He passat la major part de dues dècades cablejant panells de control industrials, i si hi ha una cosa que he après, és que cada minut que passo lluitant contra un terminal de cargol tossut és un minut perdut. Quan vaig conèixer per primera vegadaBlocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN, Jo era escèptic: com podia ser que un mecanisme de subjecció de ressort fos tan fiable com una connexió de cargol correctament apretada? Dotze anys i centenars de panells després, sóc un convers i vull explicar-vos exactament per què el bloc de terminals d'inserció automàtica de 1000 V és ara la meva especificació predeterminada per a qualsevol panell de control on el voltatge del sistema superi els 400 V.

En aquest article, tractaré els fonaments de la tecnologia de blocs de terminals push-in, per què és important la classificació de 1000 V en entorns industrials, el procés de cablejat sense eines pas a pas, com seleccionar el bloc adequat per al disseny del vostre panell i els estàndards pertinents que regeixen aquests components. Tant si sou un enginyer elèctric que especifica components del panell com un constructor de panells que vol millorar el rendiment, crec que aquí trobareu alguna cosa útil.

Què és un bloc de terminals d'inserció en carril DIN?

UnBloc de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN és un dispositiu de connexió elèctrica que es munta en un carril DIN estandarditzat (normalment de 35 mm × 7,5 mm o 35 mm × 15 mm) i utilitza un mecanisme de molla per assegurar les insercions de cables sense necessitat d'un tornavís. El disseny d'inserció a pressió presenta un petit port d'inserció adjacent a la brida de molla: es pela el cable, s'insereix directament al port i la molla subjecta automàticament el conductor. Per alliberar el cable, s'utilitza una petita eina d'alliberament o un tornavís per accionar el mecanisme d'alliberament adjacent al port d'inserció.

La distinció clau respecte a la tradicionalblocs de terminals de brida de cargol és el mecanisme de subjecció de ressort. En un bloc de subjecció de cargol, el cable es fixa estrenyent un cargol que es fixa al conductor. Amb el temps, la vibració i els cicles tèrmics poden fer que les connexions de cargol s'afluixin, un mode de fallada conegut en entorns industrials. Els terminals de ressort a pressió eliminen aquest mecanisme de fallada perquè la molla aplica una pressió de contacte constant independentment de les condicions tèrmiques i no hi ha cap cargol per afluixar.

Ningbo J-Guang Electronics, un fabricant fundat el 2010 especialitzat en blocs de terminals i connectors, produeix una gamma de Blocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN incloent-hi la sèrie JGTD i els tipus de connectors PCT-211 que he especificat en múltiples projectes de panells de control. La seva fàbrica ha superat la certificació de gestió de qualitat ISO 9001:2008 i els seus productes tenen les homologacions SGS, ROHS, REACH, CE, CQC i UL, cosa que em dóna confiança quan especifico aquests components per a panells d'exportació que han de complir els requisits de compliment internacional.

Comprensió de la classificació de 1000 V: per què és important per als panells de control industrials

La tensió nominal d'un bloc de terminals és la tensió màxima que el dispositiu pot suportar amb seguretat en condicions de prova definides. En els panells de control industrials, els nivells de tensió varien significativament segons l'aplicació:

• 24V CC / 24V CA: Circuits de nivell de senyal, cablejat de sensors, mòduls d'E/S de PLC. Un bloc de terminals amb una tensió nominal de 600 V és més que suficient.
• 230V / 400V CA: Alimentadors de motor estàndard, distribució d'energia dins del panell. Aquesta és la tensió de funcionament més comuna per a panells industrials, i un bloc amb una classificació de 600V a 1000V és apropiat.
• 480 V CA: Accionaments de motors d'alta potència, grans servoamplificadors. A aquest nivell de tensió, els requisits de distància entre conductors i de distància lliure esdevenen significatius, i sempre especifico una tensió mínima de 1000 V.
• 690V CA: Arrancadors de motors industrials pesants, interconnexions de barres col·lectores. Aquí és on la classificació de 1000 V esdevé essencial: qualsevol valor per sota de 1000 V pot comportar descàrregues parcials i fallades de seguiment durant la vida útil del panell.

ElClassificació de 1000 V proporciona un marge de seguretat d'aproximadament un 45% per sobre de la tensió de funcionament de 690 V que representa el límit superior de la distribució trifàsica industrial estàndard. Aquest marge no és arbitrari: té en compte els transitoris de tensió, els corrents màxims d'irrupció i l'efecte acumulat de la descàrrega parcial en ambients contaminats o humits. El Norma IEC 61076-2-101:2012 per a connectors circulars M12 utilitzats en la mesura i el control de processos industrials defineix els requisits d'interfície del connector que complementen la tensió nominal pròpia del bloc de terminals, concretament, les distàncies de filtració, les distàncies de seguretat i la coordinació d'aïllament que determinen la tensió nominal de qualsevol interfície elèctrica connectoritzada al panell de control.

Una cosa que sempre comprovo: la tensió nominal s'ha d'indicar al temperatura ambient a la qual funcionarà el panell. Molts fabricants de blocs de terminals publiquen les classificacions de voltatge a 23 °C, però a 55 °C de temperatura ambient (comú en tancaments industrials segellats), pot ser necessari reduir la classificació de voltatge entre un 10% i un 20%. Les fitxes tècniques de J-Guang solen incloure una corba de reducció de potència, i m'asseguro de comprovar-la amb les condicions reals del lloc abans de finalitzar la selecció dels components.

Cablejat sense eines: el procés de connexió a pressió pas a pas

El procés per cablejar un bloc de terminals d'inserció ràpida és senzill i, després de les primeres dotzenes de connexions, la majoria dels cablejadors de panells ho troben més ràpid que la subjecció amb cargol. Aquest és el procés que ensenyo a cada construcció de panells:

Pas 1: Seleccioneu la mida de cable correcta

Els blocs de terminals d'inserció automàtica estan classificats per a calibres de cable específics. Per als blocs de terminals d'inserció automàtica per a carril DIN de la sèrie PCT-211 de J-Guang, la classificació típica cobreixconductors sòlids de 0,5 mm² a 2,5 mm² i conductors trenats de 0,5 mm² a 2,5 mm² amb ferrules. Sempre verifico la longitud exacta del cable a partir de la fitxa tècnica del fabricant, ja que alguns blocs d'inserció no accepten conductors de fil fi (Classe 5 o Classe 6) sense ferrules; el mecanisme de ressort pot comprimir els fils fins i reduir la pressió de contacte amb el temps.

Pas 2: Peleu el cable a la longitud correcta

La profunditat d'inserció (la longitud del conductor nu que cal inserir) normalment es marca a la carcassa del bloc de terminals o s'indica a la fitxa tècnica. Per a la majoria de blocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN, la longitud del desdoblament és de 8 mm a 12 mmFaig servir un pelador de cables ajustable ajustat a la longitud exacta del bloc específic que estic cablejant, i verifico la longitud del pelador en cada lot de cables nou al començament de cada torn. Un pelador massa curt provoca una profunditat d'inserció insuficient i una connexió d'alta resistència; si és massa llarg, el conductor exposat sobresurt més enllà de la carcassa, creant un perill de descàrrega elèctrica.

Pas 3: Inseriu el cable (no cal cap eina)

Per a conductors sòlids i conductors trenats correctament ferrulats, la inserció és realment sense eines. Agafo el cable amb una mà, insereixo l'extrem pelat en posició vertical al port d'inserció i empenyo fins que sento que la resistència de la molla s'allibera quan el cable s'assenta a la brida. El mecanisme de molla subjecta el cable amb una força de contacte típicament de 8 N a 15 N per contacte, suficient per fixar el cable sense danyar els fils del conductor. Com que no hi ha cap cargol per girar ni cap especificació de parell per verificar, la qualitat de la connexió és consistent independentment de qui cablegi el panell.

Pas 4: Verificar la connexió

Després de la inserció, faig una prova d'estirada suau de cada cable: estiro amb una força d'aproximadament 5 N a 10 N per confirmar que la molla de subjecció està activada. Segons la meva experiència, una connexió a pressió correcta no es desenganxarà amb una manipulació normal. Si un cable es treu amb una força lleugera, vol dir que el calibre del cable està al límit del rang nominal del bloc o que la longitud del pelat era insuficient.

Pas 5: Alliberament (quan calgui)

Per alliberar un cable d'un terminal d'inserció, inseriu un tornavís petit de punta plana (normalment d'una amplada de fulla de 2,0 mm a 2,5 mm) al port d'alliberament adjacent al port d'inserció, empenyo cap a dins per accionar la molla d'alliberament i, simultàniament, estiro el cable cap a fora. L'acció d'alliberament triga uns 2 segons per connexió, cosa que encara és significativament més ràpida que afluixar un terminal de cargol, cosa que requereix que el tornavís es reposicioni i es torni a estrènyer en tornar a connectar.

Comparació entre la brida d'inserció i la de cargol: quan triar cadascuna

He utilitzat ambdues tecnologies àmpliament, i l'elecció entre la fixació a pressió i la de cargol no sempre és senzilla. Aquí teniu la meva comparació pràctica basada en l'experiència de camp:

• Velocitat de cablejat: El cablejat a pressió guanya clarament. En estudis de temps controlat que he dut a terme, el cablejat a pressió és de mitjana entre un 30% i un 40% més ràpid per connexió un cop el cablejador està format. L'avantatge és més pronunciat per a conductors sòlids i cables trenats amb ferrules, que són exactament els tipus de cable més comuns en el cablejat de panells de control industrials.
• Fiabilitat de la connexió: Les brides de ressort d'inserció són resistents a les vibracions i mantenen una pressió de contacte constant mitjançant cicles tèrmics. Les connexions de brida de cargol es poden afluixar amb el temps si no s'apreten correctament. Com que no puc garantir que tots els panells construïts per un contractista extern tinguin una verificació de parell adequada, prefereixo l'inserció per a panells que experimentaran vibracions contínues o cicles tèrmics, que és la majoria d'aplicacions industrials.
• Compatibilitat del tipus de cable: Els terminals de brida de cargol accepten una gamma més àmplia de tipus de cable, inclosos els conductors de fil fi sense ferrules. Els blocs d'inserció a pressió requereixen ferrules al cable trenat en molts casos. Per a panells que utilitzen molts conductors flexibles de classe 5 o classe 6 sense ferrules, la brida de cargol pot ser l'opció més pràctica.
• Modificació del camp: La brida de cargol és la millor opció: en condicions de treball on els tècnics poden modificar un panell amb eines limitades, gairebé sempre es disposa d'un tornavís, mentre que potser no hi haurà una eina d'alliberament a pressió. Jo especifico la brida de cargol per a connexions cablejades en treball en panells on preveig modificacions freqüents.
• Cost: Els blocs de terminals d'inserció ràpida solen costar entre un 10% i un 30% més per bloc que les versions equivalents amb brida de cargol. Per a un panell amb 200 connexions, això podria afegir entre 200 i 500 dòlars en cost de material, una prima raonable pels avantatges de velocitat de cablejat i fiabilitat.

Estàndards que regeixen els blocs de terminals de carril DIN: IEC 61076-2-101 i UL 486A-486B

Quan especifico blocs de terminals per a panells de control industrials que s'enviaran internacionalment, sempre verifico la cobertura de les normes aplicables. Dues normes són particularment rellevants per als blocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN:

El Norma IEC 61076-2-101:2012 defineix els requisits del producte per als connectors circulars M12 utilitzats en la mesura i el control de processos industrials. Tot i que aquesta norma s'aplica específicament als connectors de sensors i actuadors, els seus requisits de distància de dispersió i distància de separació, els principis de coordinació de l'aïllament i les metodologies de prova són àmpliament referenciats en la indústria dels connectors industrials en general. La norma especifica connectors fixos i lliures amb mecanismes de bloqueig de cargol, amb diàmetres de contacte de 0,6 mm, 0,76 mm, 0,8 mm i 1,0 mm en diverses configuracions de codificació que eviten l'acoblament creuat entre tipus de connectors incompatibles.

El Normes UL 486A-486B cobreix els connectors de cable utilitzats en instal·lacions elèctriques i és el principal estàndard al qual fa referència UL a l'hora de certificar blocs de terminals per al mercat nord-americà. Per als blocs de terminals que porten la marca UL, el compliment de la norma UL 486A-486B significa que el bloc ha estat provat per a la capacitat de càrrega de corrent, la retenció segura del cable sota tensió mecànica i l'augment de temperatura sota càrrega. Quan especifico blocs de terminals per a l'exportació als mercats nord-americans o per a panells OEM que s'incorporaran a equips certificats segons les normes UL, només considero els blocs que porten la certificació UL 486A-486B: és la manera més ràpida de verificar que el bloc compleix els requisits de seguretat reconeguts.

Selecció del bloc de terminals d'inserció a ràdio DIN adequat per al vostre panell

Basant-me en la meva experiència especificant i utilitzant blocs de terminals encaixables per a carril DIN en centenars de panells de control industrials, aquí teniu la llista de comprovació de selecció que faig servir per a cada projecte:

• Voltatge nominal: Mínim 1000 V CA per a qualsevol panell que funcioni per sobre de 400 V CA; 600 V CA és acceptable per a panells de nivell de senyal i baixa potència.
• Classificació actual: Coincideix amb el corrent continu màxim del conductor protegit, normalment 10 A, 16 A, 24 A o 32 A per a blocs de terminals de carril DIN estàndard. Redueix la potència en un 15 % si la temperatura ambient dins de la carcassa supera els 45 °C.
• Gamma de mida de cable: Confirmeu que el bloc accepti els calibres de cable utilitzats al vostre panell. L'acceptació de cables sòlids, trenats amb ferrula i de fils fins s'ha de verificar per separat.
• Nombre de nivells: Els blocs d'un sol nivell són els més senzills; els blocs de dos nivells estalvien espai al carril DIN, però són més complexos de cablejar i solucionar problemes. Prefereixo un sol nivell per a la majoria de panells estàndard i un de dos nivells per a panells amb espai limitat.
• Tipus de connexió: Encaixable a pressió per a noves construccions (cablejat més ràpid); amb brida de cargol o endollable per a panells modificats in situ.
• Certificacions requerides: CE per als mercats de la UE, UL 486A-486B per a Amèrica del Nord, ROHS i REACH per al compliment de les normes mediambientals.
• Accessoris: Topalls de carril DIN, plaques de separació entre grups de tensió, barres de connexió per a connexions de bus, etiquetes de marcatge per a la identificació de circuits.

Errors comuns d'instal·lació i com evitar-los

Amb els anys, he vist els mateixos errors repetidament en panells que utilitzen blocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN. Aquests són els que tracto a cada sessió informativa de preproducció amb l'equip de construcció de panells:

• Ús del tipus de cable incorrecte: Els conductors de fil fi de classe 5 o classe 6 inserits sense ferrules poden crear connexions d'alta resistència o afluixar-se amb el temps. M'asseguro que l'especificació del cablejat indiqui clarament els requisits de ferrules per al cable trenat i verifico que les ferrules siguin presents durant la inspecció durant el procés.
• Longitud de tira incorrecta: Massa curt i la connexió no és fiable; un conductor massa llarg i exposat crea un perill per a la seguretat. Configuro els pelacables amb les especificacions exactes per al bloc de terminals que s'utilitza i comprovo la configuració al començament de cada torn.
• Nivells de tensió de mescla sense plaques de partició: Quan s'utilitzen blocs de terminals de diversos nivells amb diferents tensions una al costat de l'altra, la placa de separació entre els grups de tensions és essencial per mantenir la tensió nominal. Sempre especifico plaques de separació a cada límit del grup de tensions.
• Sobreinserció de diversos cables en un sol port: La majoria de blocs de terminals d'inserció automàtica estan dissenyats per a un sol cable per port. Inserir dos cables per compartir una connexió crea una connexió poc fiable i infringeix la certificació UL486A-486B. Per a connexions compartides, utilitzo una barra de pont o un punt d'empalmament separat.
• Oblidar-se d'accionar el mecanisme d'alliberament: Intentar estirar un cable sense deixar anar primer la brida de ressort corre el risc de danyar el bloc. M'asseguro que tots els cablers entenguin i segueixin el procediment d'alliberament en dos segons.

Conclusió

Els blocs de terminals d'inserció ràpida per a carril DIN amb una tensió nominal de 1000 V són l'opció adequada per a la majoria de panells de control industrials que funcionen a 400 V CA i superiors, ja que ofereixen la combinació d'alta tensió nominal, fiabilitat de la brida de ressort resistent a les vibracions i velocitat de cablejat sense eines que simplement no està disponible en les alternatives de brida de cargol. La tensió nominal de 1000 V proporciona un marge de seguretat significatiu per sobre de les tensions de funcionament industrials de 690 V, i la tecnologia de brida de ressort elimina el mode de fallada per afluixament del cargol que és endèmic en els terminals de brida de cargol en funcionament industrial continu.

Quan selecciono els blocs de terminals d'inserció automàtica per a un panell nou, verifico el compliment de la norma de connectors IEC 61076-2-101 pel que fa als requisits de distància i distància lliure, i insisteixo en la certificació UL 486A-486B per a qualsevol panell que es dirigeixi als mercats nord-americans. Els requisits de compatibilitat dels cables, concretament el requisit de la fèrula per als conductors trenats, són el detall d'especificació que més sovint es passa per alt, per la qual cosa sempre els abordo explícitament a la norma de cablejat del projecte. Amb l'especificació i la instal·lació adequades, els blocs de terminals d'inserció automàtica ofereixen temps de construcció de panells més ràpids i connexions a llarg termini més fiables que les alternatives de brida de cargol, per la qual cosa els he convertit en la meva opció per defecte per a nous projectes de panells de control industrial.

Contacteu-nos - J-GUANG