Руководство по выбору промышленных разъемов: класс защиты IP, запорные механизмы и химическая стойкость

При выборе промышленных разъемов разработчики систем распределения питания должны учитывать основные характеристики, такие как напряжение, ток, рабочая температура, а также требования к базовой ударопрочности и вибрации. Они также должны учитывать такие факторы, как степень защиты от проникновения влаги (IP), запорные механизмы, химическая и коррозионная стойкость, а также возможность горячего подключения.

Степень защиты IP промышленных разъемов разработана для обеспечения надежной работы в определенных условиях окружающей среды. Они состоят из двух цифр. Первая цифра обозначает уровень защиты от попадания твердых предметов и пыли в разъем, а вторая цифра — степень защиты от попадания жидкостей внутрь. «0» в любом положении означает отсутствие защиты.

Самый высокий рейтинг в стандартных рейтингах IP — IP69. Оборудование со степенью защиты IP69 пыленепроницаемо и выдерживает очистку жидкостью и паром под высоким давлением. Следующий уровень ниже — IP68, который подходит для пыленепроницаемого оборудования и выдерживает погружение в воду на глубину до 1,5 метра на срок до 30 минут.

Примеры разъемов со степенью защиты IP68 включают герметичные и водонепроницаемые разъемы Samtec ACR-16 и SBSX-75A от Anderson Power Products. ACR-16 представляет собой 10-контактный разъем с номинальным током 11,6 А, а SBSX-75A имеет два контакта питания с номинальным током до 135 А и до четырех сигнальных контактов. Оба разъема также оснащены блокировочными механизмами, хотя стили запорных механизмов различны (рис. 1).

Рисунок 1: Разъемы ACR-16 (слева) и SBSX-75A (справа) имеют экологический класс защиты IP68 и механизмы блокировки (не масштабируются). (Изображение: Sager)

Запорные механизмы

Заблокированные или блокирующие разъемы предназначены для предотвращения случайного отсоединения и обеспечения безопасного и надежного соединения. Они широко используются в автомобилестроении, хранении энергии, промышленности, медицине и других областях. Например:

Серия ACR-16 представляет собой байонетные разъемы, которые блокируются при сопряжении и скручивании. Их можно подключать и отключать за 1/3 оборота.

В серии SBSX-75A используются защелки с пружинными защелками из нержавеющей стали по бокам, которые надежно фиксируются на месте.

Доступен целый ряд других механизмов запирания/блокировки, в том числе:

Рычажная блокировка является очень распространенным механизмом промышленных разъемов. Это может предотвратить открытие разъема и повысить герметичность соединения. В двухтактном замке Hirose используются внутренние защелки в штекере. Когда две половинки прижимаются друг к другу, эти защелки убираются и вставляются в соответствующие канавки внутри разъема. Для разъединения необходимо сжать корпус разъема, одновременно раздвигая две половины разъема.

При винтовой фиксации используются резьбовые муфты для улучшения ударных и вибрационных характеристик. Винтовая блокировка используется как для прямоугольных, так и для круглых разъемов.

Химическая и коррозионная стойкость

Даже на заблокированных и герметичных разъемах воздействие углеводородов и растворителей на транспорте, в промышленности и мобильных устройствах может снизить износ стандартных материалов корпуса. Для этих применений корпуса разъемов могут быть изготовлены из материалов, устойчивых к химической коррозии.

Поликарбонат (ПК) обладает хорошей химической стойкостью к разбавленным кислотам, нейтральным солевым растворам, смазкам, маслам и моющим средствам.

Полибутилентерефталат (PBT) подходит для применений, где ожидается воздействие органических растворителей, бензина и масел.

Смесь PC/PBT сочетает в себе лучшие свойства двух полимеров с высокой химической стойкостью, высокими ударопрочными характеристиками и отличной атмосферостойкостью.

Серия разъемов SB от Anderson Power Products предлагает химически стойкие корпуса, изготовленные из смеси PC/PBT. Эти разъемы имеют номинальный ток до 280 А, расширенный диапазон рабочих температур от -40 °C до 105 °C и экологический рейтинг IP64 (рис. 2).

Рисунок 2: Корпус этого разъема питания изготовлен из смеси PC/PBT и обладает высокой химической стойкостью. (Изображение: компания Anderson Power Products)

Возможность «горячей» замены

Модульные системы позволяют повысить надежность за счет использования разъемов с возможностью горячей замены. В других случаях для отключения цепей и обеспечения безопасности работников в высоковольтных зонах требуются служебные разъемы (также известные как разъемы с холодным штекером).

Возможность горячего подключения позволяет устанавливать и удалять разъемы, работающие под напряжением, для обеспечения максимальной эксплуатационной готовности системы. Существует две конфигурации «горячего» подключения:

При предварительном подключении или схеме «сделай первым» или «обрыв последним» происходит последовательность контактов таким образом, чтобы они зацеплялись раньше основных контактов питания. Предварительное сопряжение используется для предотвращения перегрузок по току, коротких замыканий и неисправностей заземления.

При последовательном соединении контактов, а также в положениях питания, используемых для передачи сигнала или вспомогательного источника питания, осуществляется последовательное соединение контактов или включение цепей питания до тех пор, пока контакты питания не будут полностью зацеплены.

Разъемы Powerpole от Anderson Power Products рассчитаны на напряжение 600 В и ток до 350 А и имеют функцию предварительного подключения. Система плоских протирочных контактов имеет большое нормальное усилие и большую токопроводящую площадь, что позволяет минимизировать контактное сопротивление. Жертвенный наконечник предотвращает повреждение непроводящих поверхностей при закупорке или поломке под нагрузкой. При подключении к розетке конструкция протирки очищает сопрягаемые поверхности независимо от того, находятся ли они под нагрузкой или нет.

Возможность холодного подключения

В системах с высоким напряжением (более 1500 В) обычно больше внимания уделяется безопасности оператора, чем времени безотказной работы системы. В таких случаях для ручного отключения питания и защиты оператора от высокого напряжения можно использовать сервисные разъемы, обеспечивающие возможность холодного подключения.

Сервисный штекер Hirose EM30MSD включает в себя клеммы питания с номинальным напряжением 1500 В и 200 А и сигнальные линии на 250 В и 1 А. Эти сигнальные линии прерываются для предотвращения «горячей» замены при вращении байонетного запорного механизма для отключения. Сопряженная система блокировки также обеспечивает ударопрочность, сводя к минимуму вероятность случайного отключения (рис. 3).

Рисунок 3: Когда разъем EM30MSD с возможностью холодного подключения отсоединен, линии питания и сигнальные линии открываются для защиты оператора. (Изображение: Хиросе)

Конструкция многоточечного контакта снижает контактное сопротивление. Корпус сервисного разъема EM30MSD из полипропилена обладает химической стойкостью, степенью защиты IP68 при сопряжении и подходит для защиты окружающей среды.

В отключенном состоянии розетка имеет функцию защиты пальцев IPX2, что снижает риск поражения оператора электрическим током. Конструкция IPX2 предотвращает попадание твердых предметов (например, пальцев) диаметром более 12,5 мм и длиной более 80 мм.

Индивидуальный конфигуратор кабелей

Выбор разъемов — важная задача. Как и проектирование кабельных сборок с использованием этих разъемов. Специальный конфигуратор кабелей Molex упрощает этот процесс.

Дизайнеры могут использовать этот онлайн-инструмент для быстрого проектирования индивидуальных кабельных сборок. После завершения проектирования инструмент предоставляет концептуальные чертежи, 3D-модели, образцы и предложения от Sager Electronics. Особенности и функции включают в себя:

Выбор разъемов питания и сигналов

Варианты проводов с рейтингом UL

Поддержка двухсторонних и односторонних конструкций

Варианты комплектации аксессуаров и специальных этикеток

К расширенным функциям относятся конфигуратор распиновки и автоматически генерируемые чертежи и 3D-модели.

Выбор промышленных разъемов и проектирование кабельных сборок, обеспечивающих питание, защиту и надежность, — это сложный процесс. При этом необходимо учитывать класс защиты разъемов, механизмы защелки/блокировки, а также химическую и коррозионную стойкость.