Клеммы внутренние: классификация, конструкция, применение и стандарты

Внутренние клеммы представляют собой электроустановочные изделия, предназначенные для надежного, безопасного и упорядоченного соединения проводов и кабелей внутри электрических аппаратов, распределительных щитов, шкафов управления, клеммных коробок и другого оборудования, эксплуатируемого в закрытых помещениях с контролируемыми условиями окружающей среды. Их основная функция – создание электрического контакта с заданным переходным сопротивлением, механическая фиксация проводника и обеспечение удобства монтажа и обслуживания.

Классификация внутренних клемм

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: назначению, конструкции зажима, способу монтажа и материалу.

1. По назначению и месту установки

• Клеммные колодки (блоки): Модульные изделия, объединяющие от двух до нескольких десятков отдельных клемм на общей диэлектрической основе (рейке). Предназначены для группового монтажа на DIN-рейку или непосредственно на панель.
• Проходные клеммы: Обеспечивают соединение двух проводов с возможностью их легкого отсоединения. Являются базовым элементом клеммных колодок.
• Винтовые зажимы на аппаратуре: Непосредственно встроенные в корпуса автоматических выключателей, УЗО, контакторов, приборов учета и т.д.
• Барьерные клеммные колодки: Имеют металлические шины, разделенные изолирующими барьерами. Применяются в цепях с высоким напряжением или где требуется повышенная защита от случайного замыкания.
• Клеммы для печатных плат (PCB terminals): Предназначены для монтажа на печатную плату методом пайки или запрессовки, обеспечивая интерфейс для подключения внешних проводов.

2. По конструкции зажимного механизма

• Винтовые зажимы: Классический и самый распространенный тип. Контакт создается за счет прижима проводника винтом к токоведущей шине. Бывают с прямым прижимом, прижимной пластиной (шайбой) или с подвижной губкой.
• Пружинные зажимы (безвинтовые): Используют силу упругой деформации пружины (чаще всего токонесущей) для постоянного прижима проводника. Активация осуществляется с помощью рычажка, кнопки или отвёртки. Отличаются высокой скоростью монтажа и постоянством усилия.
• Ножевые (зажимные) клеммы: Предназначены для быстрого подключения одножильных проводов без зачистки изоляции. Провод вдавливается в прорезь, где специальный нож прорезает изоляцию и обеспечивает контакт. Часто используются в слаботочных и телекоммуникационных линиях.
• Втычные (push-in) клеммы: Разновидность пружинных, где подготовленный (зачищенный и прямой) провод просто вставляется в отверстие до щелчка. Извлечение обычно требует нажатия на специальный рычажок.
• Фланцевые и кольцевые наконечники под винт: Хотя формально это не клеммы, а наконечники, они являются частью клеммного соединения. Используются для оконцевания многопроволочных жил с последующим креплением под винт.

Конструктивные особенности и материалы

Качество и надежность клеммы определяются используемыми материалами и инженерными решениями.

Токоведущие части

• Материал: Применяются электролитическая медь (Cu) или медные сплавы (латунь, бронза), часто с гальваническим покрытием. Покрытие оловом (Sn) предотвращает окисление, покрытие серебром (Ag) используется для ответственных соединений или специальных сред, покрытие никелем (Ni) повышает механическую стойкость.
• Конструкция: Форма контактной зоны спроектирована для максимальной площади соприкосновения. В винтовых зажимах часто присутствуют насечки или профилирование для разрушения оксидной пленки и лучшего удержания жилы.

Изолирующие части (корпус)

• Материал: Термопласты: полиамид (PA 6.6), обладающий высокой стойкостью к температуре и дуге; поликарбонат (PC) – прочный и прозрачный; полипропилен (PP) – стойкий к химическим воздействиям. Материал должен соответствовать классу воспламеняемости (например, UL94 V-0).
• Конструкция: Корпус обеспечивает электрическую изоляцию между соседними полюсами, механическую защиту и маркировку. Может иметь прозрачные окна для визуального контроля подключения, монтажные пазы для DIN-рейки и маркировочные площадки.

Зажимные элементы

• Винты: Изготавливаются из сталей с антикоррозионным покрытием. Важна форма головки (шлиц, крест, внутренний шестигранник) и наличие фланца или стопорной шайбы для предотвращения выпадения.
• Пружины: В безвинтовых клеммах используются высококачественные пружинные стали или специальные токонесущие пружины из фосфористой бронзы.

Ключевые технические параметры и выбор

Выбор внутренней клеммы осуществляется на основе строгих технических критериев.

Таблица 1. Основные параметры выбора внутренних клемм

Параметр	Описание и единицы измерения	Влияние на выбор
Номинальное напряжение (Un)	Максимальное длительно допустимое рабочее напряжение, В (переменного или постоянного тока).	Определяется напряжением системы, в которой будет установлена клемма (например, 400 В, 690 В).
Номинальный ток (In)	Максимальный длительный ток, который клемма может проводить без превышения допустимой температуры, А.	Выбирается с запасом относительно рабочего тока цепи. Зависит от сечения подключаемого провода.
Сечение подключаемого провода	Диапазон сечений жил, мм² (например, 0.5-4 мм² или 16-95 мм²).	Должно соответствовать сечению фактически используемого кабеля. Для многопроволочных жил обязательны наконечники.
Класс защиты (IP)	Степень защиты оболочки от проникновения твердых тел и воды. Для внутренних клемм обычно IP00 или IP20.	Внутри закрытых шкафов достаточно IP20. Для мест с возможным попаданием пыли или брызг требуется более высокий класс.
Момент затяжки	Рекомендуемый крутящий момент для затяжки винтового зажима, Н·м.	Критичный параметр. Недостаточный момент ведет к перегреву, чрезмерный – к повреждению резьбы или жилы.
Температурный диапазон	Диапазон температур окружающей среды, при котором гарантируется работоспособность, °C (например, от -40°C до +120°C).	Определяется условиями внутри шкафа (может быть выше температуры в помещении из-за саморазогрева оборудования).
Степень горючести материала	Классификация по UL94 (V-0, V-2 и др.) или аналогичным стандартам.	Для ответственных применений требуется материал, не поддерживающий горение (V-0).

Стандарты и нормативная база

Производство и применение внутренних клемм регламентируется национальными и международными стандартами, обеспечивающими безопасность и взаимозаменяемость.

• ГОСТ Р МЭК 60947-7-1/-2/-3, -4: Российские стандарты, идентичные международным МЭК 60947-7. Регламентируют требования к низковольтным комплектным устройствам распределения и управления, включая клеммные колодки.
• IEC/EN 60947-7-1: Общие требования к клеммным колодкам для медных проводников.
• IEC/EN 60947-7-2: Требования к защитным клеммным колодкам для соединения медных защитных проводников (PE) и проводников уравнивания потенциалов.
• IEC/EN 60947-7-3: Требования к клеммным колодкам для печатных плат (PCB).
• IEC/EN 60947-7-4: Требования к клеммным колодкам для соединения медных и алюминиевых проводников (требуют специальной пасты или покрытий для предотвращения электрохимической коррозии).
• UL 1059: Стандарт для клеммных колодок на североамериканском рынке.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж – залог долговечного и безопасного соединения.

• Подготовка проводника: Зачистка изоляции на строго рекомендованную длину. Для многопроволочных жил – обязательное обжатие наконечником (гильзой).
• Затяжка винтов: Использование калиброванного динамометрического инструмента для соблюдения момента затяжки. Проверка затяжки через 24-48 часов после монтажа (особенно для алюминия) и при периодическом обслуживании.
• Направление ввода провода: Соблюдение направления ввода, указанного производителем. Обычно ввод осуществляется осевым, перпендикулярно оси винта.
• Маркировка: Каждая клемма или группа должна быть четко промаркирована в соответствии со схемой соединений.
• Термические воздействия: Учет коэффициента температурного расширения материалов, особенно при соединении разнородных металлов (медь-алюминий).
• Электромагнитная совместимость (ЭМС): В цепях с высокими частотами или чувствительных к помехам необходимо учитывать паразитную индуктивность и емкость клеммных соединений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается внутренняя клемма от проходной?

Термин «проходная» описывает функцию клеммы (соединение двух проводов), а «внутренняя» – условия ее применения. Проходная клемма может быть как внутренней, так и предназначенной для уличной установки (с классом защиты IP65 и выше). Таким образом, это пересекающиеся классификации.

Можно ли подключать алюминиевые провода к стандартным медным клеммам?

Нет, без специальных мер это недопустимо. Из-за разности коэффициентов теплового расширения и склонности алюминия к ползучести и окислению соединение ослабнет и перегреется. Для алюминия или медно-алюминиевых соединений необходимо использовать клеммы, специально предназначенные для этого (маркированные Al/Cu), и применять ингибиторную (антиоксидантную) пасту.

Почему в некоторых клеммах указаны два разных значения номинального тока?

Одно значение может соответствовать номинальному току для определенного диапазона сечений проводов, а другое – максимальному току, который может выдержать сам токоведущий элемент клеммы. Выбирать следует по меньшему значению, а также учитывать условия охлаждения (плотность монтажа).

Что надежнее: винтовые или пружинные зажимы?

Оба типа надежны при правильном применении. Винтовые зажимы требуют контроля момента затяжки и периодической ревизии. Пружинные зажимы обеспечивают постоянное давление, не требуют обслуживания и предпочтительны для вибрирующих установок. Однако они, как правило, критичны к качеству зачистки и сечению провода и могут иметь ограничения по максимальному току.

Как правильно выбрать сечение клеммы под провод?

Сечение жилы провода должно находиться строго в пределах диапазона, указанного на клемме. Нельзя зажимать провод меньшего сечения на максимально допустимом – площадь контакта будет недостаточной. Для провода большего сечения контакт будет ненадежным. Идеально, когда рабочее сечение провода находится в средней трети диапазона клеммы.

Требуется ли периодическая подтяжка винтовых клемм?

Да, особенно в первые часы и месяцы после монтажа, а также в рамках планово-предупредительного ремонта. Это связано с естественной осадкой (уплотнением) материала жилы, особенно многопроволочной, и температурными циклами. Регламент подтяжки должен быть указан в инструкции по эксплуатации оборудования.

Заключение

Внутренние клеммы, будучи базовым элементом любой электрической сборки, требуют профессионального подхода к выбору и монтажу. Понимание их классификации, конструкции, технических параметров и требований стандартов позволяет проектировщикам и монтажникам создавать безопасные, надежные и долговечные электрические соединения. Ключевыми аспектами остаются соответствие параметров клеммы условиям эксплуатации, использование правильного инструмента и соблюдение регламентов обслуживания, что в совокупности исключает риски перегрева, отказа оборудования и возникновения аварийных ситуаций.