Клеммы для автоматики

Клеммы для автоматики: классификация, конструктивные особенности и критерии выбора

Клеммы для автоматики представляют собой специализированные электроустановочные изделия, предназначенные для надежного, быстрого и безопасного соединения проводников в цепях управления, защиты, сигнализации и питания низковольтного оборудования. Их применение охватывает шкафы автоматического управления, распределительные устройства, программируемые логические контроллеры (ПЛК), частотные преобразователи, релейные и контакторные панели. Основное отличие от силовых клемм заключается в рабочих токах (как правило, до 20-30 А), компактности, высокой плотности монтажа и ориентации на подключение контрольных, измерительных и сигнальных цепей.

Классификация клемм для автоматики

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: назначению, способу монтажа, типу зажима и конструктивным особенностям.

1. По назначению и функциональности

• Проходные (соединительные) клеммы: Базовый элемент для создания точки подключения и разветвления проводника. Имеют один вход и один выход.
• Клеммы заземления (PE): Имеют ярко-желто-зеленый корпус. Предназначены для сборки шины защитного заземления в шкафу. Часто оснащаются графитовой смазкой для защиты от коррозии.
• Размыкающие (измерительные) клеммы: Оснащены специальным размыкающим контактом, который позволяет безопасно отключать измерительную цепь (например, токовую обмотку счетчика или амперметра) для проведения работ без разрыва силовой линии.
• Предохранительные клеммы: В корпус встроен плавкий предохранитель, обеспечивающий защиту цепи управления от перегрузок и коротких замыканий.
• Диодные клеммы: Содержат встроенный диод для гальванической развязки цепей, подавления импульсных помех или создания логических элементов непосредственно на клеммной колодке.
• Клеммы с автоматическим выключателем (миниатюрным): Комбинация клеммы и однополюсного автоматического выключателя для защиты отдельной цепи управления.
• Клеммы-удлинители (удлинительные адаптеры): Позволяют вынести точку подключения за пределы рейки, облегчая монтаж и обслуживание.

2. По способу монтажа

• На DIN-рейку (TS35/7,5 или TS32/15): Наиболее распространенный тип. Крепление осуществляется пружинной или защелкивающейся скобой. Обеспечивает высокую плотность монтажа и легкий демонтаж.
• На монтажную плату (PCB клеммы): Предназначены для пайки или установки в разъем на печатной плате. Используются непосредственно в корпусах приборов.
• На панель (винтовое крепление): Менее распространены в современной автоматике, применяются в специфических случаях.

3. По типу зажима проводника

• Винтовой зажим: Классический и надежный тип. Обеспечивает высокое контактное давление, подходит для широкого диапазона сечений, включая гибкие провода (при использовании наконечников). Требует периодической проверки и подтяжки.
• Пружинный зажим (нажимной, Cage Clamp): Современное решение. Для подключения используется отвёртка, которая отводит пружину, освобождая отверстие для ввода проводника. После извлечения отвёртки пружина надежно обжимает жилу. Преимущества: постоянное давление, виброустойчивость, высокая скорость монтажа. Требует использования жёстких или оконцованных гибких проводов.
• Втычной (push-in) зажим: Максимально быстрый монтаж. Проводник вставляется в отверстие до щелчка. Демонтаж осуществляется нажатием на специальный рычажок или с помощью отвёртки. Оптимален для массовой сборки и жёстких однопроволочных проводников.

Конструктивные особенности и материалы

Качественная клемма для автоматики имеет сложную конструкцию, обеспечивающую долговременную надежность.

• Корпус: Изготавливается из термостойких самозатухающих материалов (полиамид 6.6, поликарбонат). Имеет высокие диэлектрические и механические свойства, стойкость к УФ-излучению. Цветовая маркировка (синий, серый, оранжевый, зеленый-желтый) облегчает идентификацию функции.
• Токоведущая часть: Выполняется из электролитической меди или медных сплавов с лужением (оловянным или оловянно-свинцовым покрытием) для защиты от окисления. В ответственных изделиях используется посеребренная медь для снижения переходного сопротивления и повышения стойкости к повышенным температурам.
• Зажимной механизм: Винты изготавливаются из высокопрочной стали с антикоррозионным покрытием. Пружины в пружинных зажимах – из аустенитной нержавеющей стали (например, AISI 302), что гарантирует постоянство упругих свойств.
• Маркировка: На корпусе присутствует четкая маркировка: производитель, тип, диапазон сечений, номинальное напряжение и ток. Предусмотрена возможность установки маркировочных полей или бирок для обозначения цепи.
• Разделительные перегородки и суппорты: Обеспечивают безопасность, предотвращая случайное замыкание между соседними клеммами под высоким напряжением. Суппорты (общие держатели для нескольких клемм) увеличивают механическую прочность сборки.

Ключевые технические параметры для выбора

Выбор клеммы определяется параметрами проектируемой цепи и условиями эксплуатации.

Таблица 1: Основные технические параметры клемм для автоматики

Параметр	Описание	Типовые значения/Примеры
Номинальное напряжение (Un)	Максимальное длительно допустимое рабочее напряжение.	300 В, 400 В, 600 В (по переменному току)
Номинальный ток (In)	Максимальный длительный ток, который может протекать через клемму без перегрева.	10 А, 16 А, 20 А, 24 А, 32 А
Номинальное сечение провода	Диапазон сечений подключаемых проводников.	от 0.08 мм² до 4 мм² (гибкий/жёсткий)
Климатическое исполнение и температура	Диапазон температур окружающей среды, при котором гарантируется работа.	-40°C … +100°C / +120°C (рабочая температура)
Степень защиты (IP)	Защита от пыли и влаги. Для стандартных клемм внутри шкафа.	IP20, для специальных исполнений – IP67 (с крышками, заполнением гелем)
Момент затяжки (для винтовых)	Рекомендуемый момент затяжки винта для обеспечения оптимального контакта.	0.4 Н·м … 0.8 Н·м (указан на корпусе)
Усилие ввода (для Push-in)	Усилие, необходимое для ввода проводника.	~ 20 Н (для провода 1.5 мм²)

Специальные требования и стандарты

Клеммы для автоматики должны соответствовать ряду международных и национальных стандартов, что гарантирует их безопасность и взаимозаменяемость. Основные стандарты: IEC/EN 60947-7-1 (низковольтная коммутационная аппаратура, клеммники для медных проводников), IEC/EN 60947-7-2 (защитные клеммы заземления), UL 1059 (США), ГОСТ Р 50030.7.1-2019 (аналог IEC 60947-7-1). Соответствие стандартам подтверждается сертификатами и маркировкой на изделии.

Тенденции и инновации

• Инструментальный монтаж: Развитие систем быстрого монтажа с помощью специализированных ручных и электрических инструментов, сокращающих время сборки щитов.
• Гибридные решения: Клеммные блоки, совмещающие в одном корпусе проходные, размыкающие и предохранительные функции.
• Повышенная плотность монтажа: Создание сверхузких клемм (шириной менее 5 мм) для экономии места в шкафах.
• Интеграция с полевыми шинами: Клеммные блоки со встроенными интерфейсами для подключения к промышленным сетям (PROFIBUS, EtherCAT).
• Мониторинг состояния: Появление клемм со встроенными датчиками температуры для предотвращения перегрева соединений (предиктивная диагностика).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Можно ли подключать гибкий провод (многопроволочную жилу) в пружинный (Push-in) зажим?

Нет, напрямую – не рекомендуется. Пружинные и втычные зажимы рассчитаны на жесткие (однопроволочные) или уплотненные гибкие проводники. Для стандартного гибкого провода необходимо обязательное использование гильзовых наконечников (например, НШВИ), которые превращают его в жесткий оконечник, обеспечивая надежный контакт и предотвращая распушение жил.

2. Требуется ли периодическая подтяжка винтовых клемм в шкафах автоматики?

Да, особенно после первого года эксплуатации. Из-за температурных циклов (нагрев-остывание) и вибрации может происходить ослабление контактного давления. Рекомендуется проводить профилактическую проверку и подтяжку с соблюдением момента затяжки, указанного производителем, в рамках планового технического обслуживания электрооборудования.

3. Что важнее при выборе: номинальный ток или сечение подключаемого провода?

Оба параметра взаимосвязаны, но лимитирующим фактором является номинальный ток. Сечение провода должно быть выбрано исходя из тока в цепи, и это сечение должно входить в допустимый диапазон клеммы. Нельзя подключать в клемму на 20 А провод сечением 0.5 мм², даже если он механически входит, так как провод перегреется. И наоборот, провод 4 мм² в клемму на 10 А – это нерациональное использование ресурса клеммы.

4. Чем обусловлена необходимость использования размыкающих (измерительных) клемм?

Их применение продиктовано требованиями безопасности и удобства. При проведении ремонтных работ, поверке или замене измерительного прибора (счетчика, амперметра) необходимо разомкнуть его токовую цепь. Размыкающая клемма позволяет сделать это быстро, безопасно и без физического разрыва (снятия изоляции) основного силового проводника, что минимизирует риски ошибок и повышает надежность.

5. Каковы основные причины перегрева клеммных соединений в щитах автоматики?

• Ослабление контактного давления (недотяжка или отсутствие профилактической подтяжки).
• Использование гибкого провода без наконечника в винтовом зажиме.
• Превышение длительного тока нагрузки над номинальным для клеммы.
• Плохое качество изготовления клеммы (недостаточное сечение токоведущей части, низкокачественный сплав).
• Коррозия контактных поверхностей (например, в агрессивных средах без соответствующего исполнения).

6. В чем практическое отличие клемм с посеребренным контактом?

Серебро обладает более высокой, чем медь или олово, электропроводностью и стойкостью к окислению. Посеребренные контакты имеют более низкое и стабильное переходное сопротивление, что критически важно для цепей измерения слабых сигналов (например, от датчиков), а также для работы в условиях повышенных температур (до +120°C), где обычное лужение может деградировать.

7. Можно ли устанавливать клеммы разных производителей на одну DIN-рейку?

Механически – часто да, так как размеры реек стандартизированы. Однако это не рекомендуется по следующим причинам: разная ширина модулей приводит к нерациональному использованию пространства; могут отличаться высота и конструкция контактных зон, что усложняет монтаж; нарушается эстетика и единообразие маркировки. Для ответственных проектов предпочтительна единая система от одного производителя.