В производствени среди, където нагревателните плочи се сменят редовно за различни размери на части или поддръжка, кабелните електрически връзки създават престой и рискове за безопасността. Решенията за бързо{1}}разединяване позволяват смяната на табелите за минути без електротехник. Избор на подходящиябързо разкачете електрическите връзки на нагревателната плочаизисква разглеждане на номинален ток, работна температура, цикли на свързване и функции за безопасност. Това ръководство описва наличните опции и предоставя насоки за проектиране за надеждно,-безопасно прекъсване на връзката.
Защо са необходими връзки за бързо{0}}разединяване за подвижни нагревателни плочи
Нагревателните плочи, използвани в оборудването за термоформоване, ламиниране или опаковане, често са проектирани за бърза смяна. Всяка плоча съдържа електрически нагревателни елементи (патрон, тръбно или гравирано фолио) и може да включва термодвойки или сензори за заземяване. Жичните връзки изискват електротехник да отвори съединителната кутия, да премахне гайките на кабела или клемните винтове и след това да свърже отново новата пластина-процес, който може да отнеме 30 минути или повече. Системите за бързо{5}}изключване намаляват това до под пет минути, подобряват безопасността чрез-дезактивиране преди изключване и премахват грешките в окабеляването.
При гъвкавото производство здравата система за бързо-свързване включва три основни компонента:
Много{0}}щифтов или едно-щифтов съединител, номинален за напрежението и тока на нагревателя.
Защитна блокировка, която предотвратява прекъсване на връзката при натоварване.
Облекчаване на напрежението за защита на кабела и конектора от механично натоварване.
Преглед на опциите за бързо{0}}разединяване за нагревателни плочи
Следващата таблица сравнява най-често срещаните видове конектори, използвани за подвижни нагревателни плочи.
| Тип конектор | Типичен ток (на контакт) | Максимална температурна оценка | Цикли на чифтосване (оценени) | Относителна цена | Най-доброто приложение |
|---|---|---|---|---|---|
| Високо{0}}температурен кръг (напр. Amphenol, Harting, Veam) | 10–150 A | 150–250 градуса (зависи от материала на вложката) | 500–1000 | високо | Високо{0}}токови, високо{1}}температурни пластини с термодвойки |
| Клемни блокове с лостови скоби (вътре в съединителната кутия) | 20–100 A (на блок) | 80–120 градуса (пластмасов корпус) | 100 (цикли на вкарване на проводник) | ниско | Ниско{0}}честотни промени,-без инструменти, но не и с възможност за включване |
| Захранващи полюсни/едно{0}}полюсни съединители (напр. Anderson, серия SB) | 50–350 A | 105–150 градуса (корпус) | 500–10,000 | Умерен | Силна{0}}мощност на нагревателя само (без управляващи сигнали) |
| Хибридни правоъгълни конектори (напр. Wieland, Phoenix Contact) | 10–50 A | 100-125 градуса | 500–2000 | Умерен | Плочи, нуждаещи се от захранване + множество термодвойки + блокировка |
1. Високо{1}}температурни индустриални кръгли съединители
Много{0}}щифтови кръгли съединители са най-здравото решение за подвижни нагревателни плочи. Предлагат се в широк диапазон от брой щифтове (2 до 61 щифта) и номинален ток (10 A до 150 A на щифт). Водещите производители включват Amphenol (серия Amphe-Lite), Harting (серия Han) и Veam (серия CIR).
Предимства:
Висок живот на цикъла на чифтосване (500–1000 операции).
Запечатан до IP65 или IP67 при свързване.
Предлага се с високо{0}}температурни вложки (напр. PTFE или PEEK), оценени на 200–250 градуса.
Заземителният щифт може да бъде конфигуриран за първо-направяне, последно-скъсване.
Ограничения:
По-висока цена от по-простите конектори.
Изисква свързваща двойка (щепсел на нагревателния кабел, гнездо на оборудването).
Голям физически размер за пинове с-висок ток.
Бележки за приложението:
За типична нагревателна плоча с три{0}}фазно захранване (4 пина: L1, L2, L3, земя) плюс две термодвойки (2 пина) е подходящ 7-пинов или 9-пинов кръгъл конектор. Конекторът трябва да бъде монтиран на шасито на оборудването, с летящ проводник към нагревателната плоча. Облекчаването на напрежението се осигурява от кабелна муфа на задната обвивка на конектора. От съществено значение е конекторът да бъде оценен за максимална температура на плочата плюс граница на безопасност. Конектор с максимална температура на корпуса от 150 градуса не трябва да се използва върху плоча, която работи при 200 градуса, тъй като топлопроводимостта през кабела ще надхвърли номиналната стойност.
2. Клемни блокове с лостови скоби (Свързване без инструмент-)
Клемни блокове, които използват пружинни-затегнати лостови скоби (напр. серия WAGO 221 или Phoenix Contact Push-in), позволяват -вкарване и премахване на проводник без инструмент. Нагревателната плоча е оборудвана с къс кабел, завършен с накрайници или оголени проводници. Оборудването има съединителна кутия, съдържаща клемен блок с лостова-скоба. За да смените плочата, капакът на съединителната кутия се отваря и всеки лост се повдига, за да освободи проводниците.
Предимства:
Ниска цена и широко достъпен.
Не е необходим специален свързващ конектор.
Прозрачният корпус позволява визуално потвърждение на поставянето на проводника.
Приема стандартни размери на проводника (до 10 AWG за 50 A).
Ограничения:
Не е истинско „бързо изключване“ – изисква отваряне на съединителна кутия и боравене с отделни проводници.
Висок риск от неправилно повторно свързване, ако проводниците не са етикетирани.
Без защитна блокировка; веригата трябва да бъде ръчно изключена-преди отваряне.
Ограничени цикли на чифтосване (напрежението на пружината намалява след ~100 поставяния).
Бележки за приложението:
Тази опция е подходяща за нагревателни плочи, които се сменят рядко (напр. веднъж месечно) и само от обучен персонал. Всички проводници трябва да бъдат ясно обозначени (напр. "H1", "H2", "TC+", "TC-"). Необходима е процедура за блокиране/маркиране преди отваряне на съединителната кутия.
3. Захранващи полюсни/едно-полюсни съединители
Съединителите за захранващи полюси (напр. серия SB на Anderson Power Products) са едно-полюсни, безполови съединители, които се захващат заедно, за да образуват много-полюсни комплекти. Те обикновено се използват в оборудване-захранвано с батерии и приложения с висок{6}}постоянен ток. За нагревателните плочи два или три полюса са свързани заедно, за да носят множество фази.
Предимства:
Много висок ток (50–350 A) в компактна опаковка.
Отличен живот на цикъла на чифтосване (5000+ операции).
Ниско контактно съпротивление (<0.5 mΩ per pole).
Докосване-безопасен дизайн (вдлъбнати контакти, когато не са свързани).
Ограничения:
Обикновено се оценява само на 105–150 градуса температура на корпуса.
Не е подходящ за-сигнали на термодвойка с ниско ниво (съпротивлението на контакта варира).
Изисква отделен конектор за контролни сигнали.
Бележки за приложението:
Конекторите за захранващи стълбове са идеални за-мощни нагревателни плочи (напр. 10 kW и повече), където трябва да се изключи само захранването на нагревателя. Проводниците на термодвойките трябва да бъдат прекарани през отделен кръгъл конектор за ниско-напрежение. Заземителният (заземяващ) стълб трябва да бъде проектиран така, че да се свързва пръв и да се изключва последен чрез използване на малко по-дълъг щифт или отделен специален заземен стълб с разместена дължина.
4. Хибридни правоъгълни конектори
Хибридните конектори комбинират захранващи контакти и сигнални контакти в един правоъгълен корпус. Примерите включват Wieland Revos, Phoenix Contact Heavycon и Harting Han-Modular. Тези конектори позволяват персонализирана комбинация от щифтове за висок-ток (до 100 A), щифтове за нисък{5}}ток (1–10 A) и дори пневматични или оптични контакти.
Предимства:
Единичен конектор за захранване, термодвойки и блокировки за безопасност.
Модулен дизайн – щифтовете могат да се добавят или променят според нуждите.
Опции за висока температура (до 200 градуса със специални вложки).
Интегрирани заключващи механизми, които могат да бъдат свързани към захранването.
Ограничения:
По-висока цена от обикновените кръгли съединители.
По-голям отпечатък от много-щифтовите кръгли конектори.
Бележки за приложението:
За нагревателна плоча, която изисква множество температурни сензори (напр. четири термодвойки) плюс три-фазно захранване и заземяване, хибриден конектор с 6 захранващи щифта и 8 сигнални щифта е отлично решение. Корпусът на съединителя трябва да е метален (не пластмасов) за разсейване на топлината и механична якост.
Съображения за безопасност за системи за бързо{0}}разединяване
Touch{0}}Safe Design (IP2X)
Когато не е свързан, конекторът от страната на оборудването трябва да е защитен-от докосване – никакви части под напрежение, достъпни за стандартен тестов пръст (IP2X или по-добър). Това предотвратява случаен удар при отстраняване на нагревателната плоча. Конектори с вдлъбнати женски контакти (гнезда) от страната на оборудването и мъжки щифтове от страната на нагревателния кабел отговарят на това изискване. Обратната подредба (оголени щифтове на оборудването) не е безопасна и никога не трябва да се използва.
Блокировка за безопасност, която изключва-енергията преди изключване
Здравата система за бързо{0}}свързване включва блокировка, която прекъсва захранването, преди съединителят да може да се разкачи. Два често срещани метода:
Допълнителен пилотен контакт– Конекторът включва пилотен щифт-за ниско напрежение, който е по-къс от захранващите щифтове. Когато съединителят е частично несвързан, първо се отваря пилотният контакт, сигнализирайки на реле за безопасност да изключи главния контактор. След това захранващите щифтове се изключват при условия на-без натоварване.
Отделен съединител за блокиране– Малък допълнителен конектор (напр. 2-щифтов микро конектор) е монтиран до основния захранващ конектор. Спомагателната верига е свързана последователно с бобината на контактора. Изключването на спомагателния конектор преди главния конектор изключва захранването на веригата.
От съществено значение е блокировката да е-безопасна при отказ: ако пилотната верига е прекъсната, захранването се премахва и не може да бъде възстановено, докато съединителят не бъде напълно свързан отново.
Заземителен щифт първи-направете, последен-прекъснете
Щифтът за защитно заземяване (заземяване) трябва да влезе в контакт преди всички захранващи щифтове под напрежение по време на свързване и да се счупи след всички захранващи щифтове по време на разкачване. Това се постига чрез определяне на конектор с по-дълъг заземен щифт или чрез използване на специален заземен стълб с разместена дължина. Верига за проверка на заземяването (непрекъснатост между шасито на пластината и заземяването на оборудването) също може да бъде включена в блокировката.
Намаляване на мощността при повишени температури на околната среда
Номиналните стойности на тока на конектора, публикувани от производителите, обикновено са посочени при 20–25 градуса на околната среда. При приложения с нагревателна плоча съединителят може да бъде изложен на излъчвана топлина от плочата или проведена топлина през кабела. Трябва да се приложи коефициент на намаляване:
За температури на околната среда между 50–80 градуса, намалете номиналния ток с 15–20%.
За 80–120 градуса намалете с 30–40%.
Над 120 градуса използвайте конектор с високо{1}}температурни вложки (PTFE или керамика).
Като основно правило температурата на корпуса на съединителя никога не трябва да надвишава максималната си номинална стойност с повече от 10 градуса. Термично изображение може да се използва за проверка на работните температури по време на тестване на прототип.
Пример за изпълнение: Подвижна термоформовъчна плоча
Пресата за термоформоване използва сменяеми алуминиеви нагревателни плочи (400 mm × 400 mm), които работят при 200 градуса. Всяка плоча съдържа шест патронни нагревателя с мощност 500 W (общо 3000 W, 240 V едно-фаза, 12,5 A) и две термодвойки тип J. Плочата се сменя два пъти на смяна.
Избрано решение:
Високо{0}}температурен кръгъл конектор (серия Amphenol CIR, 12-щифтов, IP67).
Разпределение на щифтове: 2 щифта за нагревател под напрежение и неутрален (всеки с номинален 25 A), 1 щифт за земя (по-дълъг, първа-марка), 4 щифта за две термодвойки (2 на TC), 1 щифт за блокиращ пилот (най-късият, последен-производител).
Корпус на съединителя, оценен на 200 градуса с PTFE вложки.
Страна на оборудването: женски гнезда (вградени). Страна на нагревателния кабел: мъжки щифтове.
Блокировка: пилотен щифт, свързан към предпазно реле, което управлява 25 A контактор. Когато конекторът не е свързан, пилотът се отваря първи, изпускайки контактора, преди захранващите щифтове да се изключат.
Освобождаване на напрежението: 90-градусова задна обвивка с кабелна муфа от страната на нагревателната плоча.
Резултат:Времето за смяна на табелата е намалено от 25 минути (с електротехник) на 3 минути (оператор-извършва). Не са възникнали грешки в окабеляването за 18 месеца работа.
Резюме на насоките за избор
| Сценарий за приложение | Препоръчителен тип конектор |
|---|---|
| Само нагревател с висок{0}}ток (без сензори), чести смени | Захранващ стълб (серия Anderson SB) |
| Мощност на нагревател + 1-2 термодвойки, висока температура (200 градуса) | Високо{0}}температурен кръг (Amphenol/Harting с PTFE вложки) |
| Мощност на нагревателя + множество термодвойки + блокировка, умерена температура (<125°C) | Хибриден правоъгълен (Harting Han-Modular) |
| Редки промени, ограничен бюджет, присъства обучен електротехник | Клемни блокове с лостови скоби (WAGO) в заключваща се съединителна кутия |
| Very high current (>150 A) | Захранващ стълб или персонализирана шина с болтово прекъсване (без инструмент-) |
Заключение
Електрическите връзки за бързо{0}}разединяване подобряват оперативната гъвкавост и намаляват времето за поддръжка на подвижните нагревателни плочи. Високо{2}}кръглите съединители предлагат здрави,-безопасни при докосване и блокиращи-решения за взискателни топлинни среди. Конекторите за захранващи полюси осигуряват екстремно управление на тока с дълъг живот на свързващия цикъл. Клемните блокове с лостови скоби служат за приложения с нисък-бюджет или редки-промени. Добре{10}}проектираната система за бързо{11}}изключване включва защитна блокировка, която-дезактивира веригата преди прекъсване, заземяващ щифт, който се включва първи и прекъсва последен, и подходящо намаляване на тока при повишени температури. При уточняванебързо разкачете електрическите връзки на нагревателната плоча, изборът трябва да се основава на номинален ток, излагане на температура, честота на свързване и необходимия брой сигнали. Внимателната електрическа интеграция подобрява цялостната използваемост на оборудването и намалява риска от грешки в окабеляването или опасност от токов удар по време на смяна на плочата.
