Pasei a maior parte de dúas décadas cableando paneis de control industriais e, se hai algo que aprendín, é que cada minuto que pasei loitando contra un terminal de parafuso teimudo é un minuto perdido. Cando me atopei por primeira vezBloques de terminais de inserción rápida para carril DIN, Eu era escéptico: como podía un mecanismo de abrazadera de resorte ser tan fiable como unha conexión de parafuso axustada correctamente? Doce anos e centos de paneis despois, son un converso e quero explicarvos exactamente por que o bloque de terminais de inserción rápida de 1000 V é agora a miña especificación predeterminada para calquera panel de control onde a tensión do sistema supere os 400 V.

Neste artigo, vou abordar os fundamentos da tecnoloxía de bloques de terminais de inserción rápida, por que é importante a clasificación de 1000 V en contornas industriais, o proceso de cableado sen ferramentas paso a paso, como seleccionar o bloque axeitado para o deseño do teu panel e as normas relevantes que rexen estes compoñentes. Tanto se es un enxeñeiro eléctrico que especifica compoñentes de paneis como un construtor de paneis que busca mellorar o rendemento, creo que atoparás algo útil aquí.

Que é un bloque de terminais de inserción a presión para carril DIN?

UnhaBloque de terminais de inserción rápida para carril DIN é un dispositivo de conexión eléctrica que se monta nun carril DIN estandarizado (normalmente de 35 mm × 7,5 mm ou 35 mm × 15 mm) e usa un mecanismo de resorte para asegurar as insercións de cables sen necesidade dun desaparafusador. O deseño de inserción a presión presenta un pequeno porto de inserción adxacente á abrazadera de resorte: pela o cable, insírese directamente no porto e o resorte agarra automaticamente o condutor. Para liberar o cable, úsase unha pequena ferramenta de liberación ou un desaparafusador para accionar o mecanismo de liberación adxacente ao porto de inserción.

A principal distinción coa tradicionalbloques de terminais de abrazadera de parafuso é o mecanismo de fixación por resorte. Nun bloque de fixación por parafuso, o cable asegúrase apertando un parafuso que se fixa ao condutor. Co paso do tempo, a vibración e os ciclos térmicos poden provocar que as conexións de parafuso se afrouxen, un modo de fallo coñecido en contornas industriais. Os terminais de resorte de inserción eliminan este mecanismo de fallo porque o resorte aplica unha presión de contacto constante independentemente das condicións térmicas e non hai ningún parafuso que afrouxar.

Ningbo J-Guang Electronics, un fabricante fundado en 2010 especializado en bloques de terminais e conectores, produce unha gama de Bloques de terminais de inserción rápida para carril DIN incluíndo a súa serie JGTD e os tipos de enchufes PCT-211 que especifiquei en varios proxectos de paneis de control. A súa fábrica superou a certificación de xestión da calidade ISO 9001:2008 e os seus produtos contan coas homologacións SGS, ROHS, REACH, CE, CQC e UL, o que me dá confianza á hora de especificar estes compoñentes para paneis de exportación que deben cumprir os requisitos de conformidade internacionais.

Comprender a clasificación de 1000 V: por que é importante para os paneis de control industrial

A tensión nominal dun bloque de terminais é a tensión máxima que o dispositivo pode soportar con seguridade en condicións de proba definidas. Nos paneis de control industriais, os niveis de tensión varían significativamente dependendo da aplicación:

• 24 V CC / 24 V CA: Circuítos de nivel de sinal, cableado de sensores, módulos de E/S de PLC. Un bloque de terminais de 600 V é máis que suficiente.
• 230 V / 400 V CA: Alimentadores de motor estándar, distribución de enerxía dentro do panel. Esta é a tensión de funcionamento máis común para paneis industriais e un bloque con clasificación de 600 V a 1000 V é apropiado.
• 480 V CA: Accionamentos de motores de alta potencia, grandes servoamplificadores. A este nivel de tensión, os requisitos de distancia entre condutores e de fugas fanse significativos, e sempre especifico unha clasificación mínima de 1000 V.
• 690 V CA: Arrancadores de motores industriais pesados, interconexións de barras colectoras. Aquí é onde a clasificación de 1000 V se volve esencial: calquera valor por debaixo de 1000 V supón un risco de descarga parcial e fallos de seguimento durante a vida útil do panel.

O/AClasificación de 1000 V proporciona unha marxe de seguridade de aproximadamente o 45 % por riba da tensión de funcionamento de 690 V que representa o límite superior da distribución trifásica industrial estándar. Esta marxe non é arbitraria: ten en conta os transitorios de tensión, as correntes de pico de entrada e o efecto acumulado da descarga parcial en ambientes contaminados ou húmidos. O Norma IEC 61076-2-101:2012 para conectores circulares M12 empregados na medición e control de procesos industriais define os requisitos da interface do conector que complementan a propia tensión nominal do bloque de terminais; concretamente, as distancias de fuga, as distancias de seguridade e a coordinación do illamento que determinan a tensión nominal de calquera interface eléctrica conectorizada no panel de control.

Unha cousa que sempre comprobo: a tensión nominal debe indicarse no temperatura ambiente á que funcionará o panel. Moitos fabricantes de bloques de terminais publican as clasificacións de tensión a 23 °C, pero a 55 °C de temperatura ambiente (común en caixas industriais seladas), pode ser necesario reducir a tensión nominal entre un 10 % e un 20 %. As follas de datos de J-Guang adoitan incluír unha curva de redución de potencia e asegúrome de comparala coas condicións reais do sitio antes de finalizar a selección dos compoñentes.

Cableado sen ferramentas: o proceso de conexión a presión paso a paso

O proceso para cablear un bloque de terminais de inserción rápida é sinxelo e, despois das primeiras ducias de conexións, a maioría dos cableadores de paneis consideran que é máis rápido que a fixación con parafuso. Este é o proceso que ensino en cada construción de paneis:

Paso 1: Selecciona o tamaño de cable correcto

Os bloques de terminais de inserción rápida están clasificados para calibres de cable específicos. Para os bloques de terminais de inserción rápida para carril DIN da serie PCT-211 de J-Guang, a clasificación típica abranguecondutores sólidos de 0,5 mm² a 2,5 mm² e condutores trenzados de 0,5 mm² a 2,5 mm² con férulas. Sempre verifico o rango exacto do cable na folla de datos do fabricante porque algúns bloques de inserción non aceptan condutores de fíos finos (Clase 5 ou Clase 6) sen férulas: o mecanismo de resorte pode comprimir os fíos finos e reducir a presión de contacto co tempo.

Paso 2: Pelar o cable á lonxitude correcta

A profundidade de inserción (a lonxitude do condutor espido que se debe inserir) adoita estar marcada na carcasa do bloque de terminais ou indicada na folla de datos. Para a maioría dos bloques de terminais de inserción rápida para carril DIN, a lonxitude da tira é de 8 mm a 12 mmUso un pelacables axustable axustado á lonxitude exacta de pelacables para o bloque específico que estou a cablear e verifico a lonxitude de pelacables en cada novo lote de cables ao comezo de cada quenda. Unha lonxitude de pelacables demasiado curta resulta nunha profundidade de inserción insuficiente e nunha conexión de alta resistencia; demasiado longa, e o condutor exposto sobresae da carcasa, creando un risco de descarga eléctrica.

Paso 3: Inserir o cable (non se require ferramenta)

Para condutores sólidos e condutores trenzados con férulas axeitadas, a inserción é realmente sen ferramentas. Sujeto o cable cunha man, insiro o extremo pelado directamente no porto de inserción e empurro ata que sinto que a resistencia do resorte se libera mentres o cable se asenta na abrazadera. O mecanismo de resorte suxeita o cable cunha forza de contacto normalmente de 8 N a 15 N por contacto, suficiente para fixar o cable sen danar os fíos do condutor. Debido a que non hai ningún parafuso que xirar nin ningunha especificación de par que verificar, a calidade da conexión é consistente independentemente de quen cablea o panel.

Paso 4: Verificar a conexión

Despois da inserción, fago unha proba de tracción suave de cada cable: tirando cunha forza aproximada de 5 N a 10 N para confirmar que a empuñadura de resorte está activada. Na miña experiencia, unha conexión a presión axeitada non se soltará cunha manipulación normal. Se un cable sae con lixeira forza, significa que o calibre do cable está no límite do rango nominal do bloque ou que a lonxitude do descascado era insuficiente.

Paso 5: Liberación (cando sexa necesario)

Para liberar un cable dun terminal de inserción rápida, insiro un pequeno destornillador de punta plana (normalmente de 2,0 mm a 2,5 mm de ancho de folla) no porto de liberación adxacente ao porto de inserción, empuxo cara a dentro para accionar o resorte de liberación e, simultaneamente, tiro do cable cara a fóra. A acción de liberación tarda uns 2 segundos por conexión, o que segue sendo significativamente máis rápido que afrouxar un terminal de parafuso, o que require que o destornillador se recoloque e volva a apertar ao volver conectar.

Comparación entre a suxeición a presión e a de parafuso: cando elixir cada unha

Usei amplamente ambas as dúas tecnoloxías, e a elección entre a fixación a presión e a fixación con parafuso non sempre é sinxela. Aquí tes a miña comparación práctica baseada na experiencia de campo:

• Velocidade de cableado: A conexión por inserción gaña claramente. Nos estudos de tempo controlado que levei a cabo, o cableado por inserción é de media entre un 30 % e un 40 % máis rápido por conexión unha vez que o cableador está adestrado. A vantaxe é máis pronunciada para os condutores sólidos e os cables trenzados con férula, que son os tipos de cable máis comúns no cableado de paneis de control industriais.
• Fiabilidade da conexión: As abrazaderas de resorte de inserción son resistentes ás vibracións e manteñen unha presión de contacto constante mediante os ciclos térmicos. As conexións de abrazadera de parafuso poden afrouxar co tempo se non se apertan correctamente. Dado que non podo garantir que todos os paneis construídos por un contratista externo teñan unha verificación de torque axeitada, prefiro a inserción para paneis que experimentarán vibracións continuas ou ciclos térmicos, que son a maioría das aplicacións industriais.
• Compatibilidade do tipo de cable: Os terminais de abrazadera de parafuso aceptan unha maior variedade de tipos de cables, incluídos os condutores de fíos finos sen férulas. Os bloques de inserción a presión requiren férulas no cable trenzado en moitos casos. Para paneis que usan moitos condutores flexibles de clase 5 ou clase 6 sen férulas, a abrazadera de parafuso pode ser a opción máis práctica.
• Modificación do campo: Aquí gaña a abrazadera de parafuso: en condicións de campo onde un panel pode ser modificado por técnicos con ferramentas limitadas, case sempre se dispón dun desaparafusador, mentres que pode que non haxa unha ferramenta de liberación a presión. Eu especifico unha abrazadera de parafuso para conexións cableadas no campo en paneis onde prevexo modificacións frecuentes.
• Custo: Os bloques de terminais de inserción por presión adoitan custar entre un 10 % e un 30 % máis por bloque que as versións equivalentes con abrazadera de parafuso. Para un panel con 200 conexións, isto podería engadir entre 200 e 500 dólares en custo de materiais, unha prima razoable polas vantaxes de velocidade de cableado e fiabilidade.

Normas que rexen os bloques de terminais de carril DIN: IEC 61076-2-101 e UL 486A-486B

Cando especifico bloques de terminais para paneis de control industriais que se enviarán internacionalmente, sempre verifico a cobertura das normas aplicables. Dúas normas son especialmente relevantes para os bloques de terminais de inserción rápida en carril DIN:

O/A Norma IEC 61076-2-101:2012 define os requisitos do produto para os conectores circulares M12 empregados na medición e control de procesos industriais. Aínda que esta norma se aplica especificamente aos conectores de sensores e actuadores, os seus requisitos de fuga e distancia de separación, os principios de coordinación do illamento e as metodoloxías de proba son amplamente referenciados na industria de conectores industriais en xeral. A norma especifica conectores fixos e libres con mecanismos de bloqueo por parafuso, con diámetros de contacto de 0,6 mm, 0,76 mm, 0,8 mm e 1,0 mm en varias configuracións de codificación que impiden o acoplamento cruzado entre tipos de conectores incompatibles.

O/A Normas UL 486A-486B abrangue os conectores de cables empregados en instalacións eléctricas e é o estándar principal ao que fai referencia UL á hora de certificar bloques de terminais para o mercado norteamericano. Para os bloques de terminais que levan a marca UL, o cumprimento da norma UL 486A-486B significa que o bloque foi probado en canto á capacidade de carga de corrente, á retención segura do cable baixo tensión mecánica e ao aumento de temperatura baixo carga. Cando especifico bloques de terminais para a exportación aos mercados norteamericanos ou para paneis OEM que se incorporarán a equipos certificados segundo as normas UL, só teño en conta os bloques que levan a certificación UL 486A-486B: é a forma máis rápida de verificar que o bloque cumpre os requisitos de seguridade recoñecidos.

Seleccionando o bloque de terminais de inserción por encaixe en carril DIN axeitado para o seu panel

Baseándome na miña experiencia na especificación e uso de bloques de terminais de inserción rápida para carril DIN en centos de paneis de control industriais, aquí está a lista de verificación de selección que sigo para cada proxecto:

• Clasificación de tensión: Mínimo de 1000 V CA para calquera panel que funcione por riba de 400 V CA; 600 V CA é aceptable para paneis de nivel de sinal e baixa potencia.
• Clasificación actual: Adaptarse á corrente continua máxima do condutor protexido (normalmente 10 A, 16 A, 24 A ou 32 A para bloques de terminais de carril DIN estándar). Reducir a potencia nun 15 % se a temperatura ambiente dentro da carcasa supera os 45 °C.
• Rango de tamaño de arame: Confirma que o bloque acepte os calibres de cable empregados no teu panel. A aceptación de cables sólidos, trenzados con férula e finos debe verificarse por separado.
• Número de niveis: Os bloques dun só nivel son os máis sinxelos; os bloques de dobre nivel aforran espazo no carril DIN, pero son máis complexos de cablear e solucionar problemas. Prefiro os dun só nivel para a maioría dos paneis estándar e os de dobre nivel para os paneis con espazo limitado.
• Tipo de conexión: Introdución a presión para novas construcións (cableado máis rápido); abrazadera de parafuso ou conectable para paneis modificados no campo.
• Certificacións requiridas: CE para os mercados da UE, UL 486A-486B para América do Norte, ROHS e REACH para o cumprimento da normativa ambiental.
• Accesorios: Topes de carril DIN, placas de separación entre grupos de tensión, barras de puente para conexións de bus, etiquetas de marcado para a identificación de circuítos.

Erros comúns de instalación e como evitalos

Co paso dos anos, vin os mesmos erros repetidamente en paneis que usan bloques de terminais de inserción rápida en carril DIN. Estes son os que trato en cada sesión informativa de preprodución co equipo de construción de paneis:

• Usando o tipo de cable incorrecto: Os condutores de clase 5 ou 6 de fío fino inseridos sen ferrulas poden crear conexións de alta resistencia ou afrouxarse ​​co tempo. Asegúrome de que a especificación de cableado indique claramente os requisitos de ferrulas para o fío trenzado e verifico que haxa ferrulas presentes durante a inspección durante o proceso.
• Lonxitude da tira incorrecta: Demasiado curto e a conexión non é fiable; un condutor demasiado longo e exposto crea un risco para a seguridade. Configura os pelacables coa especificación exacta para o bloque de terminais que se está a usar e comprobo o axuste ao comezo de cada quenda.
• Niveis de tensión de mestura sen placas de partición: Ao usar bloques de terminais de varios niveis con diferentes tensións unha ao lado da outra, a placa de separación entre os grupos de tensión é esencial para manter a tensión nominal. Sempre especifico placas de separación en cada límite de grupo de tensión.
• Inserción excesiva de varios cables nun único porto: A maioría dos bloques de terminais de inserción rápida están deseñados para un só cable por porto. Inserir dous cables para compartir unha conexión crea unha conexión pouco fiable e viola a certificación UL486A-486B. Para as conexións compartidas, utilizo unha barra de puentes ou un punto de empalme separado.
• Esquecerse de accionar o mecanismo de liberación: Tentar sacar un cable sen soltar primeiro a abrazadeira de resorte corre o risco de danar o bloque. Asegúrome de que todos os cableadores entendan e sigan o procedemento de liberación en dous segundos.

Conclusión

Os bloques de terminais de inserción rápida para carril DIN con unha clasificación de 1000 V son a opción correcta para a maioría dos paneis de control industriais que funcionan a 400 V CA e superiores, porque ofrecen a combinación de alta tensión nominal, fiabilidade da abrazadera de resorte resistente ás vibracións e velocidade de cableado sen ferramentas que simplemente non está dispoñible nas alternativas de abrazadera de parafuso. A clasificación de 1000 V proporciona unha marxe de seguridade significativa por riba das tensións de funcionamento industrial de 690 V, e a tecnoloxía de abrazadera de resorte elimina o modo de fallo por afrouxamento do parafuso que é endémico nos terminais de abrazadera de parafuso en funcionamento industrial continuo.

Cando selecciono bloques de terminais de inserción rápida para un panel novo, verifico o cumprimento da norma de conectores IEC 61076-2-101 para os requisitos de fuga e separación, e insisto na certificación UL 486A-486B para calquera panel que se dirixa aos mercados norteamericanos. Os requisitos de compatibilidade dos cables, concretamente o requisito de ferrule para condutores trenzados, son o detalle das especificacións que se pasa por alto con máis frecuencia, polo que sempre os abordo explicitamente na norma de cableado do proxecto. Coa especificación e a instalación axeitadas, os bloques de terminais de inserción rápida ofrecen tempos de construción de paneis máis rápidos e conexións a longo prazo máis fiables que as alternativas de abrazadera de parafuso, polo que os convertín na miña opción predeterminada para novos proxectos de paneis de control industrial.

Contacta connosco - J-GUANG