CC BY
44Компоненты и технологии, № 9'2003
Передовые технологии клеммных зажимов
и мощных промышленных разъемов
На современном этапе в промышленной автоматике и электротехнике происходит усложнение электротехнических устройств и в то же время возрастает уровень технологичности изготовления оборудования. Надежность этого оборудования в значительной степени зависит от качества, надежности и безопасности компонентов электротехнической коммутации.
Ильдар Мухамедзянов
[email protected] Богдан Мясоедов
Немецкая фирма Е1ес1ис, основанная
более 90 лет назад, сегодня является мировым лидером на рынке электрических соединений. В отличие от других фирм-производите-лей ”Ше1а^ Е1еС:ис предлагает потребителю весь спектр соединительных устройств от одного поставщика. Полный ассортимент изделий компании ”^е1а^ Е1ес1ис насчитывает более 16 000 наименований. Помимо коммутационных устройств (клемм, разъемов, различных реле и пр.) компания изготавливает промышленные контроллеры, различные электронные блоки и устройства, монтажный инструмент, семейство Оез1з — систему электропроводки в зданиях и сооружениях. Это предприятие с его семью дочерними фирмами (во Франции, Великобритании, Италии, Испании, Польше, США и Канаде) и сетью сбытовых организаций-партне-ров представлено на всех континентах.
Основами успеха немецкой компании ”Ше1а^ Ексйс является ориентация на потребности клиен-
тов и политика постоянного обновления. Недаром девиз компании звучит так: «Только тот, кто понимает пожелания своих клиентов, может их выполнить».
В начале рассмотрим клеммы, предназначенные для установки на монтажные шины. Компания ”^е1а^ предоставляет в распоряжение инженеров и конструкторов клеммы с винтовой, пружинной и ножевой фиксацией провода, от стандартных проходных клемм до специальных различных видов: многоэтажных, измерительных с размыкателями, с держателями предохранителя (диода, индикатора), клеммы для обслуживания датчиков и многие другие.
Семейство Ба818 — наборные клеммы с пружинной фиксацией провода (рис. 1). Использование компактного пружинного зажима и техники верхнего соединения упрощает монтаж в шкафах с высокой плотностью размещения элементов и существенно экономит место в электротехническом шкафу.
Специальные сплавы обеспечивают малое переходное сопротивление контакта. Токопроводящая шина изготавливается из луженой меди. Этот материал обладает оптимальной электропроводностью, химической и коррозионной устойчивостью. Поверхность шины дополнительно защищается специальным покрытием, одновременно обеспечивающим газонепроницаемость контакта (рис. 2).
Проводники закрепляются высококачественным пружинным зажимом, обеспечивающим предель-
Компоненты и технологии, № 9'2003
ную простоту соединения. Пружина зажима изготавливается из сплава хрома, никеля и нержавеющей стали — материала с очень низкой временной и температурной усталостью. Это позволяет получить достаточно высокое усилие зажима, которое сохраняется на протяжении всего периода эксплуатации, что предохраняет от случайного выпадения проводника даже при работе в экстремальных условиях, например при значительных механических вибрациях.
Усилие изменяется пропорционально в зависимости от сечения применяемого проводника. Под действием высокого удельного поверхностного давления в точке контакта зажима проводник вдавливается в мягкий поверхностный слой, что дополнительно обеспечивает коррозионную защиту.
В клемме, рассчитанной на работу с проводниками с сечением 0,13-26 мм2, можно зажимать проводники, сечение которых различается на два порядка, не опасаясь повреждения тонких и недожима (и, как следствие, выскальзывания) толстых проводников.
клемм служит переходная клемма WKF 16/35 РУ^КБ, имеющая низкопрофильную форму, что позволяет сделать отвод тока обычными соединительными мостиками.
Двухэтажные WKFN 2,5 Е.../35 и трехэтажные WKFN 2,5 Е3.../35 клеммы серии WKFN позволяют существенно сэкономить место и решить различные схемотехнические задачи на разных этажах клемм. Помимо соединительных мостиков для выравнивания потенциалов эти клеммы имеют в своем арсенале однополюсные соединительные мостики 1УВ WKF-V. Эти мостики вставляются в вертикально в клемму (рис. 4), соединяя между собой цепи этажей, что позволяет решить задачи по созданию схемотехнических разветвителей.
Пружинные клеммы нового семейства Fasis WKFN имеют в своем составе двухпроводные, трехпроводные, четырехпроводные, двухэтажные, трехэтажные клеммы (рис. 3). Пружинные клеммы нового поколения имеют как минимум две точки подключения соединительных мостиков, что позволяет решать и корректировать схемотехнические задачи любой сложности. Как и большинство клемм производства Wie1and, клеммы серии WKFN имеют дополнительно нейтральные и заземляющие исполнения, а в некоторых случаях и гибридные. Заземляющие клеммы WKFN..SL/35 имеют такие же габариты, как проходные и нейтральные клеммы. Металлическая защелка-крепление заземляющих клемм обладает крайне низкоомным электрическим контактом с монтажной шиной и отличными механическими свойствами, позволяющими легко и надежно устанавливать клемму на монтажную шину.
Часто для решения схемотехнических задач необходима клемма, к которой нужно подключить более двух проводов без применения соединительных мостиков и дополнительных клемм. Клеммы на три (WKFN 2,5 Б 1/2/. /35) и на четыре провода (WKFN 2,5 Б 2/2/. /35) предназначены для разветвления и обеспечивают более компактное и экономичное решение взамен стандартных проходных клемм. Соединительные мостики позволяют объединить между собой любое количество клемм для решения различных разветвительных схем. Для подвода большого тока к блоку сравнительно слаботочных
Новая серия малогабаритных пружинных клемм WKF 1,5 (рис. 5) предназначена для обслуживания проводов с рабочим сечением от 0,08 до 1,5 мм и имеет улучшенную конструкцию пружинного зажима, что позволило сделать их достаточно компактными при сохранении всех качественных характеристик,
присущих пружинным клеммам семейства Fasis. Имеется возможность для подключения двух соединительных мостиков, что позволяет соединить между собой любое количество клемм. В серии WKF 1,З имеются проходные, этажные, нейтральные и заземляющие клеммы.
Современные требования к уменьшению габаритов электротехнических шкафов в промышленности привели к созданию пружинных клемм Fasis mini серии WKMF 2,З/ 1З для подключения различных устройств малой мощности.
Имеются проходные, нейтральные и заземляющие клеммы. Заземляющая клемма WKMF 2,З SL/ 1З имеет такие же габариты, как и проходная клемма, и отличается только зеленым цветом и наличием токопроводящего фиксатора для присоединения к монтажной шине шириной 1З мм. В отличие от других производителей клемм, клеммы серии WKMF имеют широкую гамму соединительных мостиков для объединения потенциалов соседних клемм (от 2 до 10 полюсов).
В семействе Fasis mini помимо клемм, устанавливающихся на монтажную шину, имеются пружинные клеммы WKF 2,З M/F; WKF
2.3 MD/F; WKF 2,З M 1З и WKF 2,З MD 1З для установки на монтажные панели (рис. 6). Эти клеммы собираются в единый блок при помощи боковых защелок, что обеспечивает плотное прилегание друг к другу соседних клемм. Клеммы WKF 2,З M — это клеммы, которые ставятся в середину собираемого клеммного блока, у этих клемм на плоской нижней части корпуса отсутствует крепление. По краям блока клемм WKF 2,З M с одной стороны ставится боковая клемма WKF
2.3 M/F, имеющая фланец, а с другой стороны блока — специальная боковая крышка с фланцем. Получившийся блок можно закрепить на панели двумя винтами.
С целью уменьшения числа клемм, облегчения и ускорения монтажа и повышения прочностных характеристик клеммного блока можно использовать сдвоенные клеммы WKF 2,З MD и сдвоенные боковые клеммы c фланцем WKF 2,З MD/F. Клеммы WKF 2^/M/R и WKF 2^/MD/R устанавливаются для монтажа на панели с помощью специального фиксатора, расположенного на нижней части клеммы, позволяющего установить и зафиксировать клемму в отверстиях на монтажной панели.
Клеммы серии WKF 2,ЗШ ... имеют унифицированное боковое крепление и собираются в клеммный блок в любом сочетании.
Компоиеиты и технологии, № 9'2003
Таблица 1. Семейство Fasis
№ п/п Тип клемм Рабочее напряжение Ира* В Максимальный ток I А макс Сечение провода, мм2
WKF (стандартные наборные клеммы) BGG 76 G,13...26
2 WKIF (сложные наборные клеммы) BGG 76 G,13...26
3 WKMF (наборные клеммы, предназначенные для установки на монтажную шину DIN 15) 5GG 24 G,13...2,5
4 WK ...K.../U (клеммы для подключения датчиков и исполнительных механизмов) Зависит от функционального исполнения
5 WKFN (расширенная линейка наборных клемм) BGG 24 G,13...4
6 WKF 1,5 (компактные наборные клеммы для слаботочных применений) 5GG 17,5 G.GB.1,5
7 WKF 2,5/M. (малогабаритные клеммы для установки на шины, на панели) BGG 24 G,13...2,5
Также имеются mini клеммы WKF 2,ЗШ/3З и WKF 2,5/MD/35 (сдвоенные), которые имеют возможность собираться в клеммные блоки и устанавливаться на монтажную шину шириной ЗЗ мм.
Семейство Fasis имеет в своем составе различные типы клемм, показанные в таблице 1. Каждая клемма имеет три исполнения: проходная, заземляющая и нейтральная, также имеются и гибридные исполнения.
Следует отметить новое направление — клеммы со встроенными электрическими схемами и электронными компонентами. В клеммы устанавливаются реле, опторазвязки, мониторы напряжения, контроллеры термопар и многое другое.
Клеммы семейства 8е1о8 с винтовой фиксацией провода серии WK/WKN (рис. 7) имеют отлично зарекомендовавшую и проверенную многочисленными испытаниями конструкцию, обладающую следующими отличительными достоинствами:
• минимальное переходное сопротивление из-за большой поверхности контакта;
• функциональная надежность — даже многократное натяжение и ослабление винта не приводит к повреждению винтовой резьбы;
• оптимальная, независимая от сечения провода прижимная сила;
• повышенная надежность, виброустойчивость и ударопрочность;
• защита винтов от развинчивания;
• специальная защелка (крепление) клеммы позволяет осуществлять монтаж клемм на два типа монтажных шин: шириной 35 и 32 мм;
• специальная форма канала ввода провода существенно ускоряет и упрощает монтаж клемм, делает его безопасным;
• система маркировки, осуществляемая с помощью широкой гаммы маркировочных шильдиков;
• размеры заземляющих клемм для всех типов клемм повторяют размеры проходных клемм;
• два типа соединительных мостиков: винтовые, устанавливающиеся сверху и «гребенки», устанавливаемые сбоку;
• для клемм любого сечения имеется широкий спектр аксессуаров: боковые крышки, разделительные пластины, заглушки на монтажные отверстия, соединительные мостики, система маркировки клемм, монтажные шины с аксессуарами и многое другое.
Клеммы семейства Se1os с винтовой фиксацией провода серии WKN являются универсальными — могут обслуживать провода сечением от 0,5 до 185 мм2. Мощные клеммы осуществляют подключение проводов с сечением от 16 до 185 мм2. Надежность крепления проводов в клеммах обеспечивается оригинальными конструктивными решениями. Качественное закрепление достигается с помощью специальной формы зажимной клетки клеммы с насечками и рифлением фиксирующего зажима. Для надежной фиксации провода и виброустойчивости в клеммах применены следующие конструктивные решения:
• Увеличенная верхняя часть зажима с вы-штампованной дополнительной резьбой, в которую вставляется винт.
• На нижней части зажима имеются специальные насечки, не допускающие ослабления контакта при воздействии вибрации.
• В тоннеле винта имеются специальные ограничители, удерживающие винт в затянутом положении и также не позволяющие винту раскручиваться и ослабить механический контакт.
• Наличие специальных насечек с двух сторон на контактной пластине электрической части зажима.
Корпус клемм изготовлен из высококачественного полимерного материала Po1iаmid 66/6,
Таблица 2. Семейство Зв1оз
соответствующего классу пожароустойчивос-ти УО (^94). Его преимуществами являются хорошие электрические и механические свойства. Этот материал устойчив к пламени и обладает высокой пассивной защитой от огня.
В состав семейства Se1os входят различные разветвительные, многопроходные и специализированные модификации: измерительные клеммы с размыкателем, с держателем предохранителя (диода, индикатора), различные исполнения сдвоенных клемм и др. Представляют интерес клеммы для подключения датчиков и исполнительных устройств, для подключения токовых трансформаторов, экранирующих шин (рис. 8), клеммы для установки электронных компонентов, клеммы с уже встроенными компонентами и т. д.
При изготовлении клеммных зажимов используются специальные сплавы и обработка поверхности. Токопроводящую шину изготавливают из латуни и меди, а зажимные корпуса и винты — из оцинкованной и хромированной стали.
Практически каждая клемма из семейства Se1os с винтовыми зажимами провода имеет три вида исполнения: проходная, заземляющая и нейтральная.
Клеммы Se1os серии WK 4/Б. имеют в своем арсенале клемму с одним входом и двумя независимыми выходами для подключения трех проводников с различными сечениями и клемму на четыре проводника с двумя входами и двумя выходами. В центре клемм сверху предусмотрено место для установки соединительных винтовых мостиков. Имеется в наличии заземляющая клемма с металлическим фиксатором на монтажную шину.
Двухэтажные клеммы имеют два исполнения: серия WK 4 Е. и серия WKN 2,5 Е/и/.. Эти клеммы имеют возможность подключения винтовых мостиков на обоих этажах клеммы.
№ п/п Тип клемм Рабочее напряжение Ураб, В Максимальный ток I А макс Сечение провода, мм2
1 WK/WKN (наборные клеммы) 1GGG 3G9 G,5...1B5
2 SELOS BIT WKI (монтажные наборные клеммы) 4GG 125 G,5...5G
3 POWER LINE (болтовые клеммы) 1GGG 415 16...24G
4 CLASSIC LINE 9700A...S35 (наборные клеммы для работы в тяжелых условиях) BGG 125 G,5...5G
5 TOP SYSTEM (клеммники для установки на монтажную шину) 4GG 2G G,5...4
6 SELOS MINI WKM (наборные клеммы на шину DIN15) 5GG 32 G,5...6
7 SELOS PLUG (проходные распределительные клеммы с возможностью подключения разъема) 25G 12 G,5...6
Компоненты и технологии, № 9'2003
Таблица З. Семейство Taris
№ п/п Тип клемм Рабочее напряжение Ураб, В Максимальный ток I А макс Сечение провода, мм2
1 WKC (стандартные наборные клеммы) BGG 24 G,2...2,5
2 W^ S/C (гибридные клеммы) BGG 24 G,2...2,5
Подвидом Selos являются клеммы серии Appliance — клеммы для осветительного электромонтажа и бытовой электропроводки.
Семейство Taris — наборные клеммы с ножевым фиксатором. Технологию Taris можно назвать революционной — она проста, быстра и безопасна. Фиксирующий провод элемент Taris позволяет зажимать провода без предварительного снятия изоляции — провод просто отрезается по длине и вставляется в проводной туннель до упора. После этого с помощью стандартной отвертки часть зажима перемещается, прорезает изоляцию провода и обеспечивает необходимый контакт. Осуществляется это за счет того, что провод вдавливается в глубину разреза ножевого элемента, при этом усилие вдавливания рассчитано так, чтобы края ножа прорезали изоляцию провода и вошли в контакт с центральной жилой, не перекусив ее (рис. 9). Полученный контакт полностью газонепроницаем, следствием чего является отсутствие коррозии контакта, что особенно важно при электромонтаже во взрывоопасных и агрессивных средах.
Цвет рычага-индикатора (красный или синий) информирует о расчетном значении площади поперечного сечения зажимаемых проводов.
Корпус клеммы изготавливается из полиамида 66/6, обладающего отличными диэлектрическими, химическими и механическими свойствами.
Специальные сплавы обеспечивают малое переходное сопротивление и надежность соединения. Зажимающая часть клеммы и токопроводящая шина изготавливаются из луженой меди, а крепежная часть заземления — из луженой латуни. В таблице приведены основные типы клемм с ножевым зажимом.
В состав семейства Taris входят различные разветвительные, многопроходные и специализированные модификации: измерительные клеммы с размыкателем, с держателем предохранителя (диода, индикатора), различные исполнения сдвоенных и этажных клемм, клеммы для установки радиодеталей, клеммы со встроенными компонентами.
Достоинства наборных клемм с ножевым фиксатором заключаются в следующем:
• экономия до 60% времени, необходимого
при обычном монтаже;
• не требуется специальных инструментов;
• не требуется зачистки провода при монтаже;
• высокая плотность монтажа;
• виброустойчивость и ударопрочность;
• легкий доступ для контроля;
• коррозионная стойкость;
• широкий выбор аксессуаров (рис. 10). Семейство Revos — мощные промышленные разъемы. Для систем энергоснабжения и управления необходимы надежные промы-
Соединительные
мостики
IVB WKF 2,5- (2-10) IVB WKF 4- (2-10)
Заглушка с предупреждающим символом ADC 1/4 Gelb
Рис. 1O
Заглушка
с предупреждающим символом ADF 4/4 Gelb
Пластина боковая
АРС 1-2,5
- от случайного прикосновения ладонями и инструментом к токоведущим частям;
- от проникновения пыли в защищаемую контактную группу;
- от проникновения воды, разбрызганной на поверхности устройства;
- от проникновения воды при погружении корпуса в воду;
- от проникновения газов в защищаемую контактную группу.
Разъемы делятся на следующие серии: Basic — базовая, универсальная серия, напряжения до 690 В при токах до 16 А; Power — для токов до 100 А;
Mini — малогабаритные разъемы от 3 до 8 полюсов при напряжениях до 600 В и токах до 10 А (рис. 12);
шленные разъемы для соединения отдельных устройств в единую систему. Фирма Wie1and предлагает продуманную систему мощных промышленных разъемов для применения в производстве комплексного промышленного оборудования (рис. 11). Промышленные электрические разъемы семейства Revos были разработаны для применения в особых окружающих условиях: условиях агрессивных сред, большого перепада температуры, вибрации и т. д. Корпуса разъемов в зависимости от исполнения обеспечивают защиту контактной группы:
HD — разъемы с контактными группами высокой плотности (до 64 полюсов);
Flex — наборные разъемы — контактная группа формируется разработчиком (рис. 13); IT — корпуса для защиты кабеля при проходе сквозь поверхности (кабельные вводы), корпуса с возможностью установки контактной группы типа D-Sub;
MOT — 10-полюсные разъемы с пластиковым корпусом, напряжения до 690 В при токах до 16 А;
Slide — 24-полюсная контактная группа для установки в 19-дюймовые стойки;
Ex — высокозащищенные (в том числе взрывозащищенные) разъемы для хими-
Компоненты и технологии, № 9'2003
ческой, фармацевтической и горнодобывающей промышленности (рис. 14). Отличительной особенностью семейства Revos является многообразие компонентов разъема, что позволяет оптимально скомпоновать его для решения поставленных задач.
Семейство Wiecon — разъемы и клеммни-ки на печатную плату. Семейство Wiecon, пожалуй, самое обширное по номенклатуре. Большой выбор клеммников, штекеров и ответных частей с различным количеством контактов (полюсов) дает конструктору возможность гибкого подхода и оптимальной проработки проекта (рис. 15).
Основные характеристики разъемов Wiecon:
• Простой способ монтажа, надежный контакт с винтовым или пружинным зажимом проводника.
• Отсутствие пайки при присоединении проводников к разъему обеспечивает возможность быстрого, чистого, «легкого» соединения за максимально короткое время.
• Присоединение одножильных и многожильных проводников сечением от 0,14 до 16 мм2.
• Рабочее напряжение до 1000 В.
• Рабочий ток до 60 А.
• Перенапряжение 4000 В в течение 1 с.
• Возможность механического кодирования.
• Диапазон рабочих температур от -40 до+130 °С.
Разъемы Wiecon имеют множество типов:
• От 2 до 24 полюсов с шагом 3,5, 3,81, 5,00, 5,08, 6,35, 7,50, 7,62, 10,00, 10,16, 20,32 мм, клеммники с дюймовыми шагами имеют кодовые выступы над проводным туннелем.
Существуют варианты клеммников и ответных частей с подведением проводников к разъему вертикально, горизонтально и под углом.
Клеммники с закрытыми боковыми перегородками гарантируют установку в него разъемов без смещения.
Клеммники без боковых перегородок позволяют устанавливать разъемы рядом без потери полезной площади или смены шага разъема.
Имеются многоэтажные варианты клемм-ников для более плотного монтажа (до четырех этажей).
Возможность торцевого сращивания отдельных клеммников.
Существуют исполнения с изолированной нижней частью (посадочным местом). Существуют исполнения с дополнительными направляющими посадочными штырьками для повышения надежности закрепления клеммника и безошибочности установки его в плату.
Зажимающие элементы могут быть снабжены демпферным элементом, снижающим нагрузку на провод.
Аксессуары:
Предусмотрены отдельные гнезда для подключения тестовых штекеров.
Возможно использование соединительных перемычек гребеночного типа (до 24 полюсов) для выводов клеммников с шагом 5,00 и 5,08 с целью повышения нагрузочной способности.
Маркировка разъемов:
• Ясная, разборчивая маркировка полюса, нанесенная особой краской.
• При поставке больших партий разъемов возможно нанесение собственной маркировки заказчика.
• Конструктивные исполнения предусматривают установку стандартных маркировочных наклеек, площадок и шильдиков. Многие типы разъемов имеют фланцевую
версию с винтовым закреплением частей разъема, что обеспечивает надежное электрическое и механическое соединение и особую устойчивость к вибрации. Механическое кодирование обеспечивает безошибочность в соединении разъемов. Возможна поставка разъемов разных цветов из следующих материалов:
• Металлические части разъемов выполнены из сплавов со специально обработанными поверхностями, что обеспечивает минимальное переходное сопротивление, высокую степень защиты от коррозии и надежный контакт.
• Корпус зажима и зажимные винты делаются из никелированной латуни, оцинкованной и хромированной стали.
• Изолирующий корпус: полиамид 66/6, обладающий отличными диэлектрическими, химическими и механическими свойствами, реже поликарбонат или полибутиленте-рефталат. Имеется соответствие с ^94-У0. В заключение отметим, что в сентябре был
проведен очередной опрос наших клиентов: «Ваше мнение о продукции компании Wie1and». Результат — ни одной рекламации со стороны потребителей.
