La conexión eléctrica en sistemas electrónicos modulares

Por juan Carlos Herranz. Jefe de producto de PHOENIX CONTACT

Los sistemas con una estructura modular, también llamados sistemas de construcción en kit, han sido aceptados en muchas aplicaciones industriales. Gracias a la combinación de varios de sus componentes, pueden conseguirse soluciones específicas y económicas. Para un cableado seguro y eficiente de los módulos individuales, la conexión de los conductores es un asunto de una gran importancia.

La fabricación de convertidores de frecuencia, inversores, fuentes de alimentación y filtros son, tan sólo, unos pocos ejemplos de aplicaciones que pueden ser realizadas, modularmente en envolventes compactas y relativamente pequeñas. A pesar de sus diferentes funciones, todos ellos tienen un elemento en común, las diferentes alimentaciones de componentes internos deben ser conducidos al exterior a través de elementos pasamuros. Actualmente, la conexión de los conductores de estos sistemas que se considera más adecuada, es aquella que se caracteriza por la enchufabilidad, facilidad de montaje y protección contra contactos accidentales.

La tecnología tradicional, como es la conexión por terminal, no satisface estos requisitos. Los bornes de potencia de paso al exterior, ofrecen una alternativa adecuada (Figura 1).

Figura 1
Figura 1.- Los bornes de potencia de paso al esterior, ofrecen una alternatiav adecuada a la conexión tradicional por terminal.



Figura 2
Figura 2.- En la parte exterior es posible realizar la conexión en dirección vertical y horizontal.

Una amplia gama con diferentes versiones resuelve los problemas de cableado.

El programa de bornes de potencia de paso al exterior, se caracteriza por un amplio número de versiones que cubren prácticamente todas las aplicaciones.

Los bornes con secciones nominales de 4 a 95 mm2 permiten la conexión de conductores desde 0,2 hasta 95 mm2 , lo que hace posible la conducción de hasta 230A a través del pasamuros.

Considerando la dirección del conductor, debe hacerse una diferenciación entre el cableado del interior y exterior del equipo. En la parte exterior es posible realizar la conexión en dirección horizontal y vertical (Figura 2). El ahorro de espacio de la conexión vertical permite la instalación de dicho equipo en lugares estrechos.

Por otro lado, puede utilizarse también un terminal Twin (con dos conexiones) en la parte exterior para distribuir un determinado potencial en conductores con secciones de 10 a 25 mm2 (Figura 3).

Los bornes exteriores para secciones de conexión de hasta 50 mm2 son opcionalmente suministrables en versión amarillo/verde para el cableado de conductores de tierra (PE). En este caso, la versión de 25 mm2 ofrece una característica especial mediante la cual el contacto directo con la pared de la caja se produce mediante la conexión por tornillos además de mediante el engatillado interno del aislamiento. Los bornes se marcan mediante etiquetas dentadas que se insertan en ranuras diseñadas a tal efecto.

Por otro lado, en el interior no se hace ninguna diferenciación con respecto a la dirección de la conexión, sino con respecto al tipo de conductor instalado, esto depende del diseño de la envolvente, cuando éstas son estándar los bornes interiores y exteriores son casi idénticos.

En este caso el conductor es pelado, equipado con puntera y conectado por tornillo.

Para envolventes que incorporan elementos encapsulados el proceso de ensamblado es diferente. Ese sistema se usa, por ejemplo, en la fabricación de filtros en una amplia gama de tamaños.

Las ventajas del encapsulado son, entre otras:
* Ensamblado sencillo de las partes internas; los componentes se fijan en el lugar apropiado mediante la resina de encapsulado.
* Refrigeración efectiva de los componentes de potencia gracias a la excelente conductividad térmica de dicha resina.
El programa de bornas para encapsulados abarca desde 10 hasta 95 mm2 de sección. A diferencia de lo que ocurre con la versión estándar en la parte interior de la borna se coloca una placa de sellado con anillo de obturación que evita la salida al exterior de la resina y permite el anclaje de la parte activa de la borna a la pared de la envolvente.

La conexión del conductor se realiza mediante un terminal que se atornilla directamente a la parte activa del borne (Figura 4). Los conductores de secciones menores de 10 mm2 se cablean a los bornes para encapsulados especialmente adaptados a los requerimientos de envolventes de pequeño tamaño. Los bornes de tierra (PE) amarillo/verde también forman parte de estos montajes para secciones de conductores de 4 y 6 mm2. Estos bornes son marcados con viñetas de señalización adaptadas a ellos.

Figura 3

Figura 3.- Detalle de terminal Twin en la parte exterior.

Figura 4

Figura 4.- Borna para encapsulado. Dispone de placa de sellado con anillo de obturación y la conexión del conductor se realiza mediante terminal que se atornilla a la parte activa del borne.


Fácil montaje

El montaje de los bornes de potencia pasamuros es de una enorme facilidad. Para cada borne se requieren 2 taladros en la pared de la envolvente, uno, el mayor, para permitir el paso de la parte activa del borne, el otro, para asegurar la fijación del vástago de plástico que une las dos mitades aislantes, lo que resulta en una protección antitorsión de los bornes individuales.

Esta es toda la preparación que necesitan las paredes del envolvente (Figura 5). El siguiente paso es la unión de las dos mitades de la borna, que se adaptan la una a la otra a través del pasamuros. No es necesario utilizar ninguna herramienta y la fuerza a aplicar es tan pequeña que ambas partes del borne se pueden ensamblar manualmente, consiguiéndose una unión aislada, mecanicamente sólida y protegida contra la acción del polvo.

Según la sección de conexión y el tamaño del borne, éste puede adaptarse a los siguientes espesores de pared de las envolventes:
* De 1 a 4 mm para secciones de conexión hasta 10 mm2
* De 1 a 10 mm para secciones de conexión de 16 a 95 mm2

Por otro lado, tan sencillo es conectar los cables como ensamblar los bornes, mediante tornillos en las paredes exterior e interior de la envolvente. El conductor se conecta mediante tornillo en el exterior y a tornillo o terminal en el interior.
Los bornes para aparatos encapsulados se ensamblan de forma similar a los de potencia (Figura 6). En este caso, sólo se necesita un taladro en la pared de la envolvente a través del cual se hace pasar el borne y se asegura por la parte interior.
Para montajes no encapsulados, la fijación se realiza mediante una tuerca moleteada; en los encapsulados con una cuña de montaje rápido, que se inserta desde arriba impidiendo la salida al exterior de la resina. Aquí, la ventaja es el rápido y fácil ensamblado de los bornes. Estos están equipados internamente con un vástago de soldadura y en el exterior con tornillos.

Figura 6

Figura 6.- Para montajes no encapsulados la fijación del borne se realiza mediante una tuerca moleteada con una cuna de montaje rápido insertable desde arriba(foto derecha)

Figura 6b

Primero la seguridad

Tanto los bornes de potencia como los usados en aparatos encapsulados satisfacen los requisitos de protección accidental contra falsos contactos de la normativa IEC 529 / DIN VDE 470-1, es decir, los aparatos equipados con dichos bornes están protegidos contra contactos accidentales.

En la parte exterior de sistemas cerrados (armarios de control) deberán colocarse otros tipos de elementos para alcanzar el grado de protección IP necesario.

Los envolventes de poliamida PA 6-6 ofrecen la ventaja de permitir la conexión de diferentes series de bornes con diferentes potenciales, como son:

  • 50 - 400 V, bornes de 4 y 10 mm2 de sección.

  • 500 V, bornes de 16 y 25 mm2.

  • 690 V, bornes de 50 mm2.

  • 690 - 800 V, bornes de 95 mm2.
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