Entonces, ¿dónde está mi enchufe de pared CC de bajo voltaje?

Sep 17, 2023

¿Cuáles son los sonidos y olores evocadores de tu infancia? ¿Las sensaciones que no notaste en ese momento pero que te hacen retroceder inmediatamente? Para mí, uno de ellos es el ligero olor a resina fenólica de un aparato electrónico de consumo antiguo que se ha calentado; Inmediatamente me siento sentado con las piernas cruzadas sobre la alfombra de nuestra sala, alrededor de 1975.

Hay muchos pequeños avances tecnológicos que han contribuido a este cambio a lo largo de las décadas. Fuentes de alimentación conmutadas, pantallas LCD, integración a gran escala, audio clase D y, por supuesto, la desaparición del tubo termoiónico, por nombrar sólo algunos. El resultado es a menudo que el propio aparato funciona con un voltaje bajo. Donde antes habrías tenido un montón de enchufes compitiendo por tus enchufes, ahora tendrás un montón equivalente de fuentes de alimentación de pared. Incluso aquellos aparatos con cable de red probablemente seguirán conteniendo una fuente de alimentación conmutada en su interior.

La red eléctrica apareció por primera vez en los hogares de los muy ricos en algún momento cercano a finales del siglo XIX. Con el tiempo, evolucionó desde una multitud de voltajes diferentes suministrados como CA o CC hasta los estándares de CA que conocemos hoy. En términos generales, cerca de 120 V a 60 Hz CA en América, cerca de 230 V a 50 Hz CA en la mayoría de los demás lugares. Hay varias razones por las que la CA de alto voltaje se ha convertido en el medio de distribución eléctrica preferido, pero las principales son la facilidad de generación y la resistencia a las pérdidas en la transmisión.

El uso original de esta red eléctrica de alto voltaje era proporcionar iluminación eléctrica brillante, lo que debió parecer mágico a los victorianos acostumbrados a las lámparas de aceite y la luz de gas. A lo largo de los años, a medida que se inventaron los electrodomésticos, evolucionaron el cableado de red y los conectores domésticos a los que todos estamos acostumbrados y, a partir de entonces, todos los electrodomésticos alimentados por la red siguieron esos estándares.

Así que aquí estamos, más de cien años después, con tecnología de conversión de energía del siglo XXI y electrodomésticos de bajo consumo y voltaje, y aún así seguimos usando lo que son esencialmente tomas de corriente del siglo XIX. Disculpe por un minuto, necesito contratar a un hombre para que camine delante de mi carruaje sin caballos con una bandera roja; me voy a conseguir algunas melodías impactantes para mi fonógrafo.

Dado que muchos de los dispositivos que utilizamos hoy en día tienen un bajo consumo de energía y aceptan un bajo voltaje, ¿seguramente es hora de desarrollar un estándar para la distribución de energía de bajo voltaje en el hogar? No para suplir por completo la necesidad de tomas de corriente, después de todo, hay ocasiones en las que 3 KW de grifo son bastante útiles, sino para eliminar la necesidad de todos esos cubos de energía y tal vez permitir el uso de otras fuentes de bajo voltaje si las tiene. . ¿Tiene todavía sentido enviar energía a nuestras casas como en el siglo XIX?

Habrá algunos entre ustedes que se apresurarán a señalar que lo último que necesitamos es otro sistema conector. Y estaría en lo cierto: con décadas de desarrollo a sus espaldas, uno pensaría que la industria de los conectores ya tendría algo para baja tensión y media potencia en su catálogo. El estándar IEC60309, los llamados conectores en forma CEE, tiene, por ejemplo, una variante para 24 V o menos. O hay conectores basados ​​en la conocida serie XLR que podrían ponerse en servicio en esta aplicación. Incluso podrías estar posicionando el USB C para esa función.

Lamentablemente, no hay candidatos que encajen perfectamente. Esas formas CEE de bajo voltaje, por ejemplo, son voluminosas, caras y difíciles de conseguir. Y las muchas variantes de XLR ya tienen muchos usos que no deben confundirse con uno que entrega potencia, por lo que no es un comienzo. Mientras tanto, USB C requiere cables, enchufes y dispositivos activos, sacrificando cualquier pretensión de simplicidad. Es evidente que se necesita algo más.

Por extraño que parezca, tenemos un par de estándares establecidos para tomas de corriente de bajo voltaje. O tal vez debería decir estándares de facto, porque ninguno de ellos está establecido para ese propósito o incluso se adapta bien a él. Simplemente han evolucionado debido a la necesidad y la disponibilidad de puntos de venta, en lugar de ser necesariamente una buena solución.

El conector USB A es nuestro primer estándar existente. Es un puerto de datos en lugar de una fuente de alimentación, pero puede suministrar 10 W de potencia como 5 V a 2 A, por lo que ha evolucionado una existencia separada como conector de alimentación. Puede encontrarlo en las verrugas de las paredes, en los enchufes, en los asientos de los aviones, en los trenes, en los coches y en muchos otros lugares. Y a su vez hay un montón de accesorios alimentados por USB para cuando no lo utilices sólo para cargar tu teléfono, algunos de los cuales no son novedades inútiles. Incluso ha generado una revolución de la energía portátil, con paquetes de baterías de iones de litio con conectores USB como puntos de distribución de energía. Pero 10 W es una cantidad insignificante para más que el tipo de dispositivos portátiles con los que estás acostumbrado a usarlo, y aunque el conector es bastante confiable, no es el más conveniente.

Nuestro otro estándar existente es el enchufe para accesorios del automóvil. 120 W de potencia de 12 V a 10 A es una perspectiva más útil, pero el conector en sí es un desastre. Evolucionó a partir del encendedor de cigarrillos que solía ser equipo estándar en los automóviles, por lo que nunca fue diseñado como un conector de uso general. La popularidad de este conector solo se debe a que no existe una forma alternativa de acceder a la energía del automóvil y, con su enorme cilindro, no resulta conveniente. Lo único que se puede decir es que el enchufe de un accesorio de automóvil tiene suficiente espacio en su interior para albergar algunos dispositivos electrónicos, lo que hace que algunos de sus electrodomésticos sean casi autónomos.

Entonces, habiendo destrozado el estado inadecuado de los conectores de baja tensión existentes, ¿qué sugeriría como solución? Dada una hoja en blanco, ¿cómo distribuiría el bajo voltaje?

Primero, es importante especificar voltajes y corrientes y, por lo tanto, observar el nivel de potencia. Donde se escribe esto, las normas de cableado no se aplican a voltajes inferiores a 50 V, por lo que establece nuestro límite de voltaje superior. Y si bien es tentador elegir un voltaje cerca de la parte superior de ese límite, también tiene sentido quedarse con uno que probablemente sea útil sin necesidad de realizar más conversiones. Entonces, aunque una parte de mí optaría directamente por 48 V, yo me quedaría con los familiares 12 V.

Si nos fijamos en nuestro estándar actual de 12 V, el enchufe para accesorios del automóvil ofrece 120 W, lo que debería ser suficiente para la mayoría de aparatos e iluminación de bajo voltaje. Por lo tanto, 12 V a 10 A por enchufe es un compromiso razonable, incluso si el enchufe del automóvil no lo es. Por lo tanto, necesitamos encontrar un enchufe más aceptable y, dado que un máximo de 10 A no es una corriente enorme, no debería ser demasiado difícil imaginar uno. Si tuviera un fabricante de enchufes y tomas a mi disposición y estuviera dispuesto a ignorar la caricatura XKCD anterior, comenzaría con un conjunto de pines bastante convencional, no muy diferente al conector de forma CEE anterior pero sin la robustez industrial, e incorporaría un fusible. para proteger el cable del aparato del fuego. Esos hábitos británicos de enchufes de red BS1363 con fusibles son difíciles de eliminar. En el marco del enchufe probablemente también incorporaría un regulador de 5 V para una salida USB.

Sin embargo, no queremos reemplazar una gran cantidad de verrugas en la pared con una gran cantidad de cajas de fuentes de alimentación conmutadas. El objetivo de los enchufes que se describen aquí es eliminar otra parafernalia, no solo suministrar energía. Claramente se requiere algún tipo de cableado. En este punto, hay que considerar la topología: ¿habrá un cable por enchufe y, de no ser así, cuántos enchufes irán en un cable? Si lo primero, entonces un flex aislado de 16 A desde nuestro punto de distribución con un solo fusible de 10 A por cable sería suficiente con suficiente margen para permitir tendidos de cable sensatos, mientras que si es lo último, entonces se requeriría algo más sustancial. Existen productos de barras colectoras de cobre con aislamiento flexible de la industria de iluminación doméstica de bajo voltaje que serían suficientes, por ejemplo.

Esta ha sido una perorata épica, un manifiesto personal por así decirlo, para un futuro con tomas de corriente un poco más seguras y convenientes. De alguna manera, no espero que surja un sistema de distribución doméstica de bajo voltaje como este en el corto plazo, aunque puedo seguir teniendo esperanzas.

Su visión de la distribución de energía de bajo voltaje puede diferir de la mía; por ejemplo, puede incluir algún elemento inteligente que yo he evitado. Quizás incluso seas un entusiasta de la tensión de red. Por favor, háganos saber en los comentarios.