Промышленные разъемы

Для обеспечения работы переносных электроприемников и передачи данных между элементами информационно-вычислительных сетей используются коннекторы (соединители) различных типов. Среди них особое место занимают так называемые промышленные разъемы. Это устройства, к надежности которых предъявляются особые требования. Сегодня мы расскажем о том, какими они бывают и что их отличает от бытовых штепсельных вилок и розеток. 

Требования к промышленным разъемам

Промышленные коннекторы и разъемы от бытовых устройств аналогичного типа отличают повышенные требования, к ним предъявляемые. К которым относятся:

• Надежность соединения контактов.
• Электрическая прочность.
• Обеспечение безопасности.
• Способность противостоять внешним воздействиям.

При разработке и конструировании промышленных разъемов должны учитываться все эти факторы.

Надежность

Многие производственные процессы относятся к опасным, нарушения технологического цикла которых способно привести к гибели людей, техногенным или экологическим катастрофам. Кроме того, в ряде случаев не допускается прерывания потока информации, поскольку это может привести к сбоям в системах управления, имеющих стратегическое значение. Поэтому в промышленных разъемах и коннекторах предусматривается наличие конструктивных элементов, предотвращающих произвольное размыкание контактов. К ним относятся различные виды защелок, стопоров, а также резьбовые муфты.

Электрическая прочность

Большая часть промышленных потребителей электрической энергии использует трехфазный электрический ток. А мощность, передаваемая по силовым кабелям, может достигать сотен киловатт. Особо это касается электрических линий, обеспечивающих работу транспорта. Так рабочее напряжение для промышленных разъемов, работающих в контактной сети городского электротранспорта, достигает 6 и 10 кВ, а на магистральных железных дорогах – 30 тыс. вольт. Поэтому все промышленные силовые разъемы выполняются с большим запасом по электрической прочности. Для этого пины (штыри), как и гнезда под них, делают увеличенного диаметра. И выполняются они из материалов с минимальным электрическим сопротивлением – электротехнической меди или бронзы.

Безопасность

Силовые разъемы, по которым протекают токи большой силы, должны быть безопасны для пользователей и окружающих. Поэтому их корпуса выполняются из диэлектрических материалов, исключающих электрический пробой при прикосновении. При этом создается дополнительный запас электрической прочности за счет увеличения габаритов. Кроме того, предусматривается возможность объединения элементов электрической сети в единый заземляющий контур. Для этого во всех промышленных есть отдельный пин (штырь), к которому подключается нулевой провод (заземлитель).

Стойкость к внешним воздействиям

Промышленные разъемы, через которые подключаются  потребители электрической энергии или элементы информационных систем, подвергаются различным видам воздействий – механическим, химическим, а также ионизирующих излучений. И они значительно интенсивнее тех, что встречаются в быту. Например, рабочий диапазон температур для них находится в пределах  от -55°C до +200°C. Поэтому при изготовлении корпусов и других элементов коннекторов используются ударопрочные полимеры, а также металлы. В их конструкцию включаются демпферы и уплотнительные прокладки, препятствующие проникновению пыли и влаги. По степени защиты оболочки они должны соответствовать стандарту IP не ниже 4 по пыли и воде. То есть, в их маркировке должна быть указана степень защищенности IP 44, как минимум. А максимум – IP 69, позволяющий использовать коннектор в особо опасных помещениях с повышенной влажностью и запыленностью. А также на улице без дополнительных мер защиты.

Виды промышленных разъемов

Промышленные разъемы для силовых и сигнальных линий различаются по следующим признакам:

• Способу замыкания контактов.
• Исполнению.

По способу замыкания контактов эти разъемы бывают мобильными и стационарными. Первые предполагают возможность быстрого отключения линии. Они выполняются по штепсельной схеме вилка – розетка в технической литературе упоминаемой как Push-Pull (вставил – вынул), а в просторечии «папа – мама». Минимальное количество контактных штырьков (пинов) в них три. Один обязательно для подключения к заземляющему контуру. Для фиксации вилки относительно штепселя используются различные приспособления. В простейшем случае – это зуб на крышке розетки, который зацепляется за выступ кабельного ввода. Сами пины в гнездах удерживаются пружинными лепестками. Такие разъемы используются и для силовых линий, и для сигнальных, работающих по протоколу SMPTE.

Стационарные разъемы используются при необходимости наращивания длины кабеля. Внутри их корпуса устраивается диэлектрическая вставка с крепежными элементами, которые бывают трех типов:

1. Винтовое или болтовое соединение. Оно обеспечивает высокую плотность сопряжения. 
2. Обжимное. На одном конце линии монтируется металлическая деформирующаяся втулка, которая сминается специальным инструментом после сопряжения проводов. Контакт обеспечивается плотностью примыкания сминаемого материала к проводам.
3. Коаксиальные и триаксиальные. Обычно используются для одножильных кабелей. Например, в системах теплый пол. Обеспечивают плотное соосное соединение за счет обжимной втулки, которая деформируется резьбовой муфтой. А также поступательным движением соединяемых элементов друг к другу в результате стягивания резьбового соединения.

По исполнению промышленные разъемы бывают как полностью выполненными из диэлектрика (кроме контактных пинов), так и имеющие защитную металлическую оболочку, повышающую их устойчивость к физическим воздействиям. Кроме того, различаются способы подвода кабеля к ним – сбоку, сверху, на проход, разное положение входа и выхода относительно друг друга.

Область применения промышленных разъемов

Область использования промышленных разъемов просто безгранична. Они применяются и там, где нужно соединить линии высокого напряжения и низковольтные сигнальные кабели. Их используют в установках по генерации электрической энергии – ветровых, атомных и тепловых электростанциях. В промышленности и на транспорте, в том числе в автомобилестроении для соединения ответственных линий бортовой сети. В медицинских приборах и при проведении лабораторных испытаний. Устойчивость к перепадам температур и ионизирующих излучений позволяет применять их в космосе для соединения модулей спутников и орбитальных станций – как внутри, так и за бортом.

Промышленные разъемы Lemo

Швейцарская компания Lemo производит широкий модельный ряд промышленных разъемов для силовых и сигнальных линий. Они отличаются высоким качеством исполнения и способностью работать в экстремальных условиях – рабочий диапазон температур от -55°C до +200°C. В ассортименте компании высоковольтные (от 10 до 50 кВ) коннекторы, а также разъемы для оптоволоконной техники. Они используются для космических и глубоководных исследований, на транспорте, в роботизированных системах управления промышленными процессами, военной технике и медицинском оборудовании.