A fali tápegységek világszerte történő használatának megoldása cserélhető villásdugókkal

Mára számos műszaki szabványt egységesítettek vagy harmonizáltak a világ összes nagy régiójában. Az IEC és a hozzájuk kapcsolódó UL szabványok például a fogyasztói termékekre vonatkozó biztonsági előírásokat határozzák meg. Hasonló következetes szabványok léteznek a gyógyászati eszközökre is. Alapvetően még a hálózati tápegységek is, amelyeknek számos biztonsági és teljesítményszabványnak kell megfelelniük, kellően egységesek ahhoz, hogy egyetlen tápegységtípust világszerte lehessen értékesíteni.

Van azonban egy terület, ahol nincs és várhatóan nem is lesz ilyen nagyfokú egységesítés: ezek a váltakozó áramú hálózatok csatlakozódugói és aljzatai, amelyek segítségével a kis fogyasztási cikkek és a kis méretű gyógyászati készülékek hálózati fali adaptereit (a magyar nyelvben az adapter megnevezés terjedt el, holott ezek valójában tápegységek) a váltakozó áramú hálózathoz lehet csatlakoztatni. Történelmi okok miatt sok országban (és néha még az országon belüli egyes régiókban is) megvan a dugók és aljzatok saját előnyben részesített érintkezőelrendezése. Ezeket az érintkezőket szaknyelven villáknak, a dugókat villásdugóknak nevezik.

Emiatt a kis méretű és kis teljesítményű (10 W alatti) fali adapterek forgalmazóinak több olyan adaptertípust kell készleten tartaniuk és szállítaniuk, amelyek egyébként – a dugó villakiosztásától eltekintve – teljesen azonosak. Ez bonyolítja az ellátási láncot, és növeli a költségeket, valamint az áruhiány kockázatát. Egy másik lehetőség a fali adapterek helyett úgynevezett asztali adapterek vagy tápegységek használata cserélhető tápkábelekkel, de ez is növeli a költségeket és a kényelmetlenséget.

Ez a cikk egy újszerű megoldást mutat be erre a látszólag nem súlyos, de mégis idegesítő problémára. A GlobTek, Inc. fali hálózati tápegységeket kínál csereszabatos, a felhasználó által cserélhető villásdugókkal, valamint átalakítható asztali egységeket. Ezzel lehetővé válik, hogy a tápegység csatlakozóját a gyártó vagy a végfelhasználó a villásdugó cseréjével átalakíthassa a helyi villaelrendezési módnak megfelelőre. Ez az újszerű megoldás olyan tápegységekhez használható, ahol a külön – állandó vagy eltávolítható – tápkábel nem kívánatos vagy nem praktikus megoldás.

Ez egy egységes világ – vagy talán mégsem

A világszerte nagymértékben összehangolt technika és gazdaság ellenére a világon több tucat szabványos villaelrendezés (a hétköznapi használatban gyakran (villás)dugóknak vagy dugaszoknak, illetve aljzatoknak vagy konnektoroknak nevezik őket) létezik a helyi váltakozó áramú hálózatokban (1. ábra). Némelyek széles körben szabványosítottak, mint például a két- és háromvillás dugók Észak-Amerikában, míg másokat csak nagyon kis területeken használnak.

1. ábra: Az ábrán a világszerte használt számos villásdugó és annak megfelelő aljzat villaelrendezései közül látható néhány (ábra: Gear Patrol)

A villaelrendezések sokféleségének okai eltérőek. Néhány esetben ez annak az eredménye, hogy a helyi áramszolgáltató vagy készülékgyártó megpróbálta valamilyen módon saját kezében tartani a csatlakozási lehetőségeket, akár a következetesség, akár a piac lezárása érdekében. Emellett sok korai energiaellátó rendszer (az áramforrások és a kapcsolódó hálózat) erősen az adott helyre koncentrálódott, és csak egy kis régiót szolgált ki, így nem volt szükség egységes csatlakozókialakításra.

Nemcsak a villák elrendezése számít, ugyanis azok méretének is van jelentősége. Egyes esetekben a villaelrendezések közötti különbség igen kicsi, szabad szemmel szinte láthatatlan. Például az észak-amerikai NEMA 5-15 dugó és a japán JIS C 8303 dugó egyformának tűnik, mégis van köztük néhány lényeges különbség. Míg a villák szélessége egyforma, a hosszuk eltérő (2. ábra).

2. ábra: A szabványos észak-amerikai NEMA 5-15 és a japán JIS C 8303 háromvillás dugók nagyon hasonlóak, de a méreteikben vannak kisebb eltérések (kép: Interpower Corp.)

Ez a változatosság komoly kihívást jelent a váltakozó áramról működő rendszereknek, valamint azok hálózati csatlakozóinak és adaptereinek gyártói számára. A rendszerek esetében az általános megoldás az, hogy az egységeket cserélhető váltakozó áramú hálózati kábelekkel szállítják, amelyek a szekrényen vagy a házon elhelyezett szabványos nemzetközi IEC 60320 C14 aljzatba (3. ábra) – hivatalos nevén áramellátó modulba (PEM, power entry module) – illeszkednek, és az egységet a megfelelő váltakozó áramú hálózati dugóval ellátott kábellel szállítják (vagy a végfelhasználó helyben megvásárolhatja azt).

3. ábra: Az IEC 60320 C14 csatlakozóaljzatot széles körben használják a készülékházakon, és olyan kábelt adnak hozzá, amelynek egyik végén egy megfelelő váltakozó áramú hálózati dugó, a készülékház felőli végén pedig az ezen aljzatba illeszkedő dugó található (kép: Interpower Corp.)

Egyes készülékek, például a hordozható és asztali számítógépek esetében IEC 60320 C5 dugóval ellátott kábel és az ahhoz illeszkedő, a hálózati adapter vagy tápegység házába szerelt IEC 60320 C6 csatlakozóaljzat is elterjedt (4. ábra). (Megjegyzendő, hogy ezt a csatlakozót a világ sok országában gyakran Mickey egér-csatlakozóként emlegetik a formája miatt – nem a tiszteletlenség jeleként.)

4. ábra: Egy másik elterjedt csatlakozó a nemzetközi, cserélhető váltakozó áramú kábelekhez, például a hálózati adapterekhez és tápegységekhez az IEC 60320 C5 dugó (balra) és a hozzá illeszkedő IEC 60320 C6 csatlakozóaljzat (középen). Keresztmetszetének alakja miatt ezt a csatlakozót gyakran nevezik Mickey egér-csatlakozónak is (jobbra) (kép: balra és középen: Digital Plug and Socket Museum (Digitális dugó- és aljzatmúzeum, jobbra: Wikipedia)

Alternatív megoldásként a végfelhasználók használhatnak valamilyen cserélhető adaptert a mindenütt beszerezhető „nemzetközi utazókészletekből”. Ezek azonban általában gyengébb minőségűek, kényelmetlenek, terjedelmesek, formátlanok és összességében kellemetlenek a komolyabb használathoz (5. ábra).

5. ábra: Ezek az univerzális adapterkészletek utazáskor hasznosak lehetnek, de általában alkalmatlanok a legtöbb hálózati csatlakozódugó-adapter helyzet megoldására (kép: CNN)

Ezek közül a megoldások közül azonban a közvetlenül a hálózati aljzatba csatlakoztatható, kis teljesítményű hálózati adapterek (gyakran fali adapter néven emlegetik őket) esetében egyik sem életképes vagy vonzó megoldás. Ezért itt némi újításra van szükség.

Egy jobb megoldás: cserélhető villásdugók

Ahelyett, hogy megpróbálnánk minden egyes villaelrendezéshez különböző hálózati fali adaptereket szállítani, vagy a felhasználó által cserélhető hálózati kábelekkel használható drágább nem fali adapterekhez folyamodnánk, ötletesebb megoldás az adapter megtartása, a fentiek helyett könnyen cserélhető villásdugókat kínálva (6. ábra).

6. ábra: A felhasználó által cserélhető villásdugók révén egyetlen fali tápegység könnyen kialakítható úgy, hogy a világ számos hálózati fali aljzatával használni lehessen (kép: GlobTek, Inc.)

Ez lehetővé teszi a forgalmazók számára, hogy sokkal kevesebb külön termékcsaládot tartsanak raktáron, mivel csak a megfelelő villásdugókat – kisebb, könnyebb, passzív tartozékot – kell egy adott régióba szállítaniuk. A cserélhető villásdugók használata nem veszélyezteti az adapter mechanikai vagy villamos szempontból való módosításmentességét. A cserélhető villásdugókkal ellátott összes egység megfelel a teljesítményre, biztonságra, hatásfokra és képességekre vonatkozó valamennyi világszintű és helyi szabályozási előírásnak.

Ezen túlmenően beszerezhetőek olyan egységek is, amelyek megfelelnek az I. vagy II. osztályra vonatkozó előírásoknak. Az I. osztályú tápegységekben a felhasználót legalább egy réteg alapszigetelés és egy földelt, vezető váz védi a veszélyes bemenőfeszültség-szintektől. Minden I. osztályú tápegységet el kell látni védőföldeléssel, amelyet a tápegység villamosan vezető vázára kell rákötni.

Ezzel szemben a II. osztályú tápegységek legalább egy réteg alapszigeteléssel, valamint egy réteg kiegészítő szigeteléssel vagy egy réteg megerősített szigeteléssel védik a felhasználót a veszélyes bemenőfeszültség-szintektől. Ennek a kettős vagy megerősített szigetelésnek köszönhetően az IEC II. osztályú tápegységeket nem kell védőföldvezetős csatlakozással – a csatlakozó harmadik villája – ellátni.

Ilyen például a WR9QD666KRPNG2309(R), egy 9 V-os, 6 W-os hálózati külső fali adapter, cserélhető villásdugós bemenettel. A készülékhez alapfelszereltségként egyetlen villásdugó tartozik. Ez az I. osztályú egység nagyjából 65 mm × 42 mm × 31 mm méretű, és a körülbelül 180 cm-es szabványos egyenáramú kimenőkábel végén egy 3,5 mm × 1,3 mm × 12,0 mm-es hüvelyes csatlakozódugóval van ellátva (másféle csatlakozók és más hosszúságú kábelek külön rendelhetőek) (7. ábra).

7. ábra: A WR9QD666KRPNG2309(R) egy I. osztályú, fali adapter, amely 9 V-ot szolgáltat akár 6 W teljesítménnyel kicsi, jó hatásfokú tokban (ábra: GlobTek, Inc.)

II. osztályú berendezésekhez a WR9QE500CCPNAIMR6B külső hálózati fali adapter 12 V feszültséget szolgáltat 6 W teljesítményig és 0,5 A áramerősségig (8. ábra). Mivel II. osztályú egység, a váltakozó áramú csatlakozón csak két villára van szükség. Az egyenáramú kimenet normál kábelezése egy 120 cm hosszú kábel egy 5,5 mm × 2,1 mm × 11 mm-es hüvelyes csatlakozódugóval (8. ábra).

8. ábra: A WR9QE500CCPNAIMR6B hálózati külső fali adapter II. osztályú, így nincs szükség harmadik – védőföldelő – villára (kép: GlobTek, Inc.)

Az USB-csatlakoztatású és kis fogyasztású II. osztályú készülékek számára a WR9QA1200USBNMEDRVB adapter 5 V-ot szolgáltat legfeljebb 6 W teljesítmény mellett. Az egyenáramú kimenőkábellel és azon lévő csatlakozóval szerelt fali adapterekkel ellentétben ez az eszköz USB-A aljzattal van ellátva (9. ábra).

9. ábra: Az 5 V/6 W-os WR9QA1200USBNMEDRVB adapter USB-A aljzattal van ellátva, nem egyenáramú kimenőkábellel és azon lévő csatlakozóval (kép: GlobTek, Inc.)

A cserélhető villásdugók jelentik a különbséget

A GlobTek a cserélhető villásdugók széles választékát kínálja, hogy a világ sokféle váltakozó áramú csatlakozójának villaelrendezését tudja támogatni (10. ábra).

10. ábra: A GlobTek által kínált villásdugók egy részét látva megérthetjük, hogy mekkora kihívást jelent az „egyetemes” világméretű kompatibilitás elérése (kép: GlobTek, Inc.)

Ha közelebbről megvizsgálunk két széles körben használt villaelrendezést, megérthetjük a cserélhető villásdugók egyszerűségét. A T3-NA típusú R-NA-3 cserélhető villásdugó és a T2-NA típusú R-NA-2(R) cserélhető villásdugó Észak-Amerikában használható az I., illetve II. osztályú készülékekhez (11. ábra).

11. ábra: Az Észak-Amerikában használható villásdugóknak van I. osztályú (balra) és II. osztályú (jobbra) változatuk is (kép: GlobTek, Inc.)

A villásdugó beépítése és cseréje meglehetősen egyszerű, nincs hozzá szükség szerszámokra. Az eltávolításhoz – feltéve, hogy a villásdugó már a helyén van – egy ujjal lefelé kell nyomni a rugós reteszt, és úgy kell tartani. Ezután a rögzítőcsapot lefelé nyomva tartva meg kell húzni a váltakozó áramú villásdugót az eltávolításhoz. A kívánt új váltakozó áramú villásdugó egyszerűen a helyére csúszik, majd a helyére kattan.

Összegzés

A gyártók, a forgalmazók és a végfelhasználók számára idegesítő lehet és gondot jelenthet a világszerte használt sokféle hálózatidugó-elrendezés támogatása. Ez különösen igaz a kis méretű váltakozó áramú fali adapterek esetében, amelyek nem cserélhető hálózati kábellel vannak ellátva. A különböző országok konnektoraival való kompatibilitás érdekében a sok különféle villásdugó szállítása folyamatos, bonyolult és költséges gondot jelent a gyártóknak. Ennek a problémának a megoldására a GlobTek kis fogyasztású fali adapterek széles választékát kínálja a felhasználó által cserélhető villásdugókkal. Ezek a készülékek megfelelnek az összes vonatkozó és alkalmazandó biztonsági, teljesítményre vonatkozó és környezetvédelmi előírásnak.