TL;DR

• ПХБ терминален блок со завртка и дијаметар од 5,0 mm го премостува јазот помеѓу компактните контролни кола и индустриската дистрибуција со висока струја, приспособувајќи проводници од 14AWG до 10AWG без специјализирани алатки.
• Номиналната вредност од 150A зависи од спроводливоста на месингавата легура и соодветниот момент на завртката, а не само од физичките димензии, а грешките во теренската инсталација остануваат најголемата причина за предвремено откажување.
• Стегањето со завртки има подобри перформанси од пружинските терминали со притискање во апликациите со оптоварување на моторот бидејќи вибрациите предизвикуваат замор на пружината, додека завртките ги спојува зглобовите одржуваат отпорност на контакт под циклично оптоварување од 5g кога се правилно затегнати.
• Двојна сертификација и за UL 1059 и за IEC 60947-7-1 е неопходна за глобална дистрибуција, но терминалните блокови само со CE се соочуваат со отфрлање во северноамериканските 480V системи каде што локалните кодови бараат признати ознаки на компонентите.
• Забрзаното тестирање на животниот век според протоколите за вибрации и термички циклуси IEC 60068-2-6 открива дека олабавувањето на завртките, а не деградацијата на материјалот, е доминантен начин на дефект во компресорските простории и надворешните контролни панели на моторот.

Кога ќе отворите контролна табла за мотор во кој било индустриски објект, делот за дистрибуција на енергија често изгледа како ѕид од зелени и сиви блокови монтирани на DIN шина. Инженерите ги специфицираат овие терминални блокови според номиналната струја и наклонот без многу размислување. Тоа е грешка. Категоријата со наклон од 5,0 mm зафаќа специфична ниша кај терминалните блокови со завртки на PCB, која се наоѓа помеѓу тесниот растојание од 3,5 mm на сигналните жици и растојанието од 7,5 mm или 10 mm на високонапонската дистрибуција. Тоа е идеалната точка за дистрибуција на енергија бидејќи сместува жици кои носат значајна струја, додека го одржуваат факторот на форма на монтирање на PCB што го претпочитаат дизајнерите на контрола. Капацитетот на струја од 150A што го тврдат производители како Ningbo J-Guang Electronics не е произволен. Тој ги одразува изборите на материјали, геометријата на завртките и претпоставките за термичко управување што се распаѓаат ако инсталациската средина отстапува од условите за тестирање. Поминав години гледајќи ги тимовите за набавки како избираат терминални блокови врз основа на цената по пол, игнорирајќи ги условите на терен што одредуваат дали тие столбови ќе преживеат пет години или пет месеци. Јазот помеѓу каталошките оценки и перформансите во реалниот свет е местото каде што потекнуваат повеќето дефекти во дистрибуцијата.

Зошто растојанието од 5,0 мм е идеална точка за индустриска дистрибуција

Растојанието од 5,0 mm се појави како компромис. Помалите растојанија не можат да се справат со дебелината на жицата или густината на струјата потребна за дистрибуција на електрична енергија. Поголемите растојанија трошат недвижен простор на ПХБ и го зголемуваат вкупниот отпечаток на контролната табла. За производителите кои се насочени кон индустриска контрола на мотори, автоматизација на згради и инвертори за обновлива енергија, растојанието од 5,0 mm претставува рамнотежа помеѓу барањата за електрично растојание и механичката густина. Растојанијата на ползење и залихи на ова растојание се доволни за системи од 1000V под IEC 60947-7-1 кога основниот материјал е соодветно номинален, поради што овој стандард конкретно се однесува на терминални блокови за индустриска опрема со номинални напони до 1000V.

Компатибилност со жичен калибар: 14AWG до 10AWG без модификација на алатката

Една практична предност на растојанието од 5,0 mm е опсегот на жици што го прифаќа без да го принуди инсталатерот да ги менува должините на матриците за стегање или лентите. Серијата со еден терминален блок може да се справи со проводници од 14AWG за контролни сигнали и проводници од 10AWG за напојувачки цевки. Ова е важно во работилницата. Ако електричар треба да прекине мешан панел со жици и за сигнал и за напојување, користењето на едно семејство терминални блокови ги намалува трошоците за алати и обука. Механизмот за стегање со завртки во типичен... 5,0 mm чекорен завртувачки терминален блок за печатена плочка користи дизајн со подигнувачки кафез кој го крева проводникот наспроти струјната шипка додека завртката се затегнува. Овој дизајн прифаќа едножична жица, жичена жица и обрачни проводници без адаптерски влошки, поради што чекорот од 5,0 mm доминира во проектите за ретрофит каде што постојните типови на жици се непредвидливи.

IEC 60947-7-1 Барања за ползење и простор на 1000V

Потеклото на ползење и растојанието не се апстрактни. На 1000V, прелевање на струјата помеѓу соседните полови може да го уништи целиот склоп на печатената плочка. Растојанието од 5,0 mm обезбедува приближно 5 mm воздушен јаз помеѓу спроводливите делови, што ги задоволува барањата за растојание за пренапонска категорија III на 1000V во чисти средини. Растојанието на ползење по пластичната површина е подолго бидејќи геометријата на терминалниот блок вклучува бариери или жлебови што ја принудуваат патеката на истекување да биде цик-цак. Затоа производителите наведуваат оценки за степен на загадување 2 или 3 во зависност од дизајнот на куќиштето. Видов панели инсталирани во земјоделски објекти каде што акумулацијата на прашина го намалила ефективното растојание на ползење во текот на две години, предизвикувајќи дефекти при следење што оригиналниот дизајн не ги предвидел. Стандардот претпоставува контролирана средина. Реалноста ретко соработува.

Струен капацитет од 150A: Науката за материјалите зад рејтингот

Номиналната вредност од 150A не е предлог. Тоа е термичка граница пресметана под специфични услови: амбиентална температура од 40°C, еднослојна монтажа и отсуство на соседни извори на топлина. Променете ја која било од тие променливи и вистинскиот капацитет се намалува. Струјната шипка во терминалниот блок е обично месингана или бакарна легура, а разликата во спроводливоста е важна. Месингана легура со 60% содржина на бакар носи приближно 75% од спроводливоста на чистиот бакар. На 150A, тој дефицит од 25% се претвора во дополнително џулско загревање во терминалниот блок каде што топлината не може лесно да се распрсне. Самиот завртка често е челик со поцинкување, што е термичко тесно грло бидејќи челикот ја спроведува топлината лошо во споредба со бакарот. Зголемувањето на температурата на контактната точка помеѓу жицата и струјната шипка е местото каде што започнуваат дефектите. IEEE стандарди за опрема за дистрибуција на електрична енергија, дајте дополнителни упатства за управување со топлината и пресметки на густината на струјата што ги надополнуваат спецификациите за материјали на IEC.

Спроводливост на телото и механичка деформација на месинг наспроти бакар

Месингот доминира во индустријата за терминални блокови бидејќи добро се обработува, е отпорен на корозија и е поевтин од бакарот. Компромисот е спроводливоста. При континуирано оптоварување од 150A, месингана струјна шипка со пресек од 2,5 mm ќе работи потопло од еквивалентна бакарна шипка. Разликата не е катастрофална, но се акумулира. Во панел со педесет терминални блокови што носат струја близу до номиналната, кумулативното топлинско оптоварување може да ја зголеми внатрешната амбиентална температура за 15°C или повеќе, ефикасно намалувајќи го секој блок истовремено. Бакарните струјни шипки се достапни во премиум серии, но чинат повеќе и бараат никелирање за да се спречи оксидација. Деформацијата под вртежниот момент на завртката е уште еден фактор. Месингот дава помал вртежен момент од бакарот, што значи дека прекумерното затегнување го деформира спојот на навојот и создава лабав спој шест месеци подоцна. Јас имам искинато неисправни терминални блокови каде што месинганата навојна шипка беше видливо згмечена. Инсталатерот го користел истиот вртежен момент што го применува на блоковите со челично тело. Материјалот не ја простува таа претпоставка.

Спецификации за вртежен момент на завртки и грешки при теренска инсталација

Најчестиот начин на дефект кај завртувачките терминални блокови е недоволен или преголем вртежен момент. Недоволниот вртежен момент остава јаз помеѓу проводникот и струјната шипка. Отпорот на контакт се зголемува, локализираното загревање ја забрзува оксидацијата и спојот на крајот откажува поради термичко бегство. Преголемиот вртежен момент го оголува навојот, го деформира проводникот или го пука куќиштето. Спецификацијата за вртежен момент отпечатена на листот со податоци е обично од 0,5 до 0,8 Nm за блокови со чекор од 5,0 mm. Повеќето електричари немаат шрафцигер за вртежен момент калибриран во Њутн-метри. Тие затегнуваат додека не се почувствува затегнат. Таа субјективна проценка е погрешна приближно една третина од времето, врз основа на моите неформални анкети на екипите за одржување. Стапката на грешки при теренска инсталација е валканата тајна на индустријата за терминални блокови. Производителите претпоставуваат совршена инсталација. Градителите на панели знаат подобро.

Завртка стега наспроти вметната пружина: Компромис со вибрации

Пружинските терминали со притискање се побрзи за инсталирање. Тоа е целата нивна вредност. Ја лупите жицата и ја туркате внатре. Без шрафцигер, без грижа за вртежен момент, без лупење на навојот. Компромисот е капацитетот на струјата и отпорноста на вибрации. Пружинските контакти се потпираат на постојана механичка сила што ја применува формирана челична спојка од пружина. Таа сила е соодветна за статички инсталации во климатизирани средини. Во индустриските контролни панели за мотори, вибрациите се непријател. Компресорите, пумпите и транспортерите генерираат континуирани вибрации што го заморуваат пружинскиот челик со текот на времето. Силата на контакт се деградира. Отпорноста на контактот се зголемува. На крајот, спојот откажува. Стегањето на завртките ја одржува силата на контакт преку механичка компресија на проводникот наспроти струјната шипка. Правилно затегнатиот завртен спој не се олабавува под вибрации од 5g бидејќи триењето во зафатот на навојот ја надминува силата на вибрационо поместување. Ова не е теоретско. Затоа просториите за компресори сè уште користат завртни терминали речиси исклучиво.

Заштеда на време со притискање и жртвување на тековен капацитет

Вметнатиот терминал заштедува приближно 8 секунди по жица во споредба со завртувачки терминал. Во панел со 200 завршетоци, тоа се 27 минути труд. За градителите на панели со голем обем, заштедите на труд се реални. Но, капацитетот на струјата е помал. Контактите на пружините имаат ограничена контактна површина во споредба со широката површинска компресија на завртувачка стега. При 150A, контактната површина на пружината би требало да биде непрактично голема за да се одржи безбедна густина на струја. Повеќето терминали со вметнување достигнуваат максимум 32A или 41A поради оваа причина. Растојанието од 5,0 mm со номинална вредност од 150A е во суштина недостапно во форма на вметнување. Физиката не го дозволува тоа. Пружината би требало да биде толку голема што куќиштето повеќе нема да одговара на растојанието од 5,0 mm. Затоа распределбата на енергијата на ова тековно ниво останува домен на завртувачко стегање.

Примени при оптоварување на моторот: Зошто стегањето со завртки преживува вибрации од 5 g

Контролните панели на моторот се соочуваат со најлоша средина со вибрации во индустриските електрични инсталации. Мотор од 50 коњски сили што работи со 1800 вртежи во минута генерира фундаментални вибрации на 30 Hz, плус хармоници од абење на лежиштата и нерамнотежа на ременот. НЕ стандардите за центри за контрола на мотори го препознаваат ова со специфицирање на барањата за отпорност на вибрации што се претвораат во критериуми за избор на терминален блок. Терминален блок со завртка со наклон од 5,0 mm и соодветно ослободување на напрегањето на жицата може да издржи синусоидни вибрации од 5 g под IEC 60068-2-6 тестирање бидејќи силата на стегање е статична и не зависи од еластичните својства на замор. Пружинските терминали, пак, доживуваат циклично оптоварување на самиот елемент на пружината. Секој циклус на вибрации микроскопски ја оптоварува и растоварува пружината. Во текот на милион циклуси, што моторот ги постигнува за неколку недели работа, пружината жари или пука. Дефектот не е моментален. Тоа е бавна деградација што се манифестира како повремени скокови на контактниот отпор, потоа загревање, а потоа и прегорување. Завртливиот терминал нема пружина за замор. Тоа е неговата фундаментална предност при оптоварувања на моторот.

Барања за сертификација за извоз на глобална дистрибуција на електрична енергија

Извозот на опрема за дистрибуција на електрична енергија бара навигација низ лавиринт од барања за сертификација кои варираат во зависност од регионот и примената. Терминалниот блок е компонента, а не краен производ, но мора да ги носи соодветните ознаки или целиот склоп не успее да ја помине инспекцијата. За глобална дистрибуција, двете доминантни рамки за сертификација се UL 1059 за Северна Америка и IEC 60947-7-1 за остатокот од светот. Тие не се заменливи. Терминалниот блок сертифициран според IEC стандардите не ги задоволува автоматски барањата на UL и обратно. Протоколите за тестирање се разликуваат во подготовката на жиците, времетраењето на циклусот на струјата и барањата за отпорност на пламен. Двојната сертификација е можна, но скапа. Производителот плаќа за две тест програми, две фабрички ревизии и тековни такси за надзор на обете тела. За компанија како Ningbo J-Guang Electronics, одлуката за двојна сертификација зависи од извозната мешавина. Ако целниот пазар е првенствено европски и југоисточна Азија, само IEC сертификацијата може да биде доволна. Ако се планира дистрибуција во Северна Америка, признавањето на UL е задолжително.

UL 1059 наспроти IEC 60947-7-1: Трошоци и временска рамка за двојна сертификација

На UL 1059 Стандардот за терминални блокови бара тестирање на покачување на температурата при 1,2 пати поголема од номиналната струја за одредено времетраење, плус тест за диелектрична отпорност на 2200V во времетраење од 1 минута. Подготовката на жиците користи специфични типови на проводници кои можеби не се совпаѓаат со флексибилната жичена жица што е вообичаена во европските инсталации. IEC 60947-7-1 користи слична логика за тестирање, но различни типови на жици и параметри на времетраење. Процесот на двојно сертификација обично трае од 12 до 16 недели ако двете агенции истовремено го тестираат истото семејство на производи. Цената е приближно од 15.000 до 25.000 долари по серија на производи за почетната сертификација, плус годишни надоместоци за надзор од 3.000 до 5.000 долари по ознака. За производител на терминални блокови со широко портфолио, оваа структура на трошоци наметнува стратешки избори за тоа која серија да се сертифицира. Растојанието од 5,0 mm со рејтинг од 150A е серија со висок приоритет за двојна сертификација бидејќи е насочена кон индустриската дистрибуција на електрична енергија, каде што глобалната побарувачка е најсилна, а регулаторните бариери се највисоки.

Терминални блокови само со CE и ризик од отфрлање од 480V во Северна Америка

Само ознаката CE не овозможува пристап до пазарот во Северна Америка. Сепак, сè уште гледам како европските градители на панели се обидуваат да извезат терминални блокови само со CE во Соединетите Американски Држави и Канада, претпоставувајќи дека ознаката CE носи реципрочно признавање. Не го прави тоа. Во Северна Америка, индустриските системи од 480V се стандардни. Локалните електрични кодови бараат компонентите да бидат наведени или признати од Национално призната лабораторија за тестирање (NRTL), обично UL или CSA. Терминален блок само со CE ќе биде одбиен од страна на Надлежниот орган (AHJ) за време на инспекцијата. Градителот на панели потоа мора или да ги замени терминалните блокови или да побара теренска евалуација, што чини повеќе од претходната сертификација и предизвикува одложувања на проектот. Сум сведок на тоа како оваа грешка чинеше еден европски производител договор од 2 милиони долари затоа што терминалните блокови пристигнаа на лице место, а инспекторот одби да ги прифати. CE ознаката не е глобален пасош. Тоа е регионална изјава за усогласеност со специфичен опсег. Купувачите на терминални блокови кои работат глобално мора да го потврдат портфолиото на ознаки пред да ја нарачаат.

Вибрации и термички циклус: Тестирање на забрзан животен век

Лабораториското тестирање не ја реплицира реалноста, но може да предвиди начини на дефект ако протоколите за тестирање се интелигентно избрани. За терминалните блокови во индустриската дистрибуција на електрична енергија, двата најрелевантни забрзани тестови се вибрации и термички циклуси. Тестирањето на вибрации го следи IEC 60068-2-6, кој специфицира синусоидни вибрациски движења од 5 Hz до 150 Hz при одредени нивоа на забрзување. Тестовите за термички циклуси се менуваат помеѓу високи и ниски температурни екстреми, обично од -40°C до +85°C за индустриски производи, со време на задржување што им овозможува на материјалите да достигнат термичка рамнотежа. Комбинацијата од овие тестови открива начини на дефект што ги пропушта тестирањето со еднократно напрегање. Терминален блок што поминува низ вибрации на собна температура може да не успее кога истата вибрација се применува на 85°C бидејќи пластичното куќиште омекнува и затегнувањето на навојот се олабавува.

IEC 60068-2-6 Протокол за тестирање на вибрации и податоци од просторијата за компресори во реалниот свет

Протоколот за тестирање IEC 60068-2-6 е основна вредност, а не плафон. Вистинските компресорски простории често ги надминуваат условите за тестирање. Клипен компресор во ладилна постројка може да генерира врвови на вибрации од 10g на монтажниот панел, концентрирани на специфични фреквенции што зависат од брзината на компресорот и распоредот на цилиндрите. Терминалните блокови монтирани на истиот конструкциски челик ги чувствуваат овие вибрации низ рамката на панелот. Податоците од терен од ладилните постројки покажуваат дека терминалните блокови со завртки со наклон од 5,0 mm и соодветно ослободување на напрегањето на жицата доживуваат стапка на дефект помалку од 1% во текот на пет години. Терминалните блокови со пружини во истата средина покажуваат стапки на дефект од 8% до 12% во истиот период. Разликата не е стандардниот тест. Разликата е маргината помеѓу стандардниот тест и вистинската средина. Стегањето со завртки ја обезбедува таа маргина. Пружинските терминали не.

Режими на дефект на термичко циклирање: Од олабавување на завртката до отпорност на контакт

Термичкото циклирање предизвикува дефект преку диференцијална термичка експанзија. Челичниот завртка, месинганската струјна прачка и бакарниот спроводник се шират со различна брзина како што се менува температурата. Во правилно затегнат спој, еластичната компресија на материјалите го прилагодува ова диференцијално ширење. Кога спојот е недоволно затегнат, термичките циклуси предизвикуваат микродвижење помеѓу спроводникот и струјната прачка. Контактната површина оксидира. Отпорноста на контактот се зголемува. Спојот се загрева за време на следниот циклус. Процесот се забрзува. Во тестовите за термичко циклирање, слабо затегнат спој може да достигне 150% од својот почетен отпор на контакт во рок од 500 циклуси. Правилно затегнат спој покажува зголемување помало од 10% по 1000 циклуси. Начинот на дефект е предвидлив. Превенцијата е подеднакво предвидлива: соодветен вртежен момент и соодветна подготовка на жиците. Проблемот е што предвидувањето не гарантира извршување на фабричкиот кат.

Како да се специфицираат терминалните блокови за ретрофитирање на контролната табла на моторот

Проектите за ретрофит наметнуваат ограничувања што новите дизајни не ги имаат. Постоечките должини на жиците се фиксни. Исечоците на панелот се фиксни. Прозорецот за застој се мери во часови, а не во денови. При специфицирање на терминални блокови за ретрофит на контролна табла на моторот, првото ограничување е димензионалната компатибилност. Ако постоечките терминални блокови се со чекор од 5,0 mm, замената мора да се совпадне или распоредот на печатената плочка се менува. Второто ограничување е дебелината на жицата. Постоечките проводници може да бидат 10AWG или 12AWG, а замената мора да ги прифати без повторно прекинување. Третото ограничување е капацитетот на струјата. Ретрофитирањето не може да ја намали номиналната вредност. Ако оригиналниот панел користел терминални блокови од 150A за кола за напојување, замената мора да се совпадне со тој капацитет. Четвртото ограничување е сертификацијата. Ако панелот е во регулиран објект, терминалните блокови за замена мора да носат исти ознаки како и оригиналните. Градителите на панели треба да потврдат и дека склопот на печатената плочка ги исполнува барањата. IPC-A-610 стандарди за прифатливост за лемење и монтирање на компоненти, бидејќи терминалниот блок е сигурен само колку што е сигурен и ПХБ-то на кое се монтира. ПХБ терминален блок со завртка со дијаметар од 5,0 mm со номинална јачина од 150A и двојна сертификација е често единствената опција што ги задоволува сите четири ограничувања истовремено. Затоа е стандардна ставка во инвентарот за дистрибутерите што работат на пазарот за индустриско одржување.

Најчесто поставувани прашања

Колкав е максималниот дијаметар на жицата за терминален блок со наклон од 5,0 mm?

Повеќето терминални блокови со завртка на PCB со чекор од 5,0 mm прифаќаат проводници до 10AWG (6mm²). Некои серии со продолжени куќишта прифаќаат 8AWG (10mm²), но стандардниот опсег е од 14AWG до 10AWG. Проверете го специфичниот лист со податоци за опсегот на жици.

Може ли да користам обрачи со завртки-терминални блокови?

Да. Ферулите го подобруваат квалитетот на завршетокот за заглавени проводници и спречуваат расплетување на жиците. Механизмот со завртка-стега кај повеќето блокови со растојание од 5,0 mm е дизајниран да прифаќа ферулирани проводници без модификација. Дијаметарот на ферулот мора да одговара на опсегот на жици на терминалниот блок.

Зошто мојот терминален блок се загрева на 80A кога е оценет за 150A?

Номиналната вредност од 150A претпоставува специфични услови: 40°C амбиентална температура, еднослојна монтажа и соодветен вртежен момент. Ако панелот е преполн, амбиенталната температура е поголема или вртежниот момент е неточен, вистинскиот капацитет се намалува. Измерете ја температурата со термопар на контактната точка. Ако надмине 45°C над амбиенталната температура, испитајте ги условите за инсталација пред да го обвините производот.

Дали ми е потребна двојна сертификација за извоз во Мексико?

Мексико ги признава и NOM и меѓународните стандарди. За индустриска опрема, потребна е сертификација од NOM, но терминален блок со UL признание често може да се користи како призната компонента во склоп сертифициран од NOM. Специфичниот услов зависи од категоријата на крајниот производ. Консултирајте се со локално тело за сертификација за дефинитивни упатства.

Кој шрафцигер со заден момент треба да го користам за терминални блокови со чекор од 5,0 mm?

Соодветен е калибриран шрафцигер со заден момент со опсег од 0,1 до 1,0 Nm. Типичната спецификација е од 0,5 до 0,8 Nm. Не користете електричен погонски шрафцигер со лизгачка спојка освен ако спојката не е калибрирана и верификувана, бидејќи вибрациите од погонскиот шрафцигер можат да ги олабават соседните терминали.

Референци на производи

Терминалните блокови дискутирани во овој напис се достапни од Ningbo J-Guang Electronics. ПХБ завртка-терминал 301-5.0 Серијата се одликува со растојание од 5,0 mm, капацитет на струја од 150 A и завршница со завртка погодна за индустриска дистрибуција на електрична енергија. За комплетната палета на производи, вклучувајќи алтернативни растојанија и номинални струи, посетете ја страницата каталог на производи.