரிக்காவின் UL 2594-இல் அத்தகைய விதிகள் காணப்படவில்லை. இது சட்டத்தால் தடை செய்யப்படவில்லை, நேரடியாகப் பயன்படுத்தலாம்.

அமெரிக்கத் தரநிலை AC மின்னேற்ற நிலையத்தின் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு தொடர்பான விவரங்கள் இவ்வளவுதான். அடுத்த கட்டுரையில், அதன் “உறையின்” வடிவமைப்பு விவரங்களைப் பகிர்வோம்.