Czas to pieniądz – dotyczy to zarówno budowy paneli, jak i automatyki oraz inżynierii usług budowlanych. Wybór odpowiedniej technologii połączeń jest jednym ze sposobów na zoptymalizowanie tego procesu. Dzięki zaciskom wtykowym Push-in okablowanie urządzeń jest nie tylko szybkie i łatwe, ale również bezpieczne. Zapewniają sprawny montaż, a także oferują korzyści na wszystkich etapach cyklu życia aparatury łączeniowej lub urządzeń automatyki.
Pełna wolność wyboru
Konstruktorzy szaf sterowniczych, producenci maszyn, rozdzielnic i paneli mają obecnie swobodę wyboru w zakresie technologii połączeń, ponieważ topowi producenci, tacy jako Eaton, oferują komponenty z różnymi technologiami zacisków. Międzynarodowe dopuszczenia, napięcie zasilania, opcje montażu, a nawet wielkość lub wymiary podstawy – wszystkie te czynniki są obecnie niezależne od wyboru technologii połączeń.
Porównanie łatwości obsługi różnych opcji zacisków zasilających
Istnieją jednak różnice podczas montażu, zwłaszcza w zakresie kosztów okablowania, zależne od zastosowanej technologii zacisków. Zaciski śrubowe są nadal najczęściej stosowaną technologią połączeń dla wyłączników silnikowych. Komplikuje to jednak proces okablowania, ponieważ dla każdego typu i rozmiaru zacisku należy zastosować właściwy moment dokręcenia. Podczas montażu Instalator musi więc za każdym razem zmieniać moment obrotowy lub używać innego narzędzia.
Zaciski sprężynowe Cage Clamp są znacznie łatwiejsze do okablowania, ponieważ do podłączenia i rozłączenia przewodów wymagane jest tylko jedno narzędzie, zazwyczaj standardowy śrubokręt. Ich montaż nie jest jednak pozbawiony ryzyka – użytkownik może pomylić otwór zacisku z gniazdem narzędzia roboczego lub użyć niewłaściwego narzędzia, dla przykładu przy użyciu śrubokręta krzyżakowego sprężyna może zostać nieodwracalnie uszkodzona. Zbyt mały śrubokręt nie otworzy całkowicie połączenia, przez co nie będzie można zmieścić podanego przekroju nominalnego. Szczególnie przy przewodach elastycznych, jak linka bez tulejek, może to prowadzić do problemów z odłamywaniem się pojedynczych żył, co negatywnie wpłynie na parametry pracy elektrycznej.
Zdjęcie 1. Styczniki, wyłączniki silnikowe i rozruszniki silnikowe z zaciskami Push-in firmy Eaton zapewniają korzyści przez cały cykl życia systemu.
Łatwość montażu z technologią Push-in
W porównaniu z zaciskami śrubowymi i sprężynowymi Cage Clamp, zaciski wtykowe Push-in są jedyną technologią połączeń, która pozwala na montaż bez użycia narzędzi. Pod warunkiem, że stosowane są sztywne przewody lub końcówki przewodów zostały poddane obróbce, np. poprzez wyposażenie ich w końcówki z tulejkami. W takich przypadkach przewód może być wprowadzony bezpośrednio do zacisku bez użycia narzędzi, co oznacza, że można go podłączyć jedną ręką.
Aby zweryfikować zakres wzrostu wydajności podczas procesu okablowania, firma Eaton połączyła siły z firmą Hanseatic Power Solutions (w skrócie HPS). HPS projektuje i produkuje rozdzielnice oraz systemy sterowania dla zastosowań przemysłowych, budowlanych, morskich i przybrzeżnych. Zestaw testowy składał się z dziesięciu styczników, z których każdy posiadał zaciski śrubowe, Cage Clamp i sprężynowe Push-in. Każdy typ stycznika musiał być podłączony do łącznie 100 punktów zaciskowych za pomocą przewodów zaprasowanych o średnicach od 1 do 2,5 mm². W sześciu testach, z których każdy wykonywany był przez innego pracownika, rejestrowano i uśredniano czas potrzebny do podłączenia kabli.
Wynik: Porównanie technologii Push-in z połączeniami śrubowymi wykazało oszczędność czasu o 50%. Nawet w porównaniu z zaciskiem sprężynowym, HPS był w stanie określić oszczędność czasu o 40% dzięki technologii Push-in.
Zdjęcie 2: Dzięki beznarzędziowemu montażowi technik może trzymać kilka kabli w jednej ręce, a następnie podłączać je jeden po drugim drugą ręką, co jest jednym z powodów oszczędności czasu do 50%.
Transport i uruchamianie
Po okablowaniu szafy sterowniczej należy ją dostarczyć do klienta. Podczas transportu zawarte w nim komponenty będą narażone na wszelkiego rodzaju wstrząsy i wibracje. Szczególnie w przypadku połączeń śrubowych często zalecane jest dokręcanie połączeń podczas rozruchu – co stanowi znaczny koszt i nakład czasu. Dzięki zaciskom wtykowym Push-in czynnik czasu jest zredukowany do minimum, ponieważ ten rodzaj zacisków wytrzymuje nawet większe siły wyciągania niż konwencjonalne zaciski sprężynowe, a jednocześnie jest bardzo odporny na wstrząsy i wibracje.
Aby to potwierdzić, I²PS, niezależne laboratorium badawcze, przeprowadziło test sprawdzający, jak różne technologie połączeń firmy Eaton zachowują się pod wpływem wibracji. Wynik: stała siła sprężyny zacisków wtykowych push-in zapewnia długotrwałe bezpieczeństwo połączeń, dlatego spełniają one również kryteria wytrzymałości na drgania i wibrację zgodnie z normą IEC 61373/10.2011. Nie ma więc potrzeby późniejszego sprawdzania lub dokręcania śrub połączeń.
Połączenia bezobsługowe
Aby zapewnić bezpieczną eksploatację przez wiele lat, aparatura łączeniowa i systemy automatyki muszą być regularnie serwisowane – a czas i nakład pracy zależy w dużej mierze od rodzaju zastosowanej techniki przyłączeniowej: zaciski śrubowe należy regularnie dokręcać, ponieważ siła zacisku zmniejsza się z upływem czasu ze względu na przewodzenie prądu w miedzianym przewodniku. Zaciski śrubowe powinny być częściej sprawdzane, jeśli są narażone na wibracje, ponieważ może to spowodować poluzowanie połączenia, co z kolei zwiększa rezystancję styku, a tym samym zwiększa ryzyko pożaru. Z drugiej strony konwencjonalne zaciski sprężynowe i wtykowe push-in uważane są za bezobsługowe.
Sprawdzona niezawodność
Dodatkowo, Eaton zlecił I²PS przetestowanie niezawodności połączeń elektrycznych zacisków wtykowych Push-in.
W tym procesie urządzenie sterujące z zaciskami Push-in było stale narażone na działanie mgły solnej przez kilka dni. Wyniki pokazały, że to ekstremalnie korozyjne środowisko nie spowodowało żadnych znaczących zmian w rezystancji styku. Zaciski wtykowe push-in umożliwiają w ten sposób niezawodne, gazoszczelne połączenie elektryczne nawet w trudnych warunkach.
I²PS zmierzył również wzrost temperatury w zaciskach push-in i zaciskach śrubowych. Badanie przeprowadzono podczas pracy trójfazowej przy jednoczesnym pomiarze temperatury na zaciskach głównych zabezpieczenia rozrusznika silnikowego. Wykazał on, że wzrost temperatury w przypadku zacisków wtykowych był taki sam, jak w przypadku zacisków śrubowych – a w niektórych przypadkach był nawet niższy.
Zdjęcie 3: Wyłączniki silnikowe PKZ lub PKE z zaciskami Push-in mogą być również zasilane poprzez trójfazowe mostki lub systemy szyn zbiorczych
Trzeci test potwierdził wysokie bezpieczeństwo mechaniczne technologii Push-in: W tym celu zmierzono siły wyciągania zacisków sprężynowych Push-in i konwencjonalnych zacisków sprężynowych. Badanie przeprowadzono na przewodzie o przekroju 1,5 mm² z tulejką, który został podłączony do dwóch zacisków stycznika – jednego wyposażonego w technologię Push-in i jednego wyposażonego w technologię sprężynową. Przewody były poddawane ciągłemu zwiększaniu siły, aż do wyrwania ich z zacisku. Podczas gdy w przypadku konwencjonalnego zacisku sprężynowego przewód można było wyciągnąć z zacisku już przy 56 N, w przypadku zacisku wtykowego push-in nastąpiło to dopiero przy 173 N. Jest to znacznie więcej niż 35 N wymagane przez odpowiednią normę, co oznacza, że bezpieczeństwo mechaniczne oferowane przez zaciski wtykowe push-in jest znacznie wyższe. Tę znaczną różnicę można wytłumaczyć konstrukcją zacisku wtykowego, w którym siła zacisku na przewodzie wzrasta – do pewnej granicy – proporcjonalnie do siły przyłożonej do przewodu.
Zdjęcie 4: Przewody były poddawane ciągłemu zwiększaniu siły, aż do wyrwania ich z zacisku. Z zacisku sprężynowego Cage Clamp można je było wyciągnąć już przy 56 N, w przypadku zacisku Push-in nastąpiło to przy 173 N. Jest to znacznie więcej niż 35 N wymagane przez odpowiednią normę.
Odpowiednie dla użytku międzynarodowego
Technologia Push-in jest zatwierdzona na całym świecie. Ważne jest jednak również, aby zaciski były dopuszczone do stosowania zgodnie z przeznaczeniem, szczególnie w odniesieniu do zastosowań UL, w tym zgodności z odpowiednimi przekrojami AWG (American Wire Gauge). Styczniki wymagają specjalnego zatwierdzenia dla niektórych zastosowań, takich jak sterowanie sprężarkami, windami lub systemami grzewczymi.
Jeśli wyłączniki silnikowe IEC mają być używane w aplikacjach UL, wymagają one aprobaty UL Typu E. W tym celu urządzenia muszą być mieć zazwyczaj odpowiednie akcesoria jak przegrody, które zapewniają zgodność z odpowiednimi odstępami międzyfazowymi wymaganymi do certyfikacji. Tylko w ten sposób można uniknąć konieczności stosowania dodatkowego zabezpieczenia przeciwzwarciowego. Stosowanie urządzeń z aprobatą UL Typ E jest, więc podstawowym wymogiem dla europejskich producentów chcących oferować jednolite projekty szaf sterowniczych na całym świecie.
Zdjęcie 5: Eaton oferuje specjalne bloki zasilające zwiększające przestrzeń międzyfazową, aby zapewnić zgodność z wymaganiami rozruszników silnikowych UL typ E.
Łatwa wymiana urządzeń
Urządzenie osiąga ostatni etap swojego cyklu życia, gdy staje się wadliwe i wymaga wymiany. Gdy jest to konieczne, zaciski wtykowe mają również zalety w porównaniu z innymi typami zacisków: Aby wyjąć przewód, należy po prostu otworzyć sprężynę zaciskową poprzez naciśnięcie (zazwyczaj za pomocą wsunięcia zwykłego śrubokręta płaskiego). Ogólnie rzecz biorąc, stosowanie aparatury łączeniowej z zaciskami Push-in znacznie skraca czas przestojów związanych z wymianą uszkodzonych urządzeń w porównaniu z innymi opcjami połączeń.
Zaciski Push-in są coraz popularniejsze
Obecnie istnieje wyraźna tendencja do szerszego stosowania technologii wtykowej. Zalety w postaci oszczędności czasu, obsługi bez użycia narzędzi i niezawodności styków są po prostu zbyt duże, aby je zignorować. Trend ten jest również wspierany przez fakt, że elastyczne przewody z końcówkami są coraz częściej stosowane w okablowaniu. Technologia wtykowa oferuje oszczędność czasu i kosztów na wszystkich etapach cyklu życia aparatury łączeniowej, ze znacznymi zaletami w porównaniu do zacisków sprężynowych Cage Clamp poprzedniej generacji i nie posiada żadnych wad. Eaton przewiduje więc, że zaciski wtykowe Push-in zastąpią konwencjonalne zaciski sprężynowe w ciągu kilku lat, przejmując jednocześnie udział w rynku od zacisków śrubowych.
Autor: Krystian Czerkas – Product Manager, Eaton
