Силови куплунги

ЕлектроапаратурaСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2009

Конструкция, видове връзки, контакти и приложения

 Базови изисквания към електрическите връзки в промишлените системи са висока надеждност, гъвкавост и модулни възможности. Свързването на машини, възли и съоръжения трябва да се осъществява бързо и сигурно, като същевременно се осигурява необходимата защита в замърсени промишлени среди. Електрическите връзки се реализират чрез използването на различни елементи и модули, свързани в системи (ел. табла, промишлени клемни кутии, терминатори и др.), към които се отнасят и силовите куплунги в цялото им многообразие.

Интерфейсни елементи за силови и управляващи вериги
Силовите куплунги (Heavy Duty Connectors, HDC) представляват интерфейсни елементи за силови и управляващи вериги. Конструктивно най-общо са изградени от четири детайла, предлагани заедно или поотделно: мъжко контактно тяло, женско контактно тяло, капак с пинове и основа със скоби. Корпусът на контактните тела се изработва от подходящ изолационен материал, а контактите - от медни сплави, най-често посребрени или, по-рядко, позлатени. Капакът и основата обикновено са алуминиеви отливки. С оглед осигуряване на максимална сигурност при работа, желателно е захранващите напрежения да се подават към женското контактно тяло, което е защитено от допир. Мъжките и женските контактни тела в един куплунг са кодирани чрез специалния си профил с цел предотвратяване на неправилно свързване (обръщане на полюсите).
Освен за свързване, куплунгите служат и за защита на съединенията от външни влияния, в съответствие с конкретното приложение. Вредните външни влияния могат да бъдат влага, вода, запрашеност, агресивна газова среда, корозионни кондензати и т.н.

Приложение на куплунгите
Силовите куплунги намират приложение във всички сфери на промишлеността и транспорта. Използването им осигурява съществени предимства при често инсталиране и демонтиране на машини и системи; при окабеляване в химическата промишленост, при опроводяване на подемно-транспортни средства, при изработката на специални ел. табла и много други.

Конструкция на куплунгите
Съществуват различни варианти на комбиниране на елементите в куплунга. Разнообразието е голямо както по отношение на контактните тела, така и на капаците и основите.
Водещите производители в областта предлагат контактни тела с различни видове електрическа връзка на проводниците (винтова, пружинна, с кримпвани контакти и др.).
Разнообразието при външните елементи варира от ниски до високи капаци (в зависимост от броя и коефициента на запълване на присъединяваните проводници на кабела), с щуцер отгоре или отстрани и т.н.
Основата може да бъде проходна, затворена - с един или два щуцера и т.н.

Видове свързване на основата и капака
При свързването на основата и капака са възможни следните конструктивни варианти: една надлъжна скоба на основата, две напречни скоби на основата, две напречни скоби на капака, една централна скоба на капака или винтово закрепване.
С изключение на винтовото закрепване, при всички останали варианти свързването е ръчно, без помощта на инструменти. Точките на закопчаване могат да бъдат две или четири, по надлъжната или по напречната ос. Свързващият елемент обикновено е от корозионно устойчива стомана. Съществуват и варианти за „летяща връзка” – мъжкото и женското контактно тяло са свързани в черупка от два капака, като единият капак заменя основата от едната страна. Този капак носи и затварящите скоби. Подобна връзка служи за съединяване на два кабела.
В последните години на европейския пазар се наблюдава тенденция резбите на новите щуцери да са метрични, но все още се произвеждат и щуцери с PG-резба, за осигуряване поддръжка на стари модули. Друга промяна, която се наблюдава, е доставката на капаците без щуцер. Това предоставя право на избор на потребителя да реши какъв щуцер да монтира в отвора. Например замяната на метален щуцер (от хромиран месинг) с пластмасов (полиамиден), като условия за изпълнението й са: съвместимост на резбите и спазване на степента на защита, осигурявана от щуцера.
На пазара се предлагат както отделни елементи на куплунгите, така и готови комплекти (китове) в различни варианти. Както вече бе посочено, щуцерът се явява допълнителен елемент. По този начин се улеснява изборът на компонентите и е необходим само един инструмент за монтаж. Комплектите могат да включват от 3- и 4-полюсни контактни тела за 250 V/10 A до 48-полюсни за 500 V/16 A и 6-полюсни за 400 V/35 A.

Инструменти и принадлежности за монтаж
Както вече бе споменато, куплунгите могат да се използват и за силови, и за управляващи вериги. В тези случаи контактите им са различни като габарити. Силовите контакти могат да осигурят ток до 82 А при 1000 V или 100 А при 630 V, в зависимост от конкретната серия. На пазара се предлагат силови куплунги с контактни тела, имащи до 216 броя полюси. При сериите с голяма контактна плътност, възможностите за пренос на енергия са по-ниски (по-малки токове и напрежения за сметка на броя контакти/полюси) и обратно.
Производителите на куплунги обикновено предлагат и разнообразие от принадлежности - инструменти за обработка на кабели и проводници, за кримпване, за демонтаж на контакти, както и системи за маркиране на компонентите.
В монтажната практика не са редки случаите, в които е необходимо свързване на контактни тела в рамките на дадено електрическо табло. В подобни приложения на мястото на капака и основата от лят алуминий се използват специални поликарбонатни носещи рамки (за контактните тела). Някои модели рамки са пригодени за монтаж на DIN шина. Сред предимствата им е по-голямото свободно пространство за маркиране и монтажа без инструменти. За демонтажа, от друга страна, е предвиден допълнителен инструмент - за снемане на контактни тела. Налице са и споменатите инструменти за демонтаж на самите контакти.

Видове електрически връзки
При електрическото свързване на проводниците към силовите куплунги се различават пет вида връзки – винтова, чрез напрегната пружина, крипмвана, осова винтова или чрез директно въвеждане на проводника.
При винтовата връзка скобата е изработена от медно-цинкова сплав, несъдържаща желязо. Защитена е от корозия с пасивиращ сребърен или златен слой. Специална пластина от неръждаема стомана предпазва едножилните проводници от недопустими деформации и многожилните проводници от прекъсване от страна на пристягащия винт.
Връзката чрез напрегната пружина е подобна на винтовата връзка с тази разлика, че при нея има разделение на механичните и електрическите функции. Пружината, изработена от неръждаема и киселинноустойчива стомана, притиска проводника до калайдисана медна токова шина. По този начин се осигурява ниско контактно съпротивление и висока корозионна устойчивост. Компенсиращият ефект на пружината гарантира сигурен контакт и дълготрайност на свързването.
Същността на крипмваната връзка се изразява в едновременно запресоване на два елемента: проводник и метална втулка. Кримпването се осъществява с помощта на специален инструмент. Връзката е корозионно- и виброустойчива. След кримпването, контактът се въвежда в контактното тяло.
Осовата винтова връзка притежава едно основно предимство, а именно - малкото заемано място. Така се увеличава разстоянието между контактите (при равни други условия), което води до по-големи номинални токове. Друго нейно преимущество е бързият и лесен процес на свързване.
При директното въвеждане на проводника (без инструмент) също се осигурява надеждна, виброустойчива и херметична електрическа връзка. Дори многожични проводници с кримпвани накрайници или ултразвуково заварени проводници могат да бъдат свързани без проблеми. Компенсираща пружина от неръждаема стомана, въведена в отделно гнездо, осигурява достатъчна контактна сила между проводника и тоководещата шина от калайдисана мед. Силата на изваждане на проводника (без помощта на инструмент) е доста по-голяма от характерната за пружинната връзка.
Контактите с винтова, пружинна, осова винтова и чрез директно въвеждане на проводника са фиксирани (вградени). За разлика от тях, е възможно да се направи избор на подходящ контакт за кримпвана връзка. Както е известно, контактите представляват същинската връзка между два проводника. Мъжкият контакт провежда електрическия ток по външната си повърхност, а женският – по вътрешната си повърхност. Материалът, от който се изработват контактите, е медна сплав, а покритието им е от сребро или злато. Посребряването увеличава проводимостта, а позлатяването се използва с цел корозоустойчивост.

Избор на посребрени или позлатени контакти
При използването на щепселни съединения в нормални условия, съпротивлението на контактите не е от съществено значение. Дори тежко корозирали, и мъжките, и женските посребрени контакти рядко дават дефекти. Положението обаче се променя при провеждане на малки токове в екстремни условия, като характерните в галванични цехове, тунели или предприятия за обработка на целулоза. Слоят от сребърен окис върху повърхността на контактите формира електрическо съпротивление с капацитивни, индуктивни и омически компоненти. В резултат на това, изходният сигнал се изкривява в степен, която може да доведе до дефекти и индиректно – до повреда на машини и спиране на процеси. В подобни случаи се налага използването на позлатени контакти. Правилото е да се използват позлатени контакти за токове до 5 mA и напрежения под 5 V.

Химическа устойчивост на куплунгите
Устойчивостта на силовите куплунги на химически вещества се определя като пълна и частична. Важно е да се знае към какви съединения са резистентни куплунгите. Например, за контактните тела с корпус от поликарбонат се препоръчва пълна устойчивост на ацетон, петрол, бензин, концентрирана оцетна киселина, разредени алкални разтвори и частична устойчивост на течен амоняк, нафта, метанол, моторно масло, хлорирани въглеводороди, атмосферен въздух и др.
За стандартните уплътнения на капака и основата е необходима пълна устойчивост на охлаждащо-смазочни течности, използвани при металообработка, нафта, етилов алкохол, трансмисионно масло, хидравлично масло, охладителна течност, петрол, вода и частична устойчивост на ацетон и високооктанов бензин.
Степента на защита на корпуса на куплунгите е типизирана в стандарта 250-1991 на NEMA (National Electrical Manufacturers Association). В него са определени
десет типа защита на корпуса
Type 1 – Корпуси за използване предимно в затворени помещения. Защита от проникване на твърди тела.
Type 2 - Корпуси за използване предимно в затворени помещения. Защита от проникване на твърди тела и вода.
Type 3 – Корпуси за използване предимно в затворени помещения. Защита от проникване на дъжд, сняг и прах, и от повреда, дължаща се на образуване на лед.
Type 3R - Корпуси за използване предимно в затворени помещения. Защита от проникване на дъжд и сняг, както и от повреда, дължаща се на образуване на лед.
Type 3S - Корпуси за използване предимно в затворени помещения. Защита от проникване на дъжд и сняг, и чужди тела. С външните механизми може да се борави въпреки образуването на лед.
Type 4 - Корпуси за вътрешни помещения и открити пространства. Защита от дъжд, чужди тела, струи вода (под налягане), както и от повреда, дължаща се на образуване на лед върху външната страна на корпуса.
Type 4X - Корпуси за вътрешни помещения и открити пространства. Защита от корозия, дъжд, чужди тела, струи вода (под налягане), както и от повреда, дължаща се на образуване на лед върху външната страна на корпуса.
Type 6 - Корпуси за вътрешни помещения и открити пространства. Защита от струи вода под налягане, както и от проникване на вода при потапяне и защита от повреда, дължаща се на образуване на лед върху външната страна на корпуса.
Type 12 – Корпуси за закрити помещения. Защита от наслоявания от прах и некорозионни капещи течности.
Type 13 - Корпуси за закрити помещения. Защита от наслоявания от прах, струи вода, масла и некорозионни охладители.

Кодиращи букси
При опроводяване на машини и съоръжения с помощта на няколко еднотипни куплунга е важно да се избегне погрешното им свързване. Това се постига с принадлежности, известни като "кодиращи букси". Функцията е следната: в местата, в които по куплунга има винтове, някои от последните се заменят с тези букси, в които влизат съответните винтове от другите детайли. В този случай, женското и мъжкото контактно тяло пасват едно с друго. Система от този вид работи при необходимост от кодиране на до шест куплунга. Ако куплунгите са над шест броя, тогава се налага използването на кодиращи букси и кодиращи щифтове.
При работа със силовите куплунги експертите препоръчват спазването на две основни правила. Ненужните точки на присъединяване трябва да се затварят и никога да не се свързват или разкачват куплунги под товар или при работа.

Нормативна уредба в областта
Стандартизацията на силовите куплунги се осъществява съобразно изискванията на няколко нормативни документа. Сред тях са DIN EN 60664, който заменя DIN VDE 0110 – 1, и IEC 60664-1. Изискванията за безопасност и задължителните тестове са посочени в DIN EN 61984 или IEC 61984. В стандарта DIN EN 175301 – 801 са описани подробните спецификации на правоъгълни щепселни съединения с висока плътност и на кръгли разделяеми кримпвани контакти. Степените на защита, осигурени от кутии, са определени в DIN EN 60529 и IEC 60529. Изискванията за безопасност на винтови и безвинтови клемни съединения за електрически медни проводници са формулирани в DIN EN 60999-1. Стандартът DIN EN 60664-1 определя изисквания за безопасност и тестовете на щепселните съединители.

Уважаеми читатели, очакваме коментарите и допълненията ви към статията.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top