Укратко; ДР

• Прикључни блок са завртњима за штампану плочу са кораком од 5,0 мм премошћује јаз између компактних управљачких кола и индустријске дистрибуције високе струје, прилагођавајући проводнике од 14AWG до 10AWG без специјализованог алата.
• Ознака од 150А зависи од проводљивости месингане легуре и правилног обртног момента завртња, не само од физичких димензија, а грешке при инсталацији на терену остају највећи узрок превременог квара.
• Стезање завртњима је боље од утискиваних опружних терминала у применама са оптерећењем мотора, јер вибрације изазивају замор опруге, док завртњеви одржавају контактни отпор под цикличним оптерећењем од 5g када су правилно затегнути.
• Двострука сертификација за UL 1059 и IEC 60947-7-1 је неопходна за глобалну дистрибуцију, али терминални блокови само са CE ознаком се суочавају са одбијањем у северноамеричким системима од 480V где локални прописи захтевају препознате ознаке компоненти.
• Убрзано испитивање животног века према протоколима вибрација и термичког циклуса IEC 60068-2-6 открива да је отпуштање завртња, а не деградација материјала, доминантан начин отказа у компресорским просторијама и спољним контролним панелима мотора.

Када отворите контролну таблу мотора у било ком индустријском објекту, одељак за дистрибуцију напајања често изгледа као зид од зелених и сивих блокова монтираних на DIN шину. Инжењери одређују ове терминалне блокове према номиналној струји и кораку без много размишљања. То је грешка. Категорија корака од 5,0 мм заузима посебну нишу у PCB терминалним блоковима са завртњима, која се налази између скученог размака од 3,5 мм код сигналних жица и размака од 7,5 мм или 10 мм код дистрибуције високог напона. То је идеална тачка за дистрибуцију напајања јер прилагођава пресеке жица који преносе значајну струју, а истовремено одржава фактор облика монтаже на PCB плочи који дизајнери контроле преферирају. Струјни капацитет од 150 А који наводе произвођачи попут Ningbo J-Guang Electronics није произвољан. Он одражава избор материјала, геометрију завртња и претпоставке о управљању топлотом које се распадају ако окружење за инсталацију одступа од услова тестирања. Годинама сам посматрао како тимови за набавку бирају терминалне блокове на основу цене по полу, игноришући услове на терену који одређују да ли ће ти полови преживети пет година или пет месеци. Разлика између каталошких оцена и перформанси у стварном свету је место где настаје већина кварова у дистрибуцији.

Зашто је корак од 5,0 мм идеална тачка за индустријску дистрибуцију

Размак од 5,0 мм појавио се као компромис. Мањи размаци не могу да поднесу пречник жице или густину струје потребну за дистрибуцију енергије. Већи размаци троше простор на штампаној плочи и повећавају укупни отисак контролне табле. За произвођаче који циљају на индустријску контролу мотора, аутоматизацију зграда и инверторе обновљивих извора енергије, размак од 5,0 мм представља равнотежу између захтева за електричним размаком и механичке густине. Пузне стазе и растојања на овом размаку су довољна за системе од 1000 V под ИЕЦ 60947-7-1 када је основни материјал одговарајуће оцењен, због чега се овај стандард посебно односи на терминалне блокове за индустријску опрему са називним напоном до 1000 V.

Компатибилност са пресеком жице: 14AWG до 10AWG без модификације алата

Једна практична предност корака од 5,0 мм је распон жица које се могу прилагодити без потребе да инсталатер мења матрице за кримповање или дужину изолације. Једна серија терминалних блокова може да поднесе проводнике пречника 14AWG за контролне сигнале и проводнике пречника 10AWG за доводе енергије. Ово је важно у радионици. Ако електричар треба да заврши мешовиту таблу са сигналним и енергетским ожичењем, коришћење једне породице терминалних блокова смањује трошкове алата и обуке. Механизам за стезање завртњем у типичном... Блок са завртњима за штампану плочу са кораком од 5,0 мм Користи дизајн узлазног кавеза који подиже проводник уз струјну шипку док се завртањ затеже. Овај дизајн прихвата пуне жице, вишежичне жице и проводнике са ферулом без адаптерских уметака, због чега корак од 5,0 мм доминира у пројектима реконструкције где су постојећи типови жица непредвидиви.

IEC 60947-7-1 Захтеви за пузну стазу и клизену стазу на 1000V

Пузање и зазор нису апстрактни појмови. На 1000 V, прескок између суседних полова може уништити цео склоп штампане плоче. Размак од 5,0 mm обезбеђује приближно 5 mm ваздушног зазора између проводних делова, што задовољава захтеве за зазор за категорију пренапона III на 1000 V у чистим окружењима. Путоње пузања дуж пластичне површине је дуже јер геометрија терминалног блока укључује баријере или жлебове који присиљавају путању цурења да буде цик-цак. Због тога произвођачи наводе степен загађења 2 или 3, у зависности од дизајна кућишта. Видео сам панеле инсталиране у пољопривредним објектима где је накупљање прашине смањило ефективну пузање током две године, узрокујући кварове праћења које оригинални дизајн није предвидео. Стандард претпоставља контролисано окружење. Стварност ретко сарађује.

Струјни капацитет од 150А: Наука о материјалима иза оцене

Ознака од 150А није предлог. То је термичко ограничење израчунато под специфичним условима: температура околине од 40°C, једнослојна монтажа и без суседних извора топлоте. Променом било које од ових варијабли стварни капацитет опада. Струјна шипка унутар терминалног блока је обично од месинга или легуре бакра, а разлика у проводљивости је битна. Месингана легура са 60% садржаја бакра носи отприлике 75% проводљивости чистог бакра. Код 150А, тај дефицит од 25% се претвара у додатно џулово загревање унутар терминалног блока где топлота не може лако да се расипа. Сам вијак је често од челика са цинканим премазом, што је термичко уско грло јер челик лоше проводи топлоту у поређењу са бакром. Пораст температуре на тачки контакта између жице и струјне шипке је место где почињу кварови. IEEE стандарди за опрему за дистрибуцију електричне енергије пружају додатне смернице о управљању топлотом и прорачунима густине струје који допуњују IEC спецификације материјала.

Проводљивост тела и механичка деформација месинга у односу на бакар

Месинг доминира индустријом терминалних блокова јер се добро обрађује, отпоран је на корозију и јефтинији је од бакра. Компромис је проводљивост. При континуалном оптерећењу од 150 А, месингана струјна шипка попречног пресека 2,5 мм ће се више загрејати од еквивалентне бакарне шипке. Разлика није катастрофална, али се акумулира. У панелу са педесет терминалних блокова који носе струју близу номиналне, кумулативно топлотно оптерећење може подићи унутрашњу температуру околине за 15°C или више, ефикасно смањујући снагу сваког блока истовремено. Бакарне струјне шипке су доступне у премиум серијама, али коштају више и захтевају никловање како би се спречила оксидација. Деформација под обртним моментом завртња је још један фактор. Месинг се попушта при нижем обртном моменту од бакра, што значи да прекомерно затезање деформише навојни спој и ствара лабав спој шест месеци касније. Раставио сам неисправне терминалне блокове где је месингани навој био видљиво згњечен. Монтер је користио исти обртни момент који примењује на блокове са челичним телом. Материјал не опрашта ту претпоставку.

Спецификације обртног момента завртња и грешке приликом инсталације на терену

Најчешћи начин квара код блокова са завртњима је недовољан или прекомерни обртни момент. Недовољан обртни момент оставља размак између проводника и струјне шипке. Контактни отпор расте, локализовано загревање убрзава оксидацију, а спој на крају отказује због термичког бекства. Прекомерни обртни момент скида навој, деформише проводник или пуца на кућишту. Спецификација обртног момента одштампана на техничком листу је типично 0,5 до 0,8 Nm за блокове са кораком од 5,0 мм. Већина електричара нема обртни одвијач калибрисан у Њутн-метрима. Затежу док не осете да је затегнуто. Та субјективна процена је погрешна отприлике у једној трећини времена, на основу мојих неформалних анкета екипа за одржавање. Стопа грешака при инсталацији на терену је прљава тајна индустрије блокова терминала. Произвођачи претпостављају савршену инсталацију. Конструктори панела знају боље.

Стезаљка са завртњем наспрам опруге са утискивањем: компромис вибрација

Утискивајући опружни терминали се брже инсталирају. То је њихова цела вредност. Скинете изолацију са жице и угурате је. Без одвијача, без бриге о обртном моменту, без скидања навоја. Компромис је струјни капацитет и отпорност на вибрације. Опружни контакти се ослањају на константну механичку силу коју примењује обликована опружна челична стезаљка. Та сила је адекватна за статичке инсталације у климатски контролисаним окружењима. У индустријским контролним панелима мотора, вибрације су непријатељ. Компресори, пумпе и транспортери генеришу континуиране вибрације које временом замарају опружни челик. Контактна сила се смањује. Отпор контакта расте. На крају спој отказује. Стезање завртњем одржава контактну силу механичком компресијом проводника на струјну шипку. Правилно затегнути завртњи спој се не олабавља под вибрацијом од 5g јер трење у захвату навоја превазилази вибрациону силу померања. Ово није теоретски. Зато се у компресорским собама и даље готово искључиво користе завртњи.

Уштеда времена при пусх-ин претварању и жртвовање струјног капацитета

Утискивајући терминал штеди отприлике 8 секунди по жици у поређењу са завртњим терминалом. У панелу са 200 завршетака, то је 27 минута рада. За произвођаче панела са великим бројем завршетака, уштеде рада су стварне. Али струјни капацитет је мањи. Опружни контакти имају ограничену контактну површину у поређењу са широком површинском компресијом завртњеве стезаљке. Код 150 А, контактна површина опруге би морала бити непрактично велика да би се одржала безбедна густина струје. Већина утискивајућих терминала достиже максимум од 32 А или 41 А из тог разлога. Размак од 5,0 мм са оценом од 150 А је у суштини недоступан у утискивајућем облику. Физика то не дозвољава. Опруга би морала бити толико велика да кућиште више не би одговарало размаку од 5,0 мм. Због тога дистрибуција снаге на овом нивоу струје остаје у домену завртњеве стезаљке.

Примене оптерећења мотора: Зашто стезање завртњима преживљава вибрације од 5g

Контролне табле мотора су изложени најгорим вибрацијама у индустријским електричним инсталацијама. Мотор од 50 коњских снага који ради на 1800 обртаја у минути генерише основне вибрације на 30 Hz, плус хармонике од хабања лежајева и неравнотеже каиша. НЕ Стандарди за центре за управљање моторима препознају ово одређивањем захтева за отпорност на вибрације који се преводе у критеријуме за избор терминалног блока. Терминални блок са завртњима и кораком од 5,0 мм и одговарајућим растерећењем од затезања жице може да издржи синусоидне вибрације од 5 г под ИЕЦ 60068-2-6 испитивање јер је сила стезања статична и не зависи од својстава еластичног замора. Опружни терминали, насупрот томе, доживљавају циклично напрезање на самом опружном елементу. Сваки циклус вибрације микроскопски оптерећује и растерећује опругу. Преко милион циклуса, колико мотор постигне за неколико недеља рада, опруга се жари или пуца. Квар није тренутан. То је спора деградација која се манифестује као повремени скокови контактног отпора, затим загревање, па прегоревање. Вијчани терминал нема опругу отпорну на замор. То је његова основна предност код оптерећења мотора.

Захтеви за сертификацију за глобални извоз електричне енергије

Извоз опреме за дистрибуцију електричне енергије захтева сналажење у лавиринту захтева за сертификацију који се разликују у зависности од региона и примене. Прикључни блок је компонента, а не крајњи производ, али мора носити одговарајуће ознаке или цео склоп не пролази инспекцију. За глобалну дистрибуцију, два доминантна оквира за сертификацију су UL 1059 за Северну Америку и IEC 60947-7-1 за остатак света. Они нису заменљиви. Прикључни блок сертификован према IEC стандардима не задовољава аутоматски UL захтеве и обрнуто. Протоколи испитивања се разликују у припреми жице, трајању циклуса струје и захтевима за отпорност на пламен. Двострука сертификација је могућа, али скупа. Произвођач плаћа два програма испитивања, две фабричке ревизије и накнаде за континуирани надзор обема телима. За компанију као што је Ningbo J-Guang Electronics, одлука о двострукој сертификацији зависи од извозног микса. Ако је циљно тржиште првенствено европско и југоисточно азијско, само IEC сертификација може бити довољна. Ако се планира дистрибуција у Северној Америци, UL признање је обавезно.

UL 1059 у односу на IEC 60947-7-1: Трошкови и временски оквир двоструке сертификације

The УЛ 1059 Стандард за терминалне блокове захтева испитивање пораста температуре на 1,2 пута већу од номиналне струје током одређеног трајања, плус тест диелектричне издржљивости на 2200V током 1 минута. Припрема жице користи специфичне типове проводника који се можда не подударају са флексибилном вишежичном жицом уобичајеном у европским инсталацијама. IEC 60947-7-1 користи сличну логику испитивања, али различите типове жица и параметре трајања. Процес двоструке сертификације обично траје 12 до 16 недеља ако обе агенције истовремено тестирају исту породицу производа. Цена је отприлике 15.000 до 25.000 долара по серији производа за почетну сертификацију, плус годишње накнаде за надзор од 3.000 до 5.000 долара по ознаци. За произвођача терминалних блокова са широким портфолиом, ова структура трошкова приморава на стратешке изборе о томе коју серију сертификовати. Корак од 5,0 мм са оценом од 150A је серија високог приоритета за двоструку сертификацију јер је усмерена на индустријску дистрибуцију електричне енергије, где је глобална потражња најјача, а регулаторне баријере највеће.

Прикључни блокови само са CE ознаком и ризик од одбијања од 480V у Северној Америци

Само ознака CE не омогућава приступ тржишту у Северној Америци. Па ипак, и даље видим како европски произвођачи разводних табли покушавају да извезу само терминалне блокове са ознаком CE у Сједињене Државе и Канаду, под претпоставком да ознака CE носи реципрочно признање. То не значи. У Северној Америци, индустријски системи од 480 V су стандард. Локални електрични прописи захтевају да компоненте буду наведене или признате од стране Национално признате лабораторије за испитивање (NRTL), обично UL или CSA. Терминални блок са ознаком CE биће одбијен од стране надлежног органа (AHJ) током инспекције. Произвођач разводних табли тада мора или заменити терминалне блокове или затражити теренску процену, што кошта више од претходне сертификације и узрокује кашњења пројекта. Био сам сведок ове грешке која је коштала европског произвођача уговора од 2 милиона долара јер су терминални блокови стигли на лице места, а инспектор је одбио да их прихвати. Ознака CE није глобални пасош. То је регионална изјава о усаглашености са специфичним обимом. Купци терминалних блокова који послују глобално морају да провере портфолио ознака пре него што наруче.

Вибрације и термички циклуси: Убрзано тестирање животног века

Лабораторијска испитивања не реплицирају стварност, али могу предвидети начине отказа ако се протоколи испитивања одаберу интелигентно. За терминалне блокове у индустријској дистрибуцији електричне енергије, два најрелевантнија убрзана теста су вибрације и термички циклуси. Тестирање вибрација прати IEC 60068-2-6, који специфицира синусоидне вибрационе фреквенције од 5 Hz до 150 Hz на одређеним нивоима убрзања. Термички циклуси се смењују између екстремних високих и ниских температура, обично од -40°C до +85°C за индустријске производе, са временима задржавања која омогућавају материјалима да достигну термичку равнотежу. Комбинација ових тестова открива начине отказа које тестирање једног напрезања пропушта. Термални блок који пролази кроз вибрације на собној температури може отказати када се исте вибрације примене на 85°C, јер пластично кућиште омекшава, а навојни спој се олабавља.

Протокол за испитивање вибрација према IEC 60068-2-6 и подаци из компресорске собе у стварном свету

Протокол испитивања IEC 60068-2-6 је основна вредност, а не плафон. Стварне компресорске просторије често превазилазе услове испитивања. Клипни компресор у расхладном постројењу може генерисати врхове вибрација од 10g на монтажној плочи, концентрисане на специфичним фреквенцијама које зависе од брзине компресора и распореда цилиндра. Прикључни блокови монтирани на исти конструкциони челик осећају ову вибрацију кроз оквир панела. Теренски подаци из расхладних постројења показују да прикључни блокови са вијцима и кораком од 5,0 мм и одговарајућим растерећењем од напона жице имају стопу отказа мању од 1% током пет година. Прикључни блокови са опругама у истом окружењу показују стопу отказа од 8% до 12% током истог периода. Разлика није у стандардном тесту. Разлика је у маргини између стандардног теста и стварног окружења. Стезање вијцима обезбеђује ту маргину. Опружни терминали то не чине.

Режими термичког циклирања отказа: од отпуштања завртња до контактног отпора

Термичко циклирање узрокује квар услед диференцијалног термичког ширења. Челични вијак, месингана шипка за струју и бакарни проводник се шире различитим брзинама како се температура мења. У правилно затегнутом споју, еластична компресија материјала прилагођава се овом диференцијалном ширењу. Када је спој недовољно затегнут, термички циклуси изазивају микропомерање између проводника и шипке за струју. Контактна површина оксидира. Отпор контакта се повећава. Спој се више загрева током следећег циклуса. Процес се убрзава. У тестовима термичког циклирања, лоше затегнут спој може достићи 150% свог почетног отпора контакта у року од 500 циклуса. Правилно затегнут спој показује повећање од мање од 10% након 1000 циклуса. Начин квара је предвидљив. Превенција је подједнако предвидљива: правилан обртни момент и правилна припрема жице. Проблем је што предвиђање не гарантује извршење у фабрици.

Како одредити терминалне блокове за накнадно уградњу контролне табле мотора

Пројекти реконструкције намећу ограничења која нови дизајни немају. Постојеће дужине жица су фиксне. Изрези на панелу су фиксни. Време застоја се мери у сатима, а не у данима. Приликом одређивања терминалних блокова за реконструкцију контролне табле мотора, прво ограничење је димензионална компатибилност. Ако постојећи терминални блокови имају корак од 5,0 мм, замена мора да се подудара или се распоред штампане плоче мења. Друго ограничење је пречник жице. Постојећи проводници могу бити 10AWG или 12AWG, а замена их мора прихватити без поновног завршетка. Треће ограничење је струјни капацитет. Реконструкција не може смањити номиналну снагу. Ако је оригинална табла користила терминалне блокове од 150А за напајање, замена мора да се подудара са тим капацитетом. Четврто ограничење је сертификација. Ако се табла налази у регулисаном објекту, резервни терминални блокови морају имати исте ознаке као и оригинални. Произвођачи табли такође треба да провере да ли склоп штампане плоче испуњава услове... IPC-A-610 Стандарди прихватљивости за лемљене спојеве и монтажу компоненти, јер је терминални блок поуздан колико и штампана плоча на коју се монтира. Терминални блок са завртњима за штампану плочу са кораком од 5,0 мм, номиналном снагом од 150 А и двоструком сертификацијом често је једина опција која истовремено задовољава сва четири ограничења. Зато је то стандардна ставка на инвентару за дистрибутере који опслужују тржиште индустријског одржавања.

Честа питања

Који је максимални пречник жице за терминални блок са кораком од 5,0 мм?

Већина PCB терминалних блокова са завртњима и кораком од 5,0 мм прихвата проводнике пресека до 10AWG (6 mm²). Неке серије са продуженим кућиштима примају проводнике пресека 8AWG (10 mm²), али стандардни опсег је од 14AWG до 10AWG. Проверите специфични технички лист за опсег жица.

Могу ли користити феруле са блоковима са завртњима?

Да. Феруле побољшавају квалитет завршетка за вишежилне проводнике и спречавају њихово ширење. Механизам стезања завртњем у већини блокова са кораком од 5,0 мм је дизајниран да прихвати проводнике са ферулама без модификације. Пречник феруле мора одговарати опсегу жица терминалног блока.

Зашто се мој терминални блок загрева на 80А када је предвиђен за 150А?

Ознака од 150A претпоставља специфичне услове: температуру околине од 40°C, једнослојну монтажу и правилан обртни момент. Ако је панел препун, температура околине је виша или је обртни момент нетачан, стварни капацитет опада. Измерите температуру термоелементом на тачки контакта. Ако пређе 45°C изнад температуре околине, испитајте услове инсталације пре него што окривите производ.

Да ли ми је потребна двострука сертификација за извоз у Мексико?

Мексико признаје и NOM и међународне стандарде. За индустријску опрему је потребна NOM сертификација, али се терминални блок са UL признањем често може користити као призната компонента у NOM-сертификованом склопу. Специфични захтеви зависе од категорије крајњег производа. За коначне смернице обратите се локалном сертификационом телу.

Који обртни одвијач треба да користим за терминалне блокове са кораком од 5,0 мм?

Калибрисани обртни одвијач са опсегом од 0,1 до 1,0 Nm је погодан. Типична спецификација је од 0,5 до 0,8 Nm. Не користите електрични одвијач са клизном спојницом осим ако спојница није калибрисана и верификована, јер вибрације одвијача могу олабавити суседне терминале.

Референце производа

Терминални блокови о којима се говори у овом чланку доступни су од компаније Ningbo J-Guang Electronics. PCB терминални блок са завртњима 301-5.0 Серија се одликује кораком од 5,0 мм, струјним капацитетом од 150 А и завртњим стезаљкама погодним за индустријске примене дистрибуције електричне енергије. За комплетан асортиман производа, укључујући алтернативне кораке и струјне оцене, посетите каталог производа.