Jakie są opcje szybkiego-rozłączania połączeń elektrycznych w wymiennych płytach grzejnych?

Przewodowe połączenia elektryczne w sytuacjach produkcyjnych, w których płyty grzejne są często wymieniane w celu uzyskania części o różnych rozmiarach lub konserwacji, mogą powodować przestoje i problemy z bezpieczeństwem. Systemy szybkiego-rozłączania umożliwiają wymianę płyt w ciągu kilku minut bez konieczności korzystania z pomocy elektryka. Wybór szybko rozłączanych złączy elektrycznych płyty grzewczej opiera się na prądzie znamionowym, temperaturze roboczej, cyklach łączenia i zabezpieczeniach. W tym artykule omówiono możliwe opcje i przedstawiono zasady projektowania niezawodnej,-bezpiecznej separacji dotykowej.

Dlaczego warto mieć-szybkorozłączne złącza na wymiennych płytach grzejnych
Płyty grzewcze w maszynach do termoformowania, laminowania lub pakowania są zazwyczaj zaprojektowane z myślą o szybkiej wymianie-. Każda płyta posiada elektryczne elementy grzejne (wkład, rurka lub folia trawiona). Płyta może być wyposażona w termopary lub czujniki zwarcia doziemnego. Jeśli wykonasz okablowanie na stałe, będziesz potrzebować elektryka, aby otworzyć skrzynkę przyłączeniową, odkręcić nakrętki przewodów lub śruby zacisków i ponownie podłączyć nową płytkę, co może zająć 30 minut lub dłużej. Dzięki systemom-szybkiego rozłączania czas ten można skrócić do mniej niż pięciu minut. Mają one także tę zaletę, że zwiększają bezpieczeństwo poprzez-odłączenie zasilania przed rozłączeniem i brak usterek w okablowaniu.

Solidny system-złączy w elastycznej produkcji składa się z trzech głównych elementów:

złącze wielo-pinowe lub jedno-pinowe z parametrami znamionowymi napięcia i prądu grzejnika.

Blokada bezpieczeństwa zapobiegająca rozłączeniu pod obciążeniem.

Odciążenie naprężenia chroniące kabel i połączenie przed naprężeniami mechanicznymi.

Opcje szybkiego{{0}rozłączania płyt grzewczych – spojrzenie
Poniżej znajduje się tabela porównująca najpopularniejsze typy złączy do wyjmowanych płyt grzewczych.

Typ złącza Prąd znamionowy (na styk) Cykle łączenia (znamionowe) Maks. temperatura znamionowa Względny koszt Optymalne zastosowanie
Okrągłe-wysokotemperaturowe (np. Amphenol, Harting, Veam) 10–150 A 150–250 stopni (w zależności od materiału wkładki) 500–1000 Wysoko-prądowe, wysoko-płytki z termoparami
Listwy zaciskowe z zaciskami dźwigniowymi (w skrzynce przyłączeniowej) 20-100 A (na blok) 80-120 stopni (obudowa z tworzywa sztucznego) 100 (cykle wprowadzania przewodu) Niska Regulacja niskiej częstotliwości, beznarzędziowa, ale nie do końca wtykowa
Biegun zasilania/złącza jednobiegunowe (np. Anderson, seria SB) 50–350 105-150 stopni (obudowa) 500–10 000 Umiarkowane Tylko moc grzałki wysokoprądowej (bez sygnałów sterujących)
Hybrydowe połączenia prostokątne (np. Wieland, Phoenix Contact) 10–50 A 100–125 stopni 500–2000 Umiarkowane Płytki wymagające zasilania + kilka termopar + blokada
1. Złącza okrągłe do-przemysłu wysokotemperaturowego
Zdejmowane płyty grzewcze najlepiej sprawdzają się w przypadku wielostykowych-złączy okrągłych, które są najbardziej odpornym rozwiązaniem. Są oferowane z różną liczbą pinów (od 2 do 61 pinów) i prądami znamionowymi (od 10 A do 150 A na pin). Do głównych producentów należą Amphenol (seria Amphe-Lite), Harting (seria Han) i Veam (seria CIR).

Plusy:

Wysoka trwałość cykli łączeniowych (500-1000 procedur).

Uszczelnienie IP65 lub IP67 po związaniu.

Dostępne z wkładkami wysokotemperaturowymi (PTFE, PEEK itp.) o temperaturze do 200-250 stopni.

Styk uziemiający można skonfigurować jako pierwsze-załączenie i ostatnie-przerwę.

Ograniczenia:

Droższe niż proste złącza.

Wymaga pary współpracującej (wtyczka na kablu grzejnika, gniazdo na sprzęcie).

Duży rozmiar fizyczny dla pinów wysokoprądowych.

Uwagi dotyczące aplikacji:
Do normalnej płyty grzewczej masz zasilanie (3 fazy, czyli 4 piny: L1, L2, L3, masa), a potem dwie termopary (2 piny). Okrągłe złącze z 7 lub 9 pinami będzie ładnie pasować. Złącze należy zamontować na obudowie urządzenia i posiadać wolny przewód do płyty grzejnej. Dławik kablowy na tylnej obudowie złącza zapewnia odciążenie. Złącze musi być przystosowane do maksymalnej temperatury płyty z pewnym marginesem bezpieczeństwa. Jeśli temperatura płyty wynosi 200°C, nie należy używać złącza o temperaturze znamionowej 150°C w obudowie. Przewodzące ciepło w kablu będzie zbyt duże.

2. Listwy zaciskowe z dźwignią (połączenie-bezpłatne przy użyciu narzędzia)
Sprężynowe-złączki zaciskowe z dźwignią- (np. seria WAGO 221 lub Phoenix Contact Push-in) umożliwiają podłączanie i wyjmowanie przewodów bez użycia narzędzi. Płyta grzewcza posiada krótki kabel zakończony tulejkami lub żyłami odizolowanymi. Urządzenie posiada puszkę przyłączeniową z listwą zaciskową dźwigniową. Aby wymienić płytkę, otwórz pokrywę skrzynki przyłączeniowej i podnieś każdą dźwignię, aby wyjąć przewody.

Korzyści:

Niedrogi i łatwo dostępny.

Nie jest wymagane żadne specjalne złącze współpracujące.

Przezroczysta obudowa pozwala sprawdzić, czy przewody są włożone.

Akceptowane standardowe rozmiary przewodów (do 10 AWG dla 50 A).

Ograniczenia:

Nie jest to prawdziwe „szybkie rozłączenie”. - musi otwierać skrzynkę przyłączeniową i zajmować się pojedynczymi przewodami.

Przewody muszą być oznakowane, w przeciwnym razie istnieje duże ryzyko nieprawidłowego ponownego podłączenia.

Brak blokady bezpieczeństwa. Przed otwarciem należy ręcznie-odłączyć obwód od zasilania.

Ograniczona liczba cykli łączeniowych (spadek napięcia sprężyny po ~100 założeniach).

Uwagi do zastosowań:
Ta opcja jest odpowiednia w przypadku płyt, które są wymieniane rzadko (na przykład raz w miesiącu) i tylko przez przeszkolony personel. Wszystkie przewody powinny być wyraźnie oznaczone (np. „H1”, „H2”, „TC+”, „TC-”). Przed otwarciem skrzynki przyłączeniowej należy zastosować metodę blokowania/oznaczania.

3. Złącze bieguna zasilania / złącza jednobiegunowego
Złącza biegunów zasilania (takie jak seria Anderson Power Products SB) to złącza jednobiegunowe i bezpłciowe, które można łączyć ze sobą w zespoły-wielobiegunowe. Są one często wykorzystywane w sprzęcie-zasilanym akumulatorowo i w zastosowaniach-wysokoprądowych prądu stałego. Dwa lub trzy bieguny są połączone ze sobą w celu uzyskania wielu faz dla płyt grzewczych.

Plusy:

Bardzo wysoki prąd znamionowy (50 do 350 A) w kompaktowej obudowie.

Długi okres cyklu krycia (procedury 5000+).

Bardzo niska rezystancja styku (<0.5mΩ/pole).

Konstrukcja-odporna na dotyk (styki wpuszczone w stan niepołączony).

Ograniczenia:

Zwykle oceniane tylko na temperaturę obudowy 105-150 stopni.

Nie nadaje się do sygnałów termopar o niskim poziomie (zmiany rezystancji styków)

Wymaga osobnego złącza dla sygnałów sterujących.

Uwaga dotycząca aplikacji:
Złącza biegunów zasilających nadają się do płyt grzewczych dużej mocy (10 kw i więcej), gdzie należy odłączyć jedynie zasilanie grzałki. Przewody termopary należy poprowadzić przez oddzielne okrągłe złącze niskonapięciowe. Należy upewnić się, że biegun uziemienia zostanie podłączony jako pierwszy, a rozłączony jako ostatni. Można to osiągnąć poprzez wydłużenie sworznia uziemiającego lub utworzenie osobnego, dedykowanego słupka uziemiającego o przesuniętej długości.

4. Hybrydowe złącza prostokątne
Złącza hybrydowe łączą styki zasilania i sygnału w jednej prostokątnej obudowie. Przykładami są Wieland Revos, Phoenix Contact Heavycon i Harting Han-Modular. Złącza te mogą składać się z dostosowanej kombinacji wtyków wysokoprądowych (do 100 A), wtyków sygnałowych niskoprądowych (1-10 A), a nawet styków pneumatycznych lub światłowodowych.

Zalety:

Jedno złącze do zasilania, termopar i blokad bezpieczeństwa.

W razie potrzeby można dodawać lub wymieniać styki o konstrukcji modułowej -.

Opcje wysokiej temperatury (do 200 stopni z określonymi wkładkami).

Zintegrowane mechanizmy blokujące, które można połączyć z zasilaczem.

Ograniczenia:

Kosztowniejsze niż proste złącza okrągłe.

Większa powierzchnia niż wielopinowe złącze okrągłe.

Uwagi dotyczące aplikacji:
Złącze hybrydowe z 6 pinami zasilania i 8 pinami sygnałowymi to idealne rozwiązanie dla płyty grzewczej, która oprócz trójfazowego zasilania i masy wymaga kilku czujników temperatury (takich jak 4 termopary). Obudowa złącza powinna być metalowa, a nie plastikowa, aby zapewnić odprowadzanie ciepła i wytrzymałość mechaniczną.

Względy bezpieczeństwa systemów-szybkiego odłączania
Dotknij-Bezpieczna konstrukcja (IP2X)
Złącze boczne urządzenia powinno być bezpieczne w dotyku, gdy jest odłączone – żadne części pod napięciem nie są dostępne dla standardowego palca probierczego (IP2X lub wyższy). Pozwala to uniknąć niezamierzonego wstrząsu podczas zdejmowania płyty grzewczej. Osiąga się to poprzez zastosowanie złączy posiadających zagłębione styki żeńskie (gniazda) po stronie urządzenia i wtyki męskie po stronie przewodu grzejnego. Odwrotne ustawienie (styki odsłonięte na urządzeniu) jest niebezpieczne i nie wolno go nigdy stosować.

Blokada bezpieczeństwa, która wyłącza się przed rozłączeniem
Wytrzymały system szybkiego-złącza jest wyposażony w blokadę, która odłącza zasilanie, zanim złącze może zostać odłączone. Dwie popularne metody:

Pomocniczy styk sterujący Złącze zawiera styk sterujący niskiego-napięcia, który jest krótszy niż styki zasilania. Jeśli złącze jest częściowo odłączone, najpierw otwiera się styk pilota, sygnalizując, że przekaźnik bezpieczeństwa odłącza się od głównego stycznika. W przypadku braku obciążenia styki zasilania zostają następnie odłączone.

Oddzielne złącze blokady - Małe złącze pomocnicze (np. 2-mikrozłącze) jest umieszczone obok głównego złącza zasilania. Obwód pomocniczy jest połączony szeregowo z cewką stycznika. Jeżeli złącze pomocnicze zostanie odłączone przed złączem głównym, obwód zostanie pozbawiony napięcia.

Blokada jest-bezpieczna. Zasilanie zostaje przerwane w przypadku przerwania obwodu pilota i nie może zostać przywrócone do czasu ponownego całkowitego połączenia złącza.

Pierwsze-wykonanie, ostatnie-rozbicie uziemienia
podczas łączenia ochronny styk uziemienia musi nawiązać kontakt przed dowolnymi aktywnymi pinami zasilania, a w przypadku rozłączenia musi zerwać się za wszystkimi pinami zasilania. Osiąga się to poprzez wyposażenie złącza w dłuższy pin uziemiający lub specjalny biegun uziemiający o naprzemiennej długości. Blokada może również posiadać obwód kontroli uziemienia (ciągłość pomiędzy obudową płytową a masą urządzenia).

Obniżenie wartości znamionowych w przypadku wysokich temperatur otoczenia
Producenci zazwyczaj podają parametry złączy w temperaturze otoczenia od 20 do 25 stopni. W zastosowaniach z płytami grzewczymi złącze może być poddawane działaniu ciepła wydzielanego przez płytę lub przekazywanego przez kabel. Należy zastosować współczynnik obniżenia wartości znamionowych:

Zmniejsz prąd znamionowy o 15 – 20% w temperaturze otoczenia 50 – 80C.

Redukcja 30-40% dla 80-120 stopni.

Powyżej 120 stopni użyj połączenia wkładanego o wysokiej temperaturze (PTFE lub ceramika)

Ogólna zasada jest taka, że ​​temperatura obudowy złącza nie powinna przekraczać maksymalnej temperatury znamionowej o więcej niż 10 stopni. Obrazowanie termowizyjne można wykorzystać do sprawdzenia temperatur roboczych podczas testów prototypu.

Przykład wdrożenia: Zdejmowana płyta termoformująca
Prasa do termoformowania z wymiennymi płytami grzewczymi z aluminium (400 mm x 400 mm) w temperaturze 200 stopni. Każda płyta zawiera sześć grzejników kasetowych o mocy 500 W (łącznie 3000 W, jednofazowe-240 V, 12,5 A) i dwie termopary typu J. Płyta zmieniana jest dwa razy na zmianę.

Wybrane rozwiązanie:

Złącze okrągłe-wysokotemperaturowe (seria Amphenol CIR, 12-stykowe, IP67).

Przypisanie pinów: 2 piny dla przewodu fazowego i neutralnego grzejnika (każdy o wartości znamionowej 25 A), 1 pin dla uziemienia (dłuższy, pierwsze-zwierne), 4 piny dla dwóch termopar (2 na TC), 1 pin dla pilota blokady (najkrótszy, ostatni-zwierny).

Obudowa złącza o wytrzymałości do 200 stopni z wkładkami PTFE.

Strona wyposażenia: gniazda żeńskie (wpuszczane). Strona kabla nagrzewnicy: kołki męskie.

Blokada: pin pilotujący podłączony do przekaźnika bezpieczeństwa sterującego stycznikiem 25 A. Gdy złącze nie jest połączone, pilot otwiera się jako pierwszy, wypuszczając stycznik, zanim nastąpi rozłączenie styków zasilania.

Odciążenie: tylna obudowa 90 stopni z dławikiem kablowym po stronie płyty grzewczej.

Wynik: czas wymiany płyty skrócony z 25 minut (wykonywany przez elektryka) do 3 minut (wykonywany przez-operatora). W ciągu 18 miesięcy eksploatacji nie wystąpiły żadne błędy w okablowaniu.

Podsumowanie wytycznych dotyczących wyboru
Scenariusz zastosowania Zalecany typ złącza
Tylko grzejnik wysoko-prądowy (bez czujników), częste zmiany Biegun zasilania (seria Anderson SB)
Moc grzejnika + 1-2 termopary, wysokotemperaturowe (200 stopni) Okrągłe-wysokotemperaturowe (Amphenol/Harting z wkładkami PTFE)
Moc grzałki + wiele termopar + blokada, temperatura umiarkowana (<125°C) Hybrid rectangular (Harting Han-Modular)
Rzadkie zmiany, ograniczony budżet, obecność przeszkolonego elektryka Listwy zaciskowe z zaciskami dźwigniowymi (WAGO) w zamykanej skrzynce przyłączeniowej
Very high current (>150 A) Słup zasilający lub niestandardowa szyna zbiorcza z rozłącznikiem śrubowym (nie wymaga-narzędzi)
Wniosek
Szybkozłącza-elektryczne zwiększają elastyczność operacyjną i skracają czas konserwacji wyjmowanych płyt grzewczych. Złącza okrągłe-wysokotemperaturowe oferują solidne,-bezpieczne dotykowo i umożliwiające blokowanie-rozwiązania dla wymagających środowisk termicznych. Złącza biegunów zasilania zapewniają obsługę ekstremalnych prądów przy dużej żywotności cyklu łączenia. Listwy zaciskowe z zaciskami dźwigniowymi służą do zastosowań o niskim-budżecie lub-rzadkich wymianach. Dobrze-zaprojektowany system-szybkiego rozłączania obejmuje blokadę bezpieczeństwa,{{12}odłącza zasilanie od obwodu przed rozłączeniem, styk uziemiający, który działa jako pierwszy, a wyłącznik jako ostatni, oraz odpowiednie obniżenie wartości znamionowych prądu w przypadku podwyższonych temperatur. Określając połączenia elektryczne płyty grzewczej z szybkozłączem, wybór musi opierać się na prądzie znamionowym, ekspozycji na temperaturę, częstotliwości łączenia i wymaganej liczbie sygnałów. Przemyślana integracja elektryczna zwiększa ogólną użyteczność sprzętu i zmniejsza ryzyko błędów w okablowaniu lub ryzyka porażenia prądem podczas wymiany płyt.