התאמת מחברי הספקת-כוח תעשייתיים לדרישות היישום

הזנת ציוד תעשייתי, בין אם ברצפת המפעל, באתר בנייה או במרכז נתונים, דורשת מחברי כבלים שנועדו לענות על הצרכים הספציפיים של כל התקנה, ולהבטיח חיבורים בטוחים, אמינים ועמידים לאורך זמן. התקנות ספציפיות עשויות לדרוש עמידות בפני מים או כימיקלים תעשייתיים, כמו גם הגנה מפני אבק או אור אולטרה-סגול. המחברים חייבים לעמוד במאמצים מכניים של מחזורי חיבור וניתוק חוזרים ונשנים, שבהם המגעים עלולים להיחשף לזיהום. במקביל, עליהם להבטיח את בטיחות המשתמשים והציוד.

עבור המתכננים, האתגר העיקרי הוא להבין את הניואנסים של דרישות אלו עבור כל סיטואציה ולמצוא מקור מחברים אמין שיסייע להתמודד איתם בצורה אמינה.

מאמר זה מעניק סקירה כללית של אתגרי החיבוריות שהמתכננים יכולים לצפות להיתקל בהם ביישומים תעשייתיים. לאחר מכן המאמר מציג תקעים ושקעים תעשייתיים בעלי פינים ושרוולים של Amphenol Sine Systems‏, ומראה כיצד הם מאפשרים חיבורים וניתוקים בטוחים ואמינים של ציוד תעשייתי.

סביבת מחברי הספקת-כוח

הסביבות בהן משתמשים במחברי הספקת-כוח יכולות להשתנות מאוד, החל ממרכזי נתונים קרירים ויבשים ועד לרצפות מפעל חמות ולחות, או אפילו מפעלי עיבוד מזון רטובים. המחברים עשויים להידרש לשאת מתחי AC חד-פאזיים, מתחי AC תלת-פאזיים בתצורות Wye או Delta, או מגוון של מתחי AC ו-DC. המחברים נדרשים גם כדי להעביר הספק משקעי חשמל המותקנים על הקיר למחברי מכונה המותקנים על פאנל (איור 1). ייתכן גם שיהיה צורך בזוגות תקעים ושקעים כדי לעמוד בדרישות תצורת הספקת-הכוח, כגון היפוכי פאזה או הארכת כבלים.

איור 1: מגוון תצורות יישומי המחברים בסביבה תעשייתית כולל מחברים בתוך-הקו, מחברים בפאנל ומחברים להרכבה על הקיר. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems)

מחברי הספקת-הכוח דורשים בין שלושה לחמישה מוליכים, או קטבים. לדוגמה, מחברים עם שלושה מוליכים נחוצים עבור מתח AC חד-פאזי והארקה. כבלים בעלי ארבעה מוליכים נדרשים עבור הספקת-כוח תלת-פאזית בתצורת Delta‏, הכוללים את האותות התלת-פאזיים וחוט הארקה. הספקת-כוח תלת-פאזית בתצורת Wye דורשת מוליכים עבור כל פאזה, אפס והארקה, בסך הכל חמישה. גודלי המוליכים והמחברים משתנים בהתאם לזרם עבורו הם מדורגים.

סוג המחבר הנבחר משתנה בהתאם לשימושו המיועד. נקודת כניסת הספקת-הכוח דורשת בדרך כלל מחבר המותקן על קיר, בעוד שהתקן מוזן זקוק בדרך כלל למחבר המותקן על פאנל. מחברים בתוך-הקו מחברים כמובן כבלים בין סיומות קבועות כדי לאפשר הכנסת מאריכים, מהפכי פאזה או חיבורים אחרים במהלך הקו.

מניעת חיבורים שגויים

על המתכננים להביא בחשבון גם שרוב ההתקנות כוללות מספר מכונות; דבר זה יכול לגרום למספר גדול יותר של כבלי כוח ולסיכוי גבוה יותר לחיבורים שגויים. תקנים בינלאומיים, כגון IEC 60309-2‏ ו-UL/CSA, מפרטים פריסות חוטים/קטבים של המחבר על בסיס סוג הספקת-הכוח המועברת (איור 2), ובכך ממזערים את הסיכוי לחיבורים שגויים.

איור 2: דיאגרמות "שעון" של IEC 60309-2 או UL/CSA המציינות את מיקום פין ההארקה בתוך המחבר, הקובע את תצורת המחבר ואת דירוג המתח שלו. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems)

מיקום פין ההארקה יחסית לזיז הקיטוב בתוך גוף המחבר קובע את תצורת המחבר. ניתן למקם פין הארקה בכל אחד מ-12 מיקומים אפשריים במרווחים של 30°, כפי שמוצג בדיאגרמת השעון. הוא מזהה כל אחד מהם עבור מחברי שלושה (2P+E או 2P-3W), ארבעה (3P+E או 3P-4W), או חמישה (3P+N+E או 4P-5W) כבלים, באמצעות קוד צבע המבוסס על דירוג המתח של המחבר. המוליך, ולכן, קוטר המחבר, מותאמים לזרם העומס הנומינלי.

דוגמאות למחברי הספקת-כוח תעשייתיים

Amphenol Sine Systems מציעה מגוון מקיף של תקעים ושקעים של מחברי הספקת-כוח תעשייתיים המתוכננים עבור יישומים הדורשים עד A‏ 100‏ ו-V‏ 690‏.

לדוגמה, תקע מחבר הספקת-כוח בתוך-הקו 2CMA104446R1000‏ של Amphenol Sine Systems, המיועד עבור יישומים תלת-פאזיים בחיבור-Wye כולל חמישה מוליכים: אחד לכל אחת משלושת הפאזות, אחד לאפס ואחד להארקה. הוא מדורג לטפל במתחים של V‏ 200‏ עד V‏ 415‏ ב-A‏ 32‏ (מקסימום). פין ההארקה שלו ממוקם באותו מיקום של השעה 6 כמו זיז הקיטוב של המחבר. מיקום 6 בטבעת החיצונית בתרשים (עבור מחברים בעלי חמישה פינים), המסומן בצבע אדום, מציין את תחום המתחים, במקרה זה מ-V‏ 200‏ עד V‏ 415‏.

מבנה המחבר

מחברי Amphenol Sine Systems משתמשים בתכן מודרני וחסון (איור 3). גוף המחבר מורכב מפוליבוטילן טרפתאלט (PBT), פוליאסטר תרמופלסטי. PBT ידוע בבידוד חשמלי מעולה, חוזק גבוה, יציבות ממדית ועמידות בפני חום וכימיקלים. יש לו עמידות יוצאת-דופן בפני שחיקה, הוא סופג מעט מאוד לחות והוא קל לעיבוד-שבבי.

איור 3: מוצגים המאפיינים העיקריים של תקע חמישה פינים V‏ 200‏ עד V‏ 415‏; גוף המחבר עשוי מ-PBT. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems, הותאם על ידי Art Pini)

המעטה האדום מציין את דירוג המתח של V‏ 200‏ עד V‏ 415‏ של המחבר כפי שמוצג בתרשים השעון. לפין ההארקה קוטר גדול יותר מאשר לפינים האחרים, ובמחבר זה, על בסיס מפרט המתח שלו, הוא ממוקם בתחתית (במיקום השעה 6). הוא גם מעט ארוך יותר מהאחרים, כך שהוא הראשון היוצר מגע. פיני המגעים עשויים פליז ומתנקים מעצמם כאשר הם מחוברים לשקע המתאים. המגעים מכוילים כדי לשמור על לחץ מגע מדויק לאורך זמן תוך הבטחת איכות וביצועים. שני ברגים פלב"ם מחברים את החוטים לכל פין. מעטה השרוול המגן סביב פיני התקע משמש גם לאיטום מפני אבק ורטיבות. סימוני הדקים ברורים מוטבעים על בלוק המגעים בתוך המחבר, ומציינים את הפאזה (L1, L2 או L3), האפס (N), הקו (L/+) או ההארקה (G) כדי למזער שגיאות במהלך ההרכבה.

הכבלים מאובטחים בתוך גוף המחבר באמצעות שני מהדקים: מהדק חיצוני בחלק האחורי ומהדק פנימי. חבק (Grommet‏) אטום למים הממוקם בין המהדקים אוטם את כניסת הכבל, ומונעת חדירת נוזלים לגוף המחבר דרך הכבל. בהתאם לדגם, למחברים דירוג הגנת חדירות של IP44 (עמיד בפני התזות) או IP67 (אטום לאבק ולמים).

למחבר השקע מבנה דומה והוא משתמש בסוקט‏ עבור המגעים (איור 4).

איור 4: מוצג מבט חתך של שקע מחבר בתוך-הקו, החושף מבנה דומה לזה של התקע כדי לשמור על שלמות החיווט. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems)

גרסת סוקט של המחבר משלבת את אותו סוג של אטמים כדי להגן על פנים המחבר מפני אבק ורטיבות. המגעים עשויים גם הם מפליז ולהם בורגי נעילה כפולים לאבטחת החוטים. בנוסף, פתח המחבר מוגן על ידי מכסה פלסטיק מקודד-צבע כדי למזער זיהום כאשר המחבר אינו מחובר.

ה-2CMA166618R1000‏ של Amphenol Sine Systems הוא מחבר שקע בעל חמישה מגעים החולק את אותו דירוג זרם של A‏ 32‏ו-V‏ 200‏ עד V‏ 415‏ כמו תקע 2CMA104446R1000. עם דירוג מתח זה, פין ההארקה שלו ממוקם במיקום השעה 6 וכולל כיפה אדומה. שימו לב שכל המחברים בסדרה זו תואמים לתקני IEC 60309‏ -1‏, -2‏ ו-4‏, והם גם מורשים על ידי UL ו-CSA.

הקצה המקבל של כבל כוח במכונה או בהתקן אחר מתחבר בדרך כלל באמצעות מחבר להרכבה בפאנל, כגון שקע שני-קטבים עם שלושה חוטים כדוגמת 2CMA193146R1000‏ (איור 5) של Amphenol Sine Systems.

איור 5: ה-2CMA193146R1000 הוא דוגמה לשקע הספקת-כוח שני-קטבים, שלושה-חוטים, המורכב בפאנל. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems)

שקע זה נועד להיות מורכב על החלק החיצוני של התקן באמצעות אוגן הרכבה. הוא מדורג לטיפול ב-V‏ 200‏ עד V‏ 250‏, חד-פאזי, ב-A‏ 16‏. בהתייחס לדיאגרמת השעון, תצורת שלושת החוטים (טבעת פנימית) משתמשת בהגדרת שעה 6 עם כיסוי כחול. מחברים להרכבה בפאנל זמינים בתכנים ישרים או בזווית.

מחברים עבור מקור הספקת-כוח מורכבים בדרך כלל על קיר. מחבר הספקת-הכוח 2CMA178699R1000‏ (איור 6) המורכב על קיר הוא שקע בעל 4 קטבים וחמישה חוטים.

איור 6: ה-2CMA178699R1000‏ הוא דוגמה לשקע הספקת-כוח תעשייתי המורכב על קיר. (מקור התמונה: Amphenol Sine Systems)

שקע קיר זה מורכב במישור פני השטח (Flush‏) ומדורג עבור V‏ 380‏ עד V‏ 415‏ ו- A‏ 16‏. הוא מופיע במיקום שעה 6 בתרשים השעון ויש לו צבע זיהוי אדום, המוצג בצווארון סביב בלוק המגעים. יש לו דירוג הגנה של IP44, המציין שהוא חסין מפני התזות מים. כמו עם כל מחברי סוקט, הוא כולל כיסוי קפיצי להגנה על מגעי השקע כאשר המחבר אינו מחובר.

סיכום

ציוד תעשייתי דורש מחברי הספקת-כוח המיועדים לענות על הצרכים הספציפיים של כל התקנה עבור חיבורים בטוחים, אמינים ועמידים לאורך זמן. התקעים והשקעים התעשייתיים של Amphenol Sine System, הזמינים במגוון של מתחים, זרמים ותצורות פיזיות, מתוכננים לעמוד בדרישות הספציפיות שמציבים מגוון רחב של תנאי סביבה הנמצאים במתקני ייצור, תשתיות ומרכזי נתונים מודרניים.