Guide de sélection des connecteurs industriels : indices IP, mécanismes de verrouillage et résistance chimique

Lors de la sélection de connecteurs industriels, les concepteurs de systèmes de distribution d'énergie doivent prendre en compte les spécifications de base telles que la tension, le courant, la température de fonctionnement et les exigences de base en matière de résistance aux chocs et aux vibrations. Ils doivent également prendre en compte des facteurs tels que les indices de protection contre les infiltrations (IP), les mécanismes de verrouillage, la résistance aux produits chimiques et à la corrosion et l'enfichabilité à chaud.

Les indices IP des connecteurs industriels sont conçus pour garantir un fonctionnement fiable dans des conditions environnementales spécifiques. Ils sont composés de deux chiffres. Le premier chiffre indique le niveau de protection contre l'entrée d'objets solides et de poussière dans le connecteur, et le deuxième chiffre représente le degré de protection contre l'entrée de liquides à l'intérieur. Un « 0 » dans l'une ou l'autre position signifie qu'il n'y a aucune protection.

La note la plus élevée dans les classifications IP standard est IP69. Les équipements classés IP69 sont étanches à la poussière et peuvent résister au nettoyage à haute pression par liquide et à la vapeur. Le niveau suivant est IP68, qui convient aux équipements étanches à la poussière et peut résister à une immersion dans de l'eau jusqu'à 1,5 mètre de profondeur pendant 30 minutes maximum.

Parmi les connecteurs dotés d'un indice de protection IP68, citons les connecteurs étanches et étanches Samtec ACR-16 et SBSX-75A d'Anderson Power Products. L'ACR-16 est un connecteur à 10 broches avec un courant nominal de 11,6 A, et le SBSX-75A possède deux broches d'alimentation avec un courant nominal allant jusqu'à 135 A et jusqu'à quatre broches de signal. Les deux connecteurs comprennent également des mécanismes de verrouillage, bien que les styles des mécanismes de verrouillage soient différents (Figure 1).

Figure 1 : Les connecteurs ACR-16 (à gauche) et SBSX-75A (à droite) ont un indice de protection de l'environnement IP68 et des mécanismes de verrouillage (pas évolutifs). (Photo : Sager)

Mécanismes de verrouillage

Les connecteurs verrouillés ou verrouillables sont conçus pour empêcher toute déconnexion accidentelle et fournir une connexion sûre et fiable. Ils sont largement utilisés dans les applications automobiles, de stockage d'énergie, industrielles, médicales et autres. Par exemple :

Les connecteurs à baïonnette de la série ACR-16 se verrouillent lorsqu'ils sont accouplés et torsadés. Ils peuvent être branchés et débranchés en 1/3 de tour.

La série SBSX-75A utilise des loquets, dont des loquets à ressort en acier inoxydable sur les côtés qui s'enclenchent fermement en place.

Une variété d'autres mécanismes de verrouillage/verrouillage sont disponibles, notamment :

Le verrouillage par levier est un mécanisme très courant sur les connecteurs industriels. Cela peut empêcher l'ouverture du connecteur et augmenter l'étanchéité de la connexion. Le verrouillage push-pull Hirose utilise des loquets internes dans le bouchon. Lorsque les deux moitiés sont pressées l'une contre l'autre, ces loquets se rétractent et s'insèrent dans les rainures correspondantes à l'intérieur de la douille. Pour déconnecter, il est nécessaire de presser le corps du connecteur tout en séparant les deux moitiés du connecteur.

Le verrouillage à vis utilise des raccords filetés pour améliorer les performances en matière de chocs et de vibrations. Le verrouillage à vis est utilisé pour les connecteurs rectangulaires et circulaires.

Résistance aux produits chimiques et à la corrosion

Même pour les connecteurs verrouillés et scellés, l'exposition aux hydrocarbures et aux solvants dans les applications de transport, industrielles et mobiles peut réduire la dégradation des matériaux de boîtier standard. Pour ces applications, les boîtiers de connecteurs peuvent être fabriqués dans des matériaux résistant à la corrosion chimique.

Le polycarbonate (PC) présente une bonne résistance chimique aux acides dilués, aux solutions salines neutres, aux graisses, aux huiles et aux détergents.

Le polybutylène téréphtalate (PBT) convient aux applications où une exposition à des solvants organiques, à l'essence et à des huiles est attendue.

Le mélange PC/PBT combine les meilleures propriétés des deux polymères, avec une résistance chimique élevée, des performances aux chocs élevées et une excellente résistance aux intempéries.

La série de connecteurs SB d'Anderson Power Products propose des boîtiers résistants aux produits chimiques utilisant un mélange PC/PBT. Ces connecteurs ont un courant nominal allant jusqu'à 280 A, une plage de températures de fonctionnement étendue de -40 °C à 105 °C et un indice environnemental IP64 (Figure 2).

Figure 2 : Le boîtier de ce connecteur d'alimentation est constitué d'un mélange PC/PBT et présente une résistance chimique élevée. (Image : Anderson Power Products)

Enfichabilité à chaud

Les systèmes modulaires peuvent améliorer la fiabilité en utilisant des connecteurs enfichables à chaud. Dans d'autres cas, des connecteurs de service (également appelés connecteurs à froid) sont nécessaires pour déconnecter les circuits et assurer la sécurité des travailleurs dans les zones à haute tension.

L'enfichabilité à chaud permet d'insérer et de retirer des connecteurs sous tension afin de maximiser la disponibilité du système. Il existe deux configurations de branchement à chaud :

Les contacts sont séquencés avant l'accouplement ou selon un ordre de démarcation des contacts, de manière à ce qu'ils s'enclenchent avant les contacts d'alimentation principaux. Le préaccouplement est utilisé pour éviter les surintensités, les courts-circuits et les défauts de mise à la terre.

Les contacts utilisés pour les positions de signal ou d'alimentation auxiliaire sont séquencés après l'accouplement ou l'activation des contacts afin de s'assurer que la communication ne démarre pas ou que les circuits d'alimentation ne sont pas allumés tant que les contacts d'alimentation ne sont pas complètement engagés.

Les connecteurs Powerpole d'Anderson Power Products sont conçus pour une tension nominale de 600 V, avec un courant allant jusqu'à 350 A, et disposent d'une fonction de pré-connexion. Le système de contact à essuyage plat possède une force normale importante et une grande surface conductrice afin de minimiser la résistance de contact. La pointe sacrificielle limite les dommages aux surfaces non conductrices lorsqu'elle est branchée ou cassée sous charge. Une fois branché, le dispositif d'essuyage nettoie les surfaces de contact, qu'elles soient chargées ou non.

Enfichabilité à froid

Les applications haute tension (1 500 V et plus) sont généralement plus préoccupées par la sécurité de l'opérateur que par la disponibilité du système. Dans ces cas, des prises de service peuvent être utilisées pour le branchement à froid afin de déconnecter manuellement l'alimentation et de protéger l'opérateur des hautes tensions.

La prise de service Hirose EM30MSD comprend des bornes d'alimentation nominales à 1 500 V et 200 A et des lignes de signal nominales à 250 V et 1 A. Ces lignes de signal sont interrompues pour empêcher tout branchement à chaud lorsque le mécanisme de verrouillage à baïonnette est pivoté pour le déconnecter. Une fois accouplé, le système de verrouillage offre également une résistance aux chocs afin de minimiser les risques de déconnexion accidentelle (Figure 3).

Figure 3 : Lorsque le connecteur enfichable à froid de l'EM30MSD est débranché, les lignes d'alimentation et de signal sont ouvertes pour protéger l'opérateur. (Photo : Hirose)

La conception de contact multipoint réduit la résistance de contact. Le boîtier en PBT de la prise de service EM30MSD est résistant aux produits chimiques, possède un indice de protection IP68 une fois accouplé et convient à la protection de l'environnement.

Lorsqu'elle est débranchée, la prise est dotée d'une fonction de protection des doigts IPX2, ce qui réduit le risque de choc électrique pour l'opérateur. La conception IPX2 empêche l'entrée d'objets solides (tels que les doigts) d'un diamètre supérieur à 12,5 mm et d'une longueur supérieure à 80 mm.

Configurateur de câbles personnalisé

La sélection des connecteurs est une tâche importante. Il en va de même pour la conception d'assemblages de câbles utilisant ces connecteurs. Le configurateur de câbles personnalisé de Molex simplifie ce processus.

Les concepteurs peuvent utiliser cet outil en ligne pour concevoir rapidement des assemblages de câbles personnalisés. Une fois la conception terminée, l'outil fournit des dessins conceptuels, des modèles 3D, des échantillons et des devis de Sager Electronics. Les caractéristiques et fonctions incluent :

Sélection des connecteurs d'alimentation et de signal

Options de câbles homologuées UL

Prise en charge des conceptions à double extrémité et à extrémité unique

Options pour regrouper des accessoires et des étiquettes personnalisées

Les fonctionnalités avancées incluent un configurateur de brochage et des dessins et modèles 3D générés automatiquement.

La sélection de connecteurs industriels et la conception d'assemblages de câbles capables de fournir alimentation, protection et fiabilité constituent un processus détaillé. Cela implique des considérations relatives aux indices IP des connecteurs, aux mécanismes de verrouillage/verrouillage et à la résistance aux produits chimiques et à la corrosion.