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如何选择接线端子

 
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接线端子是常用的连接器,旨在安全有效地接合两个不同电路。由于接线端子通常输送由电线导体承载的较大电源发出的电能,因此它们通常出现在工业和电源管理电子装置中,例如变频驱动器、电机保护继电器、功率计和电表、电源和转换器、HVAC 和交通控制装置、可编程逻辑控制器以及许多其他装置。电力通常通过电线输送,因此始终可以选择将这些电线直接连接到组件,而不使用仅适合某些产品的昂贵适配器。电工和其他安装人员可以快速使用这种简单的设备安装和电气集成形式。

伊顿提供馈通式接线端子和/或阻隔带,期望电线通过端子背后的外壳来管理导电路径。产品组合中有不同的电压额定值和电流额定值。本文将评述电线馈通式接线端子、不同元器件、常用术语、同义词,以及在选择要集成到装置或系统中的接线端子时需考虑的事项。

 

 

产品类型

Single Row Terminal Block.jpg
单排接线端子 - 通常称为阻隔带,
并且常见于北美洲。这些接线端子
带有一个向下拧紧的端子,而且标准产品
直接在螺钉下方容纳电线。通常,
在相同占用空间内可选择更多的底面端子,
并且可以在端子顶面容纳
不同的电线附件。
IEC PCB Terminal Block.jpg
IEC PCB 接线端子 - 通常称为欧式;此
接线端子随处可见,但源头在 IEC
组件中。裸线进入端子中,连接承受着机械力的
笼式弹簧夹或卷簧。相同的节距
可选许多不同的占地空间,并且通常都有
印刷电路板焊脚。
Edge Connectors.jpg
边缘连接器 - 边缘连接器上的外壳容纳
印刷电路板边缘,以便与电路板上的铜迹线
匹配,另外还容纳将端子固定到
外壳的螺钉。它们可以免焊接,并且具有机械
连接。

接线端子元器件

伊顿产品组合中的所有接线端子都有多个常见元器件,它们具有不同的形式。这些元器件虽然形状和尺寸有所不同,但执行相同的基本功能。不同的形式允许整个产品具有不同的适合度、形状和功能。以下是这些元器件的类型和定义:

端子 - 电线通过外壳接触并输送电流的电路路径。通常由铜合金制成。

外壳 - 将导电路径与外部和相邻电路隔离的材料。通常由塑料制成。

紧固件 - 施加力或确保电线连接到端子的机件。由各种金属合金制成。

常用接线端子规格

端子、外壳和紧固件的特征也是确定产品电气和机械规格的一个因素。
这些规格在伊顿产品线中很常见,也有助于定义接线端子的适合度、形状和功能。

极数:接线端子中包含的单个电路或相邻端子的数量。

节距:一极与下一极之间的距离。测量的是从一个特征到相邻极上的相同特征之间的距离,此距离通常对所有极都相同。这也称为中心到中心的距离。

电压额定值:所设计的接线端子在安装时不能超过的最大系统电压。通常,此电气规格是节距和外壳介电强度的函数。有关这方面的更详细信息,请参阅有关接线端子标准的附录。

电流额定值:这是接线端子计划用于的每极的最大标称电流额定值。通常,此电气规格是以下几项的函数:截面面积、端子导电率、额定电流下产生的发热量(根据 UL1059)或额定电流下耗散的功率(根据 IEC 60947-7)。

配线范围:接线端子额定可接受的最小和最大电线尺寸。

扭矩额定值:在将处于配线范围规格内的电线紧固到端子并且不变形时,硬件在设计上可承受的最大扭矩。

需要考虑的事情

既然已定义了规格,并且可以评估/比较不同的选项,那么,在为应用场合选择合适的接线端子时需要考虑一些事项。与大多数电子电路一样,要评估的第一项是应用场合的电路参数,包括标称电流、系统电压和所需的电路数量。接线端子的电流和电压额定值需要高于标称电流额定值和系统电压。

当可能会出现临时电压浪涌或浪涌电流时,应格外小心。这些临时过压和过流发生的频率越高,接线端子的尺寸越应过大,以满足应用场合的需求。电路数量将与接线端子上所需的极数直接相关。

下一个事项对于接线端子非常重要,即端子配置。设备设计者必须评估如何在连接的“穿过”侧完成电路路径。IEC 式接线端子通常是适合波峰焊的所有短 PCB 焊接连接。阻隔带也具有短 PCB 焊接连接,但还可以具有公快速连接、更长的焊脚、手工连线(以便手工焊接)、螺纹、焊台等等。阻隔带的选项将因根据节距而符合逻辑的事项有所不同。边缘连接器通常通过机械方式连接,并提供与端子的无焊接连接,从而在 PCB 迹线上提供弹簧力。

Ring terminals on barrier strip example.jpg
图 1. 阻隔带上的环形端子示例

有时候,整体占用空间和进线被视为间距或整体宽度的函数,但必须考虑所有三个维度。最常见的阻隔带在同一塑料底座中提供许多末端,但可以允许用环形或叉形端子、母快速连接和焊接端子来取代标准裸线端子。阻隔带上接受的环形端子示例见图 1。由于结构类型不同,IEC 式端子在同一节距中提供许多不同的进线方向,导致不同的物理占用空间(包括节省空间的分层选项)。另外还有不同的紧固选项,包括笼式弹簧夹、弹簧夹和无螺钉夹。边缘连接器在占用空间和进线方面具有独特性,并且可根据组件提供最佳组合。所有这些占用空间和进线考虑因素都旨在使集成到某件设备或组件中的工作变得更轻松。它们还应允许最终用户轻松连接电线,并对它们适合放在组件周围的哪个位置进行管理。

最后,在管理上述问题后,始终有机会提供额外的功能。这些额外的功能可通过极编号或自定义标记确保 OEM 正确装配和最终用户正确安装。可选的硬件可为某些不承载电流的元器件提供更好的耐腐蚀性,从而改善美观性。接线端子盖可为普通民众提供更好的防震保护,但在普通工业环境中也能提供更好的环境保护。

 

示例:

图 2 为紧凑型/微型三相变频驱动器 (VFD)(为便于说明而拆除了顶盖)。图中显示了七个不同的线对板接线端子,即三个阻隔带和四个 IEC 式,但它们都安装在印刷电路板上。设计工程师选择阻隔带的原因为它们是将接收最高功率的端子(在本例中,在 480 Vac 时高达 25 A)。
IEC 式接线端子额定接受此电流和电压,但在某些具有 VFD 的情况下,电工更愿意使用环形端子,这使阻隔带成为此应用场合下的首选接线端子。设计者选择 IEC 式接线端子是为了让逻辑控制端子具有高电路密度(小节距),因为这些电路本身就是低电流和低电压的。这些特定的接线端子也可以拔下插头,因此可以从头部拔下插头,以便更容易安装较小的 I/O 线。
3-phase variable frequency drive (VFD).jpg
图 2.

自定义选项

伊顿确实支持自定义选项,因为上述要求可能需要使用在数据表或目录中未显示的配置。自定义产品可以有特殊的标记,以便于装配或最终用户使用。阻隔带的配置允许将不同的紧固件安装在相邻的极上。在要求这样做时,标准产品不足以满足要求。可以创建自定义部件号以支持此自定义极配置。
Customization of a barrier strip
图 5.
Custom terminal block.jpg
Custom terminal block 2.jpg
图 6.

图 5 显示了对阻隔带的自定义。此阻隔带具有不同的 3/16” 宽公快速连接(从接线端子的紧固侧延伸过来)。这允许母快速连接卡在公片上,以实现快速装配。这只是可通过接线端子提供的自定义形式之一。图 6 中的阻隔带显示了适用于不同应用场合的自定义标记功能。这些在工厂执行的额外标记可帮助最终用户将正确的电线连接到每个端子,从而减少产品集成中的接线错误。

请联系伊顿,了解自定义产品的可用性和配置。

测试

考虑了以上事项并选出候选产品后,伊顿建议在完整装配将经历的相同环境条件下,在应用场合中测试接线端子。这些条件可以是环境条件、最高标称电流、临时过压或浪涌电流、电线上的潜在张力、接线端子将遇到的最小电线、无气流和焊点的变化等。目标是评估可能出现的热源及其管控方式。伊顿支持提供样品,以按照上述建议进行测试。

附录

伊顿合规性参考

伊顿的电子接线端子完全符合 UL 1059 和 CSA 22.2 No. 158 接线端子标准,并具有 UL 94 V-0 自熄灭可燃性分类。这些端子通过 UL 文件编号 E62622 识别。额定值高于所列出的值是可能的,并且可能会有所变化(取决于应用场合),另外,必须由制造商根据具体情况单独评估。

UL 1059 和 CSA 22.2 No. 158 电压额定值

接线端子的电压额定值基于导电部件之间的最小间距和最小耐受电压。间距在两个条件下测量:1) 通过空气,具体定义为电弧通过从一个导电部件到接地表面的空气路径必须穿过的最短距离;2) 在表面上,具体定义为电弧在沿着绝缘材料的表面从一个导电部件移动到另一个极性相反的导电部件,或者从一个导电部件移动到接地表面时,必须穿过的最短距离。耐受电压在术语上称为介电耐压,具体取决于电压额定值。此值为 1000 V 加上一分钟额定电压的两倍;此电压在上述两个条件下测试。
表 A 提供了 UL 1059 和 CSA 22.2 No. 158 间距要求,单位为英寸。表 B 描述了根据 UL 1059 中说明的最小间距要求和应用环境,每个伊顿接线端子系列的电压额定值是多少。

Table B. Overall UL 1059 voltage ratings.jpg

IEC 合规性

伊顿的电子接线端子符合 IEC 出版物 60947-7-1(铜导体接线端子)中的要求。这些端子在 UL 分类计划下同时得到认可和认证。IEC 评级系统的详细信息见下页。除非指明,否则额定值与 UL 1059 一致。

CE

1998 年,伊顿所有产品都获得了 CE 认证。对于接线端子,CE 是适用于已符合欧盟 (EU) 安全和性能要求的产品的自我认证标志。在欧洲市场上自由流通产品需要此标志。

IEC 60947-7-1

与 UL1059 类别相似,IEC 60947-7-1 是指 IEC60947-1,它概述了低压开关装置和控制装置的一般规则,并根据污染级别定义了爬电和间隙限制。污染级别是指设备计划用于的环境条件。

爬电距离或间隙的微环境而不是设备的环境决定着对绝缘的影响。微环境可能比设备的环境更好或更差。它包含影响到绝缘的所有因素,如气候和电磁条件、污染的产生等。因此,对于计划在外壳内使用或配有一体化外壳的设备,外壳中的环境污染级别适用。

为了评估间隙和爬电距离,已制定了以下四种微环境污染级别:

  • 污染级别 1:无污染或仅发生非导电性干污染。
  • 污染级别 2:通常仅发生非导电性污染。有时可能会有冷凝导致的临时导电性。
  • 污染级别 3:发生导电性污染,或发生非导电性干污染,这些污染因冷凝而变得导电。
  • 污染级别 4:污染产生持续的导电性,原因包括导电粉尘或者雨雪等。

除非相关产品标准另有说明,否则污染级别 3 是工业应用的标准污染级别。但是,根据特定应用或微环境,其他污染级别可被视为适用。

脉冲耐受电压 - 规定形式和极性的脉冲电压最高峰值,在指定的测试条件下不会导致击穿。

Table C - Minimum creepage distances.jpg

相比起痕指数 (CTI) - 材料承受 50 滴测试溶液而不起痕的最大电压的数值,以伏特为单位(IEC 60112 第 2.3 条)

  • 材料组 I 600 <= CTI
  • 材料组 II 400 <= CTI < 600
  • 材料组 IIIa 175 <= CTI < 400
  • 材料组 IIIb 100 <= CTI < 100

均匀场:在电极之间具有基本恒定的电压梯度的电场,例如两个球体之间的电场,每个球体的半径均大于它们之间的距离。

不均匀场:在电极之间没有基本恒定的电压梯度的电场。

Table D - Minimum clearances in air.jpg

焊接

Wave solder profile.jpg
对于 PCB 应用场合,伊顿建议参考 EN 61760-1:2006。对于非 PCB 应用场合,可以通过在 +350 °C 下用烙铁焊接 4-5 秒来完成手动焊接。

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