Come abbinare i connettori di alimentazione industriali ai requisiti applicativi

Per alimentare le apparecchiature industriali, sia in fabbrica, in cantiere o in un data center, sono necessari connettori per cavi che soddisfino le esigenze specifiche di ogni installazione, garantendo connessioni sicure, affidabili e durature. Alcune installazioni possono richiedere resistenza all'acqua o alle sostanze chimiche industriali, nonché protezione dalla polvere o dai raggi ultravioletti. I connettori devono resistere alle sollecitazioni meccaniche causate dai ripetuti cicli di connessione e disconnessione, durante i quali i contatti possono essere esposti alla contaminazione. Allo stesso tempo, devono garantire la sicurezza degli utenti e delle apparecchiature.

Per i progettisti, la sfida principale consiste nel comprendere le sfumature di questi requisiti per ogni situazione e trovare una fonte di fiducia per i connettori che li aiuti ad affrontarli in modo affidabile.

Questo articolo offre una panoramica delle sfide relative alla connettività che i progettisti possono incontrare nelle applicazioni industriali. Presenta quindi i connettori industriali (spine e prese) di Amphenol Sine Systems e illustra come possano facilitare il collegamento e lo scollegamento sicuro e affidabile delle apparecchiature industriali.

L'ambiente del connettore di alimentazione

Gli ambienti in cui sono utilizzati i connettori di alimentazione possono variare notevolmente, dai data center - freschi e asciutti - agli stabilimenti industriali - caldi e umidi - o persino agli impianti di trasformazione alimentare, che invece sono bagnati. I connettori possono essere necessari per trasportare tensioni c.a. monofase, tensioni c.a. trifase in configurazioni a stella o triangolo, oppure varie potenze in c.a. e c.c. Sono inoltre necessari connettori per trasportare l'alimentazione dalle prese a parete ai connettori montati a pannello delle macchine (Figura 1). Potrebbe anche essere necessario utilizzare coppie di spine e prese in linea per soddisfare i requisiti di configurazione dell'alimentazione, come inversioni di fase o prolungamenti dei cavi.

Figura 1: La varietà delle configurazioni di applicazione dei connettori in un ambiente industriale comprende connettori in linea, a pannello e a parete. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems)

I connettori di alimentazione richiedono da tre a cinque conduttori, o poli. Ad esempio, per l'alimentazione c.a. monofase e la messa a terra sono necessari connettori a tre conduttori. I cavi a quattro conduttori sono invece necessari per l'alimentazione trifase con configurazione a triangolo, che include i segnali trifase e un filo di messa a terra. L'alimentazione trifase con configurazione a stella richiede conduttori per ciascuna fase, uno neutro e uno di messa a terra, per un totale di cinque. Le sezioni dei conduttori e dei connettori variano in base alla corrente nominale che devono trasportare.

Il tipo di connettore selezionato dipende dall'uso previsto. Il punto di ingresso dell'alimentazione richiede generalmente un connettore a parete, mentre il dispositivo alimentato necessita solitamente di un connettore a pannello. Naturalmente, i connettori in linea collegano i cavi tra terminazioni fisse per consentire l'inserimento di prolunghe, invertitori di fase o altri collegamenti intermedi.

Prevenzione degli errori di collegamento

I progettisti dovrebbero inoltre considerare che la maggior parte delle installazioni coinvolge diverse macchine; ciò può comportare un numero maggiore di cavi di alimentazione e una maggiore possibilità di collegamenti errati. Gli standard internazionali, quali IEC 60309-2 e UL/CSA, specificano la disposizione dei fili/poli del connettore in base al tipo di alimentazione trasportata (Figura 2), riducendo così al minimo la possibilità di collegamenti errati.

Figura 2: Gli schemi a orologio IEC 60309-2 o UL/CSA indicano la posizione del pin di messa a terra all'interno del connettore, che codifica la configurazione del connettore e la sua tensione nominale. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems)

La posizione del pin di messa a terra rispetto alla sede della chiavetta all'interno del corpo del connettore determina la configurazione del connettore. Un pin di messa a terra può occupare una qualsiasi delle 12 posizioni possibili disposte a intervalli di 30°, riassunte nello schema a "orologio". Identifica ciascuno di essi per connettori a tre (2P+E o 2P-3W), quattro (3P+E o 3P-4W) o cinque (3P+N+E o 4P-5W) cavi, utilizzando un codice colore basato sulla tensione nominale del connettore. Il conduttore e, di conseguenza, la sezione del connettore sono adeguati alla corrente di carico nominale.

Esempi di connettori di alimentazione industriali

Amphenol Sine Systems offre una gamma completa di connettori di alimentazione maschio e femmina industriali progettati per applicazioni che richiedono fino a 100 A e 690 V.

Ad esempio, il connettore di alimentazione in linea 2CMA104446R1000 di Amphenol Sine Systems, destinato ad applicazioni trifase con collegamento a stella, ha cinque conduttori: uno per ciascuna delle tre fasi, uno per il neutro e uno per la messa a terra. È classificato da 200 a 415 V a 32 A (massimo). Il pin di messa a terra si trova nella stessa posizione delle ore 6 rispetto alla sede della chiavetta del connettore. L'anello esterno nello schema (per connettori a cinque pin) in posizione 6, contrassegnato dal colore rosso, indica l'intervallo di tensione, in questo caso da 200 V a 415 V.

Struttura del connettore

I connettori di Amphenol Sine Systems hanno design moderno e robusto (Figura 3). Il corpo del connettore è in polibutilentereftalato (PBT), un poliestere termoplastico noto per il suo eccellente isolamento elettrico, l'elevata resistenza, la stabilità dimensionale e la resistenza al calore e agli agenti chimici. Ha un'eccezionale resistenza all'usura, assorbe pochissima umidità ed è facile da lavorare a macchina.

Figura 3: Caratteristiche principali di una spina a cinque pin da 200 V a 415 V; il corpo del connettore è realizzato in PBT. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems, modificata da Art Pini)

Il cappellotto rosso indica la tensione nominale del connettore è compresa tra 200 V e 415 V, come mostra lo schema a orologio. Il pin di messa a terra ha un diametro maggiore rispetto agli altri pin e, in questo connettore, in base alle sue specifiche di tensione, è collocato nella parte inferiore (posizione ore 6). È anche leggermente più lungo degli altri, quindi entra in contatto per primo. I pin di contatto sono realizzati in ottone e sono autopulenti quando inseriti nella presa corrispondente. I contatti sono calibrati per mantenere una pressione di contatto accurata nel tempo, garantendo qualità e prestazioni. Due viti in acciaio inossidabile fissano i fili a ciascun pin. Il rivestimento protettivo attorno ai pin della spina funge anche da tenuta contro polvere e umidità. Sul blocchetto di contatti all'interno del connettore sono impressi in rilievo chiari simboli che indicano la fase (L1, L2 o L3), il neutro (N), la linea (L/+) o la terra (G) per ridurre al minimo gli errori durante il montaggio.

I cavi sono fissati all'interno del corpo del connettore tramite due morsetti: uno esterno nella parte posteriore e uno interno. Un passacavo impermeabile tra i morsetti sigilla l'ingresso del cavo, impedendo ai liquidi di penetrare nel corpo del connettore attraverso il cavo. A seconda del modello, i connettori hanno un grado di protezione dalle infiltrazioni IP44 (resistente agli spruzzi) o IP67 (resistente alla polvere e all'acqua).

Il connettore femmina ha una struttura simile e utilizza prese per il contatto (Figura 4).

Figura 4: Vista in sezione di un connettore femmina in linea, che rivela una struttura simile a quella della spina per mantenere l'integrità del cablaggio. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems)

La versione con presa del connettore incorpora lo stesso tipo di tenute e guarnizioni per proteggere l'interno da polvere e umidità. Anche i contatti sono in ottone e dotati di doppie viti di bloccaggio per fissare i fili. Inoltre, l'apertura del connettore è protetta da un cappuccio in plastica con codifica a colori per ridurre al minimo la contaminazione quando il connettore non è inserito.

Il connettore 2CMA166618R1000 di Amphenol Sine Systems è un connettore femmina a cinque contatti che condivide la stessa corrente nominale di 32 A e la stessa tensione nominale da 200 V a 415 V del connettore maschio 2CMA104446R1000. Con tale tensione nominale, il pin di messa a terra si trova nella posizione delle ore 6 ed è dotato di un cappuccio rosso. Si noti che tutti i connettori di questa serie sono conformi alle norme IEC 60309-1, 2 e 4 e sono inoltre approvati da UL e CSA.

L'estremità ricevente di un cavo di alimentazione in una macchina o in un altro dispositivo è solitamente collegata tramite un connettore montato a pannello, come il connettore a due poli e tre fili 2CMA193146R1000 di Amphenol Sine Systems (Figura 5).

Figura 5: Il modello 2CMA193146R1000 è un esempio di presa di alimentazione a due poli e tre fili con montaggio a pannello. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems)

Questa presa è progettata per il montaggio all'esterno di un dispositivo utilizzando la flangia di montaggio. È classificata da 200 V a 250 V, monofase, a 16 A. Facendo riferimento allo schema a orologio, la configurazione a tre fili (anello interno) utilizza un'impostazione a ore 6 con un cappuccio blu. I connettori per montaggio a pannello sono disponibili in versione diritta o angolata.

I connettori per la fonte di alimentazione sono solitamente montati a parete. Il connettore di alimentazione a parete 2CMA178699R1000 (Figura 6) è una presa a 4 poli e cinque fili.

Figura 6: Il modello 2CMA178699R1000 è un esempio di presa di alimentazione industriale a parete. (Immagine per gentile concessione di Amphenol Sine Systems)

Questa presa a incasso è classificata da 380 V a 415 V e 16 A. Appare nella posizione delle ore 6 nello schema a orologio ed è contraddistinta dal colore rosso, visibile in un collare attorno al blocchetto di contatti. Ha un grado di protezione IP44, cioè è resistente agli spruzzi. Come tutti i connettori femmina, è dotata di un coperchio a molla che protegge i contatti quando il connettore è scollegato.

Conclusione

Le apparecchiature industriali richiedono connettori di alimentazione progettati per soddisfare le esigenze specifiche di ogni installazione, garantendo connessioni sicure, affidabili e durature. I connettori industriali di Amphenol Sine Systems, disponibili in varie tensioni, correnti e configurazioni fisiche, sono progettati per soddisfare i requisiti specifici imposti dalle diverse condizioni ambientali dei moderni impianti di produzione, delle infrastrutture e dei data center.