Промышленные силовые разъемы от Tyco Electronics HTS

Промышленными называются штыревые и гнездовые соединители в металлическом кожухе, предназначенные для применения в промышленном оборудовании: роботах, станках, транспортных средствах, подъемно-транспортном оборудовании, оборудовании по производству пищевых продуктов и т. д. Внешний вид одного промышленного силового разъема показан на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид промышленного силовые разъема в кожухе серии НВ

Составные части промышленного силового разъема представлены на рис. 2.

Рис. 2. Элементы промышленного силового разъема

Силовой разъем состоит из металлического кожуха и основания, уплотнителя, сопряженной пары вставок из армированного стекловолокна, контактов штырей и гнезд, внешних металлических частей.

В процессе эксплуатации промышленные силовые разъемы могут подвергаться воздействию вредных веществ и агрессивных сред. На силовые разъемы, которые стоят на оборудовании морских судов, действует морская соль, на оборудование в пищевой и упаковочной индустрии воздействуют моющие средства, а оборудование на транспорте подвергается воздействию влаги, уличной соли и ультрафиолетового излучения. Для того чтобы работоспособность и надежность силовых разъемов сохранялась, кожухи и основания промышленных силовых разъемов должны иметь хорошую защиту от коррозии.

В результате исследований подразделение HTS концерна Tyco Electronics разработало технологию применения антикоррозийного покрытия К-серии. Кожух силового разъема после прессовки подвергается анодному оксидированию и осаждению в охлажденном кислотном электролите. С помощью электрического тока основное вещество на поверхности кожуха преобразуется в прочное алюминиево-оксидное покрытие. Созданный слой имеет высокое сопротивление (десятки ТОм) и может применяться в качестве изолирующего материала. При абразивном износе он сохраняется лучше, чем прочная сталь. Кроме того, при износе и нанесении царапин антикоррозийные свойства сохраняются.

Исходя из запросов потребителей промышленных силовых разъемов, фирма Tyco Electronics HTS разработала широкий набор кожухов и изолирующих вставок. Производится 10 серий кожухов (совместно с корпусами) и 14 серий изолирующих вставок. Кожухи, основания и вставки выпускаются в 12 типоразмерах. Кожух совместно с основанием предотвращает попадание жидкостей и грязи внутрь силового разъема и обеспечивает защиту контактов и вставки в соответствии с нормами IP44, IP65 и до IP68, а также подавляет электрические наводки. Кожух сочленяется с основанием силового разъема с помощью запорного механизма, который обеспечивает достаточно большое прижимное усилие для обеспечения герметичности. В силовых разъемах HTS используются три типа запорного механизма. В запорном механизме первого типа применяется одна запорная скоба, которая закреплена на кожухе (или основании), и два штифта, расположенных на основании силового разъема (или кожухе). Запирание кожуха осуществляется поворотом скобы, в результате которого в ее подпружиненные пазы входят штифты основания. В запорном механизме второго типа используется две запорные скобы, расположенные на основании (или кожухе) с двух сторон, и четыре штифта на кожухе (или основании). В этом механизме прижимное усилие больше, чем в первом. В запорном механизме третьего типа кожух и основание соединяются винтами. В этом случае достигается самое большое прижимное усилие, и герметичность сохраняется при внешнем давлении до 5 бар.

В таблице 1 показаны внешний вид и основные характеристики выпускаемых кожухов и оснований промышленных силовых разъемов. Из таблицы видно, что кожухи и основания отличаются размерами, высотой, типом запорного механизма, диаметром уплотнителя кабеля и цветом покрытия. Кожухи, предназначенные для работы в неагрессивных средах, покрыты порошковой краской серебристо-серого цвета. Кожухи, предназначенные для работы в тяжелых условиях, имеют антикоррозийное покрытие К-серии черного цвета.

Изолирующие контактные вставки изготавливают из армированного стекловолокном поликарбоната, который является устойчивым к возгоранию и удовлетворяет стандарту DIN IEC707/VDE 0304 UL 94V-0. При поджигании горелкой с сильным пламенем изолятор ведет себя инертно и не выделяет вредных галогенов, причем после удаления горелки пламя сразу гаснет. Этот материал обладает также хорошими изоляционными свойствами (сопротивление между контактами вставки не менее 10 ТОм) и высокой электрической прочностью. Благодаря этому силовые разъемы HTS допускают большие рабочие напряжения (250, 400, 690, 1000 и 3000 В) и выдерживают загрязнение степени 3 (С). Тестовое максимальное напряжение для силовых разъемов с рабочим напряжением 250 и 380 В равно 2000 В, а для силовых разъемов с рабочим напряжением 400 и 690 В — 3000 В. Для силовых разъемов с более высокими рабочими напряжениями тестовые максимальные напряжения можно найти в технических описаниях.

Образцы изоляционных контактных вставок показаны на рис. 3.

Рис. 3. Изолирующие вставки промышленных силовых разъемов фирмы HTS

Вставки могут быть как монолитными, так и составными, собранными из отдельных мо-

дулей. Модульные вставки используют в тех случаях, когда в силовом разъеме устанавливаются более двух типов контактов или контакты на большие токи и напряжения.

Монолитные изоляционные вставки серии НА показаны на рис. 4.

Рис. 4. Изоляционные вставки серии HD для контактов-штырей (слева) и для контактов-гнезд (справа)

Вставка, предназначенная для контактов-штырей, имеет углубление, в котором находятся выходящие из вставки штыревые контакты. В это углубление входит выступ вставки, предназначенной для контактов-гнезд. В теле этого выступа, не выступая наружу, находятся контакты-гнезда. Вставки крепятся к корпусу и к кожуху винтами. Такая конструкция сохраняется для всех серий вставок. В таблице 2 приведены основные данные всех серий изоляционных вставок.

Серии вставок отличаются рабочими напряжениями и токами, количеством гнезд для контактов и размерами гнезд и их формой. Размеры гнезд и их форма определяются типом применяемых контактов. Вставки серий HA, HE и HEE содержат до 64 гнезд, вставки серий HD и HN.D — до 128 гнезд. Самое большое число гнезд могут содержать вставки серии HN.2D — 216. У остальных серий число гнезд существенно меньше, причем число гнезд уменьшается с увеличением рабочего напряжения и тока.

У некоторых серий рабочие токи и напряжения одинаковы, например, серии HA, HD, HN.D и HN.2D. В указанных сериях имеются некоторые конструктивные отличия во вставках и контактах. Все вставки удовлетворяют требованиям стандартов DIN VDE 0110 и DIN VDE 0627, и большинство из них имеет сертификаты UL, CSA, SEV, VDE.

Инженеры компании Tyco Electronics HTS большое внимание уделили разработке конструкций контактов. Из таблицы 2 видно, что в промышленных силовых разъемах применяются контакты с рабочими токами 10, 16, 35, 40, 63, 150 и 350 А. Контакты, у которых рабочие токи не более 15 А, могут соединяться с проводом тремя способами: с помощью винта, пружины или обжима (рис. 5).

Рис. 5. Силовые контакты промышленных силовых разъемов:
а) соединение с проводом с помощью винта;
б) соединение с проводом с помощью пружины;
в) соединение с проводом с помощью обжима

Для токов выше 40 А контакты соединяются с проводом только с помощью обжима. Использование винтового соединения в контактах для токов 35 А является экзотическим. Контакты изготовлены из медных сплавов и имеют серебряное или золотое покрытие, что обеспечивает малое контактное сопротивление (< 3 мОм) и высокую надежность.

Помимо силовых контактов в промышленных силовых разъемах могут быть установлены коаксиальные контакты с волновым сопротивлением 50 и 75 Ом (рис. 6), оптические контакты (для световодных кабелей) (рис. 7) и силовые разъемы USB и RJ.

Рис. 6. Коаксиальные контакты модульных промышленных силовых разъемов

Рис. 7. Элементы оптического контакта промышленного силового разъема

Применение коаксиальных и оптических контактов было вызвано запросами потребителей, так как в промышленных установках помимо питающих цепей существуют сигнальные, причем их доля постоянно возрастает в связи с увеличением насыщения промышленного оборудования электроникой.

Промышленные силовые разъемы фирмы Tyco Electronics HTS обладают высоким качеством и пользуются большим спросом среди производителей промышленного оборудования во всем мире. Об этом свидетельствует не только постоянный рост продаж (в 2000 году он составил свыше 500 млн немецких марок), но и постоянное расширение областей применения этих силовых разъемов.