כיצד לפתור את הדילמה הכלל-עולמית של ספקי-כוח בהרכבת קיר באמצעות "להבי" AC הניתנים להחלפה

תקנים טכניים רבים מאוחדים או מותאמים כיום על פני אזורים גדולים ברחבי העולם. לדוגמה, ה-IEC‏ ותקני ה-UL הנלווים מגדירים דרישות רגולטוריות עבור בטיחות במוצרים לצרכנים. תקנים עקביים דומים קיימים עבור התקנים רפואיים. אפילו ספקי כוח AC/DC בסיסיים, החייבים לעמוד בתקני בטיחות וביצועים רבים, מאוחדים מספיק כדי שניתן יהיה למכור דגם ספק-כוח אחד ברחבי העולם.

עם זאת, ישנו תחום אחד שבו מידה כה גבוהה של איחוד תקנים לא קיימת, וגם לא תהיה קיימת: התקע והשקע הפיזי של קו ה-AC המחברים מוצרים קטנים לצרכנים ויחידות רפואיות למתאם AC/DC/הספקת-כוח על הקיר. בשל סיבות היסטוריות, למדינות רבות (ולפעמים אפילו אזורים בתוך אותה מדינה) יש סידור תקע מועדף משלהם, הנקרא בתעשייה "להבים".

כתוצאה מכך, יצרנים של יחידות הספקת-כוח קטנות עם הספק נמוך (<10 וואט) בהרכבת קיר חייבים לספק ולשמור במלאי יחידות הספקת-כוח זהות - למעט הלהבים. זה מסבך את שרשרת האספקה, מגדיל עלויות ומגביר את הסיכון לחוסר זמינות. אפשרות נוספת היא להשתמש במה שנקרא יחידות שולחניות עם כבלי חשמל הניתנים להחלפה במקום הספקת-כוח על הקיר, אך הדבר מגדיל את העלות ואי הנוחות.

מאמר זה יבחן פתרון חדשני לבעיה צנועה אך מתסכלת זו. .GlobTek, Inc מציעה ספקי כוח AC/DC בהרכבת קיר עם להבים הניתנים-להחלפה על ידי המשתמש, כמו גם יחידות שולחניות שניתן להרכיב-מחדש, מה שמאפשר להתאים את תקע הספקת-הכוח על ידי יצרן הציוד המקורי או משתמש הקצה כדי לעמוד בדרישות התצורה המקומיות. תכן חדשני זה זמין עבור מתקנים שבהם כבל חשמל בדיד - קבוע או ניתנת-להסרה - אינו אופציה רצויה או מעשית.

זה עולם מאוחד - או אולי לא

למרות טכנולוגיה וכלכלה גלובלית מאוחדות במידה רבה, ישנם עשרות סידורי להבים סטנדרטיים (המכונים לעתים קרובות באופן לא רשמי התקעים והשקעים שלהם) בשימוש עולמי עבור קו AC בסיסי (איור 1). חלקם סטנדרטיים נרחבים, כמו התקעים עם שניים ושלושה להבים בצפון אמריקה, בעוד שלאחרים יש תחום מוגבל ביותר.

איור 1: כאן מוצגים כמה מסידורי הלהבים הרבים של תקע ושקע המשמשים ברחבי העולם. (מקור התמונה: Gear Patrol)

הסיבות למגוון תצורת הלהבים הזה הן שונות. במקרים מסוימים, זו התוצאה של ניסיון של ספק חשמל מקומי או יצרן מכשירי חשמל להשיג שליטה מסוימת על חיבורים, בין אם לצורך עקביות או נעילת השוק. כמו כן, מערכות חשמל מוקדמות רבות (מקורות ורשת קשורים) היו מאוד מקומיות ושירתו רק אזור קטן ולכן לא היה צורך באחידות.

לא רק סידור הלהבים חשוב, שכן גם מידות הלהבים הן גורם חשוב. במקרים מסוימים, ההבדל בין תצורות הלהב הוא די קטן וכמעט בלתי נראה לעין בלתי-מזוינת. לדוגמה, תקע NEMA 5-15 של צפון אמריקה ותקע JIS C 8303 של יפן נראים אותו הדבר, אבל יש כמה הבדלים קריטיים. בעוד שרוחב הלהבים זהה, אורכי הלהבים שונים (איור 2).

איור 2‏: התקעים עם שלושה להבים של NEMA 5-15‏ של צפון אמריקה ושל JIS C 8303‏ של יפן הם דומים מאד, אך ישנם הבדלים קטנים במידות.

שוני זה מהווה אתגר רציני לספקי מערכות מוזנות-AC וחיבורי החשמל והמתאמים שלהם. עבור מערכות, הפתרון הנפוץ הוא משלוח יחידות עם כבלי קו AC ניתנים-להסרה כדי להתאים לשקע הסטנדרטי הבינלאומי של תקן IEC 60320 C14‏ (איור 3) - הנקרא באופן רשמי Power Entry Module או PEM - שעל המארז או השלדה, ולאחר מכן לשלוח את הכבל המתאים עם היחידה (או שמשתמש הקצה יכול לרכוש אותה באופן מקומי).

איור 3: שקע IEC 60320 C14 נמצא בשימוש נרחב על שלדות והוא מחובר לכבל עם תקע קו AC מתאים בקצה האחד ומחבר תואם בקצה השלדה. (מקור התמונה: .Interpower Corp)

עבור התקנים כגון מחשבים ניידים ומחשבים אישיים, כבל עם תקע IEC 60320 C5‏ ושקע IEC 60320 C6‏ תואם המורכב על השלדה ועל מתאם הספקת-כוח AC‏ הם גם אפשרויות (איור 4). (יש לשים לב שגם ברמה הבינלאומית, זה נקרא לעתים מחבר "מיקי מאוס" בשל צורתו - ללא כוונה לזלזל!)

איור 4: מחבר נפוץ נוסף עבור כבלי AC בינלאומיים ניתנים-להסרה כגון במתאמי הספקת-כוח AC הוא תקע IEC 60320 C5 (משמאל) ושקע IEC 60320 C6 תואם (במרכז); בגלל צורת החתך שלו, מחבר זה נקרא לעתים מחבר "מיקי מאוס" (מימין). (מקורות התמונות: שמאל ומרכז, מוזיאון דיגיטלי של תקעים ושקעים; מרכז, ויקיפדיה)

לחלופין, משתמשי קצה יכולים להשתמש במתאם ניתן להסרה מאותן ערכות "נוסע בינלאומי" נפוצות. עם זאת, הם בדרך כלל באיכות נמוכה יותר, מוזרים, מגושמים ומהווים מטרד עבור שימוש רציני (איור 5).

איור 5: ערכות מתאמים אוניברסליים אלה עשויות להיות שימושיות לנסיעות, אך בדרך כלל אינן מתאימות לרוב המצבים של מתאם להבים של תקע חשמל. (מקור התמונה: CNN)

עם זאת, אף אחד מהפתרונות הללו אינו בר-קיימא או אטרקטיבי עבור מתאמי AC קטנים בעלי הספק נמוך המתחברים ישירות לשקע AC (הנקראים לעתים מתאמים להרכבת קיר). לפיכך, נדרשת כאן חדשנות מסוימת.

גישה טובה יותר: להבים ניתנים להחלפה

במקום לנסות לספק מתאמי AC/DC שונים בהרכבת קיר עבור כל תצורת להבים או להיעזר במתאמים יקרים יותר שאינם בהרכבת קיר עם כבלי AC הניתנים להחלפה על ידי המשתמש, גישה יצירתית יותר היא לשמור על המתאם, אך במקום זאת להציע להבים הניתנים להחלפה בקלות (איור 6).

איור 6: על ידי הצעת מכללי להבים הניתנים להחלפה על ידי המשתמש, ניתן להגדיר בקלות יחידת הספקת-כוח בהרכבת קיר כך שתעבוד עם שקעי AC רבים ברחבי העולם. (מקור תמונה: .GlobTek, Inc)

זה מאפשר לספקים לשאת הרבה פחות פריטי שורה שונים, מכיוון שהם צריכים רק לספק את הלהבים המתאימים - חיבור קטן יותר, קל יותר ופסיבי - לאזור גיאוגרפי נתון. השימוש בלהבים ניתנים-להסרה אינו פוגע בתקינות המכנית או החשמלית. כל היחידות עם להבים ניתנים-להסרה עומדות בכל התקנים הרגולטוריים העולמיים והאזוריים הרלוונטיים לביצועים, בטיחות, נצילות ויכולות.

בנוסף, קיימות יחידות העומדות בתקני Class I או Class II. בספקי כוח Class I, המשתמש מוגן מפני רמות מתח כניסה מסוכנות על ידי לפחות שכבה אחת של בידוד בסיסי ושלדה מוליכה מוארקת. לכל ספקי הכוח Class I חייבת להיות הארקת בטיחות המובאת לשלדה מוליכה חשמלית בספק-הכוח.

לעומת זאת, ספקי כוח Class II מגנים על המשתמש מפני רמות מתח כניסה מסוכנות על ידי לפחות שכבה אחת של בידוד בסיסי, ובנוסף שכבת בידוד משלים או שכבת בידוד מחוזק. הודות לבידוד כפול או מחוזק זה, ספקי כוח IEC Class II אינם נדרשים לחיבור מוליך הארקה בטיחותי - הלהב השלישי במחבר.

דוגמה אחת היא ה-(WR9QD666KRPNG2309(R, מתאם חיצוני AC/DC בהרכבת קיר של 9 וולט, 6 וואט עם כניסה רבת-להבים; להב בודד כלול עם היחידה. יחידת Class I זו בגודל של כ-65 × 42 × 31 מילימטרים (מ"מ) ומצוידת במחבר גליל נקבה בגודל 3.5 × 1.3 × 12.0 מ"מ בקצה כבל יציאת DC סטנדרטי של באורך 183 סנטימטר (ס"מ) (מחברים/אורכים אחרים זמינים כהזמנות אופציונליות) (איור 7).

איור 7: ה-(WR9QD666KRPNG2309(R הוא מתאם בהרכבת קיר Class I המספק 9 וולט ועד 6 וואט במארז קטן ויעיל. (מקור התמונה: .GlobTek, Inc)

עבור יישומי Class II, המתאם בהרכבת קיר חיצוני AC/DC‏ WR9QE500CCPNAIMR6B מספק 12 וולט עם עד 6 וואט/0.5 אמפר (A) (איור 8). כיחידה Class II, היא דורשת רק שני להבים במחבר AC. כבל יציאת DC סטנדרטי הוא כבל באורך 1200 מ"מ עם מחבר גליל נקבה של 5.5 × 2.1 × 11 מ"מ (איור 8).

איור 8: מתאם בהרכבת קיר חיצוני WR9QE500CCPNAIMR6B AC/DC הוא בדירוג Class II ולכן אינו זקוק ללהב הארקה שלישי. (מקור התמונה: .GlobTek, Inc)

עבור יישומי USB וצריכת הספק נמוכה Class II, מתאם WR9QA1200USBNMEDRVB מספק 5 וולט עם עד 6 וואט. שלא כמו מתאמי קיר עם כבל יציאת DC ומחבר, דגם זה כולל שקע USB‏ Type A‏ (איור 9).

איור 9: למתאם WR9QA1200USBNMEDRVB‏ 5 וולט/6 וואט יש מחבר USB‏ Type A‏ ולא כבל ומחבר יציאת DC. (מקור התמונה: .GlobTek, Inc)

הלהבים הניתנים להחלפה עושים את ההבדל

GlobTek מציעה מבחר רחב של להבים הניתנים להסרה/החלפה כדי להתמודד עם המורכבות של תמיכה בתצורות תקע AC ברחבי העולם (איור 10).

איור 10: מבט על כמה מהלהבים המוצעים על ידי GlobTek מראה את האתגר לספק הספקת-כוח "אוניברסלית" להשגת תאימות עולמית. (מקור התמונה: .GlobTek, Inc)

מבט מקרוב על שני להבים שבשימוש נרחב מראה את הפשטות של מכלל הלהבים הנשלפים. המכללים R-NA-3 Changeable Blade T3-NA ו-R-NA-2(R) Changeable Blade T2-NA מיועדים לשימוש בצפון אמריקה עבור יישומי Class I ו- Class II, בהתאמה (איור 11).

איור 11: מכללי להבים עבור צפון אמריקה כוללים גרסות Class I (שמאל) ו- Class II (ימין). (מקור התמונה: .GlobTek, Inc)

התקנה או החלפה של מכלל להבים היא די קלה ואין צורך בכלים. להסרה, בהנחה שכבר יש מכלל להבים במקומו, אגודל או אצבע משמשים כדי לדחוף ולהחזיק את מפתח הנעילה הקפיצי כלפי מטה. לאחר מכן, בעוד מחזיקים את פין הנעילה כלפי מטה, המשתמש מושך את להב ה-AC כדי להסיר אותו. מכלל להבי ה-AC הרצוי פשוט מחליק פנימה עד שהוא נלחץ עם קליק.

סיכום

זה יכול להיות מתסכל ומאתגר עבור ספקים או משתמשי קצה לתמוך בתצורות הלהבים הרבות בעולם של תקעי AC שבשימוש. זה נכון במיוחד עבור מתאמי AC/DC קטנים בהרכבת קיר שאין להם כבל קו ניתן להסרה. אספקת סט מגוון של להבים להתאמה למקומות שונים היא כאב ראש מתמשך, מסובך ויקר. כדי להתגבר על הדילמה הזו, GlobTek מציעה מגוון רחב של מתאמים בהרכבת קיר בהספק נמוך עם מכללי להבים הניתנים להחלפה על ידי המשתמש. היחידות עומדות בכל הדרישות הרגולטוריות הרלוונטיות לבטיחות, ביצועים ואיכות הסביבה.