Risposta rapida: come scegliere il morsetto giusto?
Scegliere un morsetto in base a: funzione del circuito, metodo di connessione, corrente nominale, tensione nominale, sezione del cavo, tipo di conduttore, materiale dell'involucro, metodo di montaggio, e standard richiesti. Una morsettiera non viene scelta solo perché il cavo si inserisce nell'apertura. Deve mantenere una pressione di contatto stabile, una bassa resistenza di contatto, distanze di isolamento e superficiali adeguate, un aumento di temperatura sicuro e una disposizione del cablaggio funzionale nelle condizioni reali del quadro o dell'apparecchiatura.
Per la maggior parte dei quadri di controllo industriali, la sequenza pratica è:
- Definire la funzione del circuito: alimentazione, controllo, segnale, terra di protezione, fusibile, sezionamento, test o distribuzione.
- Confermare la sezione del conduttore in mm² o AWG, classe del conduttore, diametro dell'isolamento e requisiti del puntalino.
- Verificare la corrente nominale, la tensione nominale, la tensione di tenuta a impulso, la sezione dei conduttori e i dati di sovratemperatura dalla scheda tecnica.
- Selezionare la tecnologia di connessione: a vite, a molla, push-in, a barriera, per circuito stampato (PCB), a perno o a perforazione d'isolante (IDC).
- Verificare le norme pertinenti come IEC 60947-7-1, IEC 60947-7-2, UL 1059, e i requisiti a livello di quadro elettrico come UL 508A ove applicabile.
- Controllare gli accessori: ponticelli, ponti di collegamento, marcatori, piastre terminali, separatori, spine di prova e fermi di arresto.
Se la morsettiera viene utilizzata all'interno di un quadro di comando, considerarla come parte del sistema di cablaggio anziché come un piccolo accessorio. Molti guasti sul campo attribuiti a un “cablaggio difettoso” hanno origine da una morsettiera errata, da una preparazione inadeguata del conduttore o da una discrepanza tra la portata nominale del morsetto e le reali condizioni di installazione.
Tabella di selezione delle morsettiere
| Fattore di selezione | Cosa controllare | Perché è importante |
|---|---|---|
| Tipo di morsettiera | Passante, PE/terra, fusibile, sezionabile, di prova, di separazione, per PCB, di distribuzione, a più livelli | Determina la funzione del circuito e la disposizione del cablaggio |
| Metodo di connessione | A vite, a molla, push-in, a perno/bullone, IDC | Influisce sulla velocità di cablaggio, sulla resistenza alle vibrazioni, sulla manutenzione e sulla preparazione del conduttore |
| Corrente nominale | Valore nominale della scheda tecnica in condizioni di prova dichiarate | Previene un eccessivo aumento della temperatura |
| Tensione nominale | Tensione di esercizio, tensione di isolamento, tensione di tenuta ad impulso | Previene il cedimento dell'isolamento e la scarica elettrica |
| Distanze di isolamento superficiale e in aria | Distanziamento, grado di inquinamento, gruppo di materiale | Determina l'idoneità dell'isolamento per l'ambiente |
| Gamma di sezione dei conduttori | Gamma in mm²/AWG, compatibilità con conduttori rigidi/cordati/flessibili | Assicura che il conduttore sia serrato correttamente |
| Requisito del puntalino | Particolarmente per conduttori a corda fine e flessibili | Previene il danneggiamento dei trefoli e l'inserimento errato |
| Housing material | PA66, PBT, PC, ceramica, termoindurente o materiale speciale | Influenza la resistenza al calore, il comportamento alla fiamma, l'isolamento e l'idoneità ambientale |
| Parti metalliche | Lega di rame, ottone, placcatura, geometria del morsetto | Influenza la conducibilità, la resistenza alla corrosione e la stabilità del contatto |
| Metodo di montaggio | Guida DIN, PCB, pannello, base, sbarra collettrice, montaggio a vite | Determina l'integrazione meccanica e la manutenibilità |
| Norme e omologazioni | IEC, UL, CSA, ATEX/IECEx quando richiesto | Riduce i rischi legati all'ispezione e alla conformità |
Per un riferimento completo sui prodotti, consultare la gamma morsettiera VIOX. Per una selezione specifica per guida DIN, utilizzare la guida più dettagliata su come selezionare i morsetti per guida DIN.
Cos'è un morsetto?
Un morsetto è un dispositivo di connessione elettromeccanico isolato utilizzato per terminare, unire, distribuire o organizzare i conduttori. Invece di attorcigliare i fili o effettuare giunzioni permanenti, ogni conduttore viene inserito in una struttura di serraggio definita. Il morsetto fornisce ritenzione meccanica, continuità elettrica, isolamento tra i circuiti e un punto di cablaggio chiaro per l'ispezione o la manutenzione.
Un tipico morsetto è composto da tre parti funzionali:
| Parte | Funzione |
|---|---|
| Alloggiamento isolante | Separa i circuiti adiacenti e supporta la struttura conduttiva |
| Elemento percorso da corrente | Fornisce il percorso elettrico tra i conduttori |
| Meccanismo di serraggio | Mantiene il conduttore contro l'elemento conduttivo con una pressione di contatto stabile |
Nei quadri industriali, le morsettiere costituiscono il confine tra il cablaggio di campo e il cablaggio interno del quadro. Aiutano i tecnici a identificare i circuiti, isolare i segnali, testare le connessioni, distribuire potenziali comuni e sottoporre a manutenzione il cablaggio senza disturbare l'intero assemblaggio.
Tipi di morsettiere in base alla funzione
Morsetti passanti
Le morsettiere passanti collegano un conduttore su un lato a un altro conduttore sul lato opposto. Sono il tipo di morsetto più comune nei quadri di controllo, nei macchinari e nelle apparecchiature di automazione degli edifici.
Utilizzarli per:
- Cablaggio di campo verso cablaggio di controllo interno
- Circuiti di segnale e sensori
- Distribuzione della tensione di controllo
- Morsettiere di smistamento standard
- Punti di connessione filo-filo generici
Sono semplici, compatti e facili da etichettare. I principali criteri di selezione sono la sezione del conduttore, la corrente nominale, la tensione nominale, la larghezza del morsetto, la compatibilità con i ponticelli e il sistema di marcatura.
Morsetti di terra e di protezione (PE)
I morsetti di terra collegano i conduttori di protezione alla guida DIN o al sistema di messa a terra. Nella terminologia IEC, i morsetti per conduttori di protezione sono trattati separatamente dai morsetti di passaggio standard, solitamente sotto IEC 60947-7-2.
Utilizzarli quando:
- I conduttori di protezione delle apparecchiature devono essere collegati alla massa del quadro
- I circuiti PE necessitano di una chiara identificazione
- La continuità di terra deve essere meccanicamente affidabile
- È richiesta l'identificazione del conduttore di protezione in verde/giallo
Non utilizzare un morsetto di passaggio normale come morsetto di terra, a meno che il prodotto non sia progettato e contrassegnato per tale funzione.
Morsetti portafusibili
I morsetti portafusibili integrano un portafusibile nel corpo del morsetto. Sono spesso utilizzati per circuiti di controllo, protezione di segnali, circuiti a bassa potenza e protezione di derivazioni all'interno dei quadri elettrici.
Controllo:
- Formato e portata nominale del fusibile
- Corrente e tensione nominale della morsettiera
- Dissipazione di calore in caso di installazione affiancata di più morsetti portafusibili
- Tensione della spia luminosa se è incluso un indicatore di fusibile bruciato
- Accesso per la sostituzione dopo il cablaggio del quadro
I morsetti portafusibili non devono essere considerati come morsetti di passaggio generici. Il fusibile, il morsetto, il cablaggio e la protezione a monte devono operare in modo coordinato.
Morsetti di sezionamento e prova
I morsetti di sezionamento, a lama e di prova consentono di isolare o misurare un circuito senza rimuovere i conduttori. Sono utili nella strumentazione, nei circuiti dei trasformatori di corrente, nei loop di segnale e nei punti di messa in servizio.
Utilizzarli quando i tecnici devono:
- Isolare un segnale per il collaudo
- Inserire uno strumento di misura o una spina di prova
- Mettere in servizio un loop senza ricablare
- Separare il cablaggio di campo dai circuiti interni
La selezione non si basa solo sulla corrente nominale. Include anche la compatibilità con gli accessori di test, il metodo di isolamento sicuro, l'etichettatura e l'accessibilità per la manutenzione.
Morsettiere multilivello
I morsetti a più livelli sovrappongono verticalmente due o più circuiti indipendenti in un unico corpo. Sono utili quando lo spazio nel quadro è limitato o quando circuiti correlati devono essere raggruppati.
Gli usi comuni includono:
- Cablaggio del sensore con alimentazione, segnale e ritorno
- Cablaggio PLC compatto
- Circuiti di controllo accoppiati
- Terminazione di cavi di campo multipolari
Il rischio riguarda la manutenibilità. Layout di morsetti densi consentono di risparmiare spazio sulla guida DIN, ma devono comunque lasciare spazio per la curvatura dei cavi, l'identificazione, il sondaggio e la sostituzione.
Morsetti a barriera
Le morsettiere a barriera utilizzano barriere isolanti rialzate tra le posizioni dei terminali e sono solitamente montate direttamente su pannelli o basi di apparecchiature. Vengono spesso utilizzate dove una chiara separazione, viti più grandi e un facile accesso per la manutenzione sono più importanti della densità modulare su guida DIN.
Utilizzarli per:
- Apparecchiature HVAC
- Punti di giunzione delle apparecchiature
- Sostituzione di quadri elettrici obsoleti
- Cablaggio di potenza dove non viene utilizzata la guida DIN
- Applicazioni in cui la separazione visiva è utile
I blocchi di barriera non sono automaticamente migliori per alta tensione o alta corrente. La loro effettiva idoneità dipende dalle specifiche del prodotto, dalla spaziatura, dal materiale isolante, dal design dei terminali e dalla certificazione.
Morsettiere PCB
I morsetti per PCB collegano il cablaggio esterno a un circuito stampato. Vengono selezionati in base al passo, alla corrente nominale, alla tensione nominale, al metodo di saldatura, alla sezione del conduttore, al design plug-in e ai vincoli meccanici a livello di scheda.
Utilizzarli per:
- Alimentatori
- Schede di controllo
- Interfacce per sensori
- Moduli I/O
- Piccoli dispositivi di automazione
I morsetti per PCB non dovrebbero essere selezionati come i morsetti da pannello. Lo spessore del rame della scheda, la larghezza delle piste, lo stress dei giunti di saldatura, le distanze di isolamento superficiale (creepage), le distanze in aria (clearance) e le forze di trazione meccanica diventano parte integrante del progetto. Per le decisioni sulla spaziatura dei PCB, la guida VIOX su passo dei morsetti da 2,54 mm a 10 mm è un utile complemento.
Blocchi di distribuzione dell'alimentazione
I blocchi di distribuzione dell'energia suddividono un conduttore in ingresso in molteplici conduttori in uscita. Sono correlati alle morsettiere, ma non sempre vengono valutati o applicati allo stesso modo.
Utilizzare un blocco di distribuzione dell'energia quando il progetto richiede:
- Un alimentatore distribuito su più derivazioni
- Distribuzione a corrente più elevata
- Dimensioni multiple dei conduttori in uscita
- Chiara organizzazione tra alimentazione e derivazioni
Utilizzare le morsettiere quando l'obiettivo è la terminazione circuito per circuito, l'etichettatura, il raggruppamento o il cablaggio di controllo modulare. Per la differenza, consultare la guida VIOX su blocchi di distribuzione dell'energia.
Tipi di morsettiere in base al metodo di connessione
Morsetti a vite
Le morsettiere a vite utilizzano un morsetto o una piastra di pressione azionati da una vite per fissare il conduttore. Rimangono ampiamente utilizzate perché sono familiari, economiche e adatte a molti circuiti di potenza e controllo.
Sono una scelta ideale quando:
- L'installatore può applicare la coppia di serraggio specificata
- Il cablaggio non viene modificato frequentemente
- L'applicazione richiede un sistema di serraggio robusto e visibile
- Sono coinvolti conduttori di sezione maggiore o circuiti di potenza
Il rischio principale non è la vite in sé. Il rischio è una coppia di serraggio errata, trefoli danneggiati, uso di puntalini non idonei, isolamento sotto il morsetto o il serraggio basato sull'abitudine anziché sulle istruzioni del produttore.
Morsetti a molla
I morsetti a molla utilizzano la forza elastica per mantenere la pressione sul conduttore. Sono spesso preferiti in applicazioni soggette a vibrazioni poiché la molla è in grado di mantenere una pressione di contatto stabile anche in caso di assestamento del conduttore o cicli termici.
Sono ideali per:
- Macchine utensili
- Attrezzature per il trasporto
- Quadri di controllo soggetti a vibrazioni
- Applicazioni in cui l'accesso per la manutenzione è limitato
- Quadri in cui è importante una qualità di terminazione costante
I design a molla riducono la dipendenza dalla coppia di serraggio delle viti, ma richiedono comunque una corretta preparazione del conduttore e una profondità di inserimento adeguata.
Morsettiere a pressione
I morsetti a innesto rapido (push-in) consentono di inserire direttamente nel morsetto conduttori rigidi o flessibili con puntalino. Sono molto diffusi nella produzione di quadri OEM poiché riducono i tempi di cablaggio e supportano layout di quadri ad alta densità.
Sono ideali per:
- Cablaggi prefabbricati
- Cablaggio PLC e I/O
- Assemblaggio di quadri elettrici ad alto volume
- Cablaggio di macchine compatte
- Produzione ripetitiva con standardizzazione della preparazione dei cavi
Per i conduttori a trefoli sottili, i puntalini sono spesso richiesti o fortemente raccomandati a seconda del design del morsetto. È necessario consultare sempre la scheda tecnica prima di dare per scontato che un conduttore flessibile nudo sia accettabile.
Morsetti a perno, a bullone e per alte correnti
I morsetti a perno o a bullone vengono utilizzati dove sono richiesti conduttori di sezione maggiore, capicorda o connessioni di potenza. Sono comuni nella distribuzione di energia, nella messa a terra, nei sistemi a batteria e nelle connessioni di apparecchiature ad alta corrente.
Controllo:
- Compatibilità tra dimensioni del perno e foro del capocorda
- Materiale e placcatura del capocorda
- Coppia di serraggio richiesta dal produttore
- Requisiti per coperture isolanti o protezione contro il contatto accidentale
- Spazio libero attorno alla connessione dopo il cablaggio
Morsettiere IDC
I terminali a perforazione di isolante (IDC) perforano l'isolante e stabiliscono il contatto con il conduttore senza la necessità di spelatura convenzionale. Sono utilizzati principalmente in sistemi di segnale a bassa corrente, telecomunicazioni o sistemi di connettori dedicati.
I terminali IDC non devono essere utilizzati per il cablaggio di potenza generale, a meno che il prodotto non sia specificamente progettato e certificato per tale scopo.
Confronto dei metodi di connessione
| Metodo di connessione | Vantaggio principale | Rischio principale | Applicazioni ideali |
|---|---|---|---|
| Morsetto a vite | Familiare, robusto, ampia gamma di conduttori | Dipende dalla coppia di serraggio corretta e dalla preparazione del cavo | Circuiti di potenza, cablaggio di campo, quadri elettrici generali |
| Morsetto a molla | Forza di serraggio stabile in presenza di vibrazioni | Richiede un inserimento corretto e l'uso di utensili ove applicabile | Macchinari, trasporti, quadri soggetti a vibrazioni |
| A innesto | Cablaggio rapido ed elevata densità | Spesso richiede puntalini per conduttori flessibili | Quadri OEM, cablaggio PLC, cablaggi prefabbricati |
| Prigioniero/bullone | Connessione meccanica di potenza robusta | Richiede compatibilità tra capocorda e coppia di serraggio | Distribuzione di potenza, batterie, messa a terra, alimentatori |
| IDC (Contatto a spostamento di isolante) | Terminazione a bassa corrente molto rapida | Gamma limitata di conduttori e applicazioni | Cablaggio di segnale e comunicazione |
Per una decisione pratica: utilizzare morsetti a vite quando sono importanti la coppia controllata e la familiarità diffusa sul campo, morsetti a molla quando contano la stabilità alle vibrazioni e la manutenzione, e morsetti a innesto rapido (push-in) quando conta la velocità di cablaggio del quadro ad alto volume.
Parametri nominali importanti nella scelta delle morsettiere
Corrente nominale
La corrente nominale indica quanta corrente può trasportare la morsettiera in condizioni di test e installazione specificate. Non è una garanzia universale per ogni layout di quadro. La temperatura ambiente, la sezione del conduttore, il raggruppamento, i ponticelli, il calore dell'involucro e i dispositivi adiacenti che generano calore possono influenzare le prestazioni reali.
Per i circuiti di potenza, verificare:
- Corrente nominale della morsettiera
- Sezione del conduttore utilizzata nel test di portata
- Numero di morsetti adiacenti sotto carico
- Eventuali note di declassamento nella scheda tecnica
- Se ponticelli o ponti di collegamento riducono la corrente ammissibile
- Dati sull'aumento di temperatura, ove disponibili
Se un morsetto raggiunge temperature molto più elevate rispetto a quelli adiacenti a parità di carico, il problema è spesso dovuto alla resistenza di contatto, alla preparazione del conduttore o a un sovraccarico locale piuttosto che alla sola corrente nominale. La guida VIOX a il surriscaldamento dei morsetti nei quadri elettrici spiega questa modalità di guasto in modo più dettagliato.
Tensione nominale
La tensione nominale è legata al design dell'isolamento, alla distanza superficiale, alla distanza in aria, alla resistenza al tracciamento del materiale e all'ambiente di installazione. Una morsettiera sicura a una determinata tensione in un quadro elettrico pulito potrebbe non essere appropriata in un ambiente ad alta tensione inquinato, umido o compatto.
Controllo:
- Tensione nominale di isolamento
- Tensione nominale di esercizio
- Tensione nominale di tenuta a impulso
- Requisiti di distanza superficiale e in aria
- Grado di inquinamento
- Categoria di sovratensione
- Ponticellamento tra morsetti adiacenti e accessori
Non effettuare la scelta basandosi solo sull'etichetta della tensione. Nei quadri compatti, la spaziatura e gli accessori possono essere importanti quanto la tensione nominale stampata.
Tensione nominale di tenuta all'impulso
La tensione nominale di tenuta a impulso descrive la capacità della morsettiera di resistere a brevi sovratensioni transitorie. Ciò è rilevante nei quadri collegati a sistemi di distribuzione, cavi lunghi, carichi induttivi o ambienti in cui possono verificarsi sovratensioni di manovra.
Il livello di tenuta all'impulso richiesto dipende dalla categoria di installazione, dalla tensione di sistema e dalla norma applicabile. Per una specifica pubblicabile, non ipotizzare questo valore. Utilizzare la scheda tecnica della morsettiera e la norma di progetto.
Distanze di isolamento superficiale e in aria
Spazio libero è la distanza più breve attraverso l'aria tra parti conduttive. Aiuta a prevenire l'arco elettrico.
Distanza superficiale (creepage). è la distanza più breve lungo la superficie del materiale isolante tra parti conduttive. Aiuta a prevenire il fenomeno del tracking su superfici contaminate o umide.
Entrambe le distanze sono influenzate da:
- Tensione di lavoro
- Tensione impulsiva
- Grado di inquinamento
- Gruppo di materiale o Indice di resistenza al cammino conduttivo (CTI)
- Altitudine, ove pertinente
- Accessori come ponticelli, coperture e separatori
Una morsettiera compatta può avere una spaziatura adeguata per un ambiente ma non per un altro. Ecco perché il grado di inquinamento e l'ambiente di installazione sono importanti.
Grado di inquinamento
Il grado di inquinamento descrive come la contaminazione influisce sulle prestazioni dell'isolamento. Il concetto è utilizzato nel coordinamento dell'isolamento IEC ed è importante quando si valutano le distanze superficiali e in aria.
| Grado di inquinamento | Condizione tipica | Interpretazione pratica |
|---|---|---|
| PD1 | Nessun inquinamento o solo inquinamento secco e non conduttivo | Elettronica pulita e sigillata |
| DPX | Inquinamento non conduttivo; può verificarsi una condensazione temporanea | Quadri di controllo interni tipici |
| PD3 | Inquinamento conduttivo o inquinamento che diventa conduttivo in presenza di condensa | Ambienti industriali, esterni, marini, polverosi o umidi |
| PD4 | Inquinamento conduttivo persistente | Ambienti aperti o gravosi; solitamente richiedono una progettazione speciale |
La maggior parte delle applicazioni per quadri elettrici non presenta condizioni di pulizia da laboratorio. Se un quadro è esposto a condensa, polvere, nebbia salina o contaminazione conduttiva di processo, la spaziatura dei morsetti e la scelta dei materiali richiedono maggiore attenzione rispetto a un quadro installato in un ambiente interno pulito.
Gamma di sezione dei conduttori
La sezione del conduttore per i morsetti è solitamente indicata come un intervallo di sezione trasversale in mm² e/o AWG. La gamma indicata può variare per conduttori rigidi, flessibili, a corda fine e con puntalino.
Controllo:
- Sezione minima e massima del conduttore
- Omologazione per conduttori rigidi e flessibili
- Compatibilità con conduttori a corda fine
- Dimensione del puntalino e compatibilità del collare isolante
- Numero di conduttori consentiti per punto di serraggio
- Lunghezza di spelatura richiesta
- Diametro dell'isolante
Non dare mai per scontato che due conduttori possano essere inseriti in un unico morsetto solo perché vi entrano fisicamente. Molte morsettiere sono progettate per un solo conduttore per punto di serraggio, a meno che la scheda tecnica non consenta esplicitamente l'uso di più conduttori.
Coppia di serraggio per morsetti a vite
Per i morsetti a vite, la coppia di serraggio è un'istruzione specifica del produttore, non un valore universale. Una coppia insufficiente può creare un'elevata resistenza di contatto. Una coppia eccessiva può danneggiare la vite, il morsetto, il conduttore o l'involucro in plastica.
Nota sul campo: uno dei guasti più ingannevoli dei morsetti è una connessione che appare serrata ma che in realtà ha bloccato l'isolante, danneggiato i trefoli o presenta un puntalino mal posizionato. Il quadro può superare una rapida ispezione visiva, ma la connessione si surriscalda sotto carico e diventa intermittente dopo i cicli termici.
Utilizzare un cacciavite dinamometrico calibrato dove richiesto e seguire la scheda tecnica della morsettiera anziché applicare un valore di coppia generico.
Aumento di temperatura
L'aumento di temperatura è la differenza tra la temperatura operativa del morsetto e la temperatura ambiente sotto carico. È influenzato dal design del morsetto, dalla sezione del conduttore, dalla resistenza di contatto, dalla ventilazione del quadro, dal raggruppamento e dai ponticelli.
Quando si selezionano morsettiere per quadri ad alta densità:
- Evitare di posizionare morsetti ad alta corrente direttamente accanto a componenti elettronici di controllo sensibili al calore.
- Verificare che i ponticelli trasportino la stessa corrente del morsetto.
- Evitare che le canaline e i coperchi intrappolino calore attorno ai morsetti ad alto carico.
- Confrontare morsetti equivalenti sotto carico simile durante la messa in servizio, quando l'ispezione termica è praticabile.
- Applicare le curve di declassamento del produttore invece di affidarsi a un margine di sicurezza fisso.
Cortocircuito e contesto SCCR del quadro
I morsetti utilizzati nei quadri di controllo industriali possono anche far parte della Corrente nominale di cortocircuito (SCCR) valutazione del quadro. Nel contesto dei quadri nordamericani, l'SCCR del quadro può essere limitato dai componenti del circuito di potenza, inclusi morsetti e blocchi di distribuzione, a seconda della costruzione e del metodo di omologazione.
Ciò non significa che ogni morsetto di controllo debba avere una marcatura SCCR elevata. Significa che i componenti del circuito di potenza devono essere esaminati come parte della progettazione del quadro. Per il concetto più ampio, consultare la guida VIOX su Calcolo SCCR ed etichettatura del quadro.
Dimensioni dei cavi e compatibilità dei conduttori
La selezione del morsetto deve partire dal conduttore, non dalla pagina del catalogo. Il materiale del conduttore, la classe di cordatura, la sezione, il diametro dell'isolante, il puntalino e lo spazio di curvatura determinano se la connessione può essere eseguita correttamente.
| Dettaglio del cablaggio | Cosa verificare |
|---|---|
| Sezione trasversale del conduttore | Il morsetto accetta la dimensione effettiva in mm²/AWG |
| Tipo di conduttore | Rigido, cordato, flessibile, extra-flessibile o con puntalino |
| Adattamento del puntalino | Il corpo del puntalino e il collare in plastica si inseriscono nell'apertura del morsetto |
| Lunghezza della striscia | Conforme ai requisiti della scheda tecnica |
| Diametro dell'isolante | Non impedisce l'inserimento completo del conduttore |
| Numero di conduttori | Uno o più conduttori solo se consentito |
| Rame o alluminio | Utilizzare solo se il morsetto è omologato per il materiale del conduttore |
| Raggio di curvatura del cavo | Spazio sufficiente nel quadro dopo il cablaggio |
AWG e mm² non sono equivalenti esatti
Le dimensioni dei conduttori AWG e metriche non si convertono in numeri tondi precisi. Un morsetto certificato per una dimensione metrica non deve essere considerato automaticamente idoneo per la dimensione AWG più vicina, e viceversa. La questione pratica non riguarda solo la sezione trasversale del rame, ma anche il diametro del conduttore, la struttura dei trefoli, il diametro dell'isolante, la forma del puntalino e la geometria di serraggio.
Quando un progetto utilizza documentazione mista IEC e nordamericana, verificare:
- L'effettiva sezione trasversale del conduttore
- L'intervallo AWG e mm² indicato per il morsetto
- Se il morsetto accetta conduttori con puntalino di tale dimensione
- Se il codice di progetto o lo standard del quadro elettrico determina il dimensionamento finale dei conduttori
Conduttori rigidi, flessibili e a corda fine
I conduttori rigidi, i conduttori a corda e i conduttori flessibili a corda fine si comportano in modo diverso all'interno di un morsetto. La stessa sezione nominale può presentare un comportamento meccanico e caratteristiche di inserimento differenti.
Per i conduttori a corda fine:
- Utilizzare puntalini dove richiesto o raccomandato dal produttore del morsetto.
- Verificare che la lunghezza del tubetto del puntalino sia adatta alla zona di serraggio.
- Verificare che il collare isolante del puntalino non ostacoli l'inserimento completo.
- Utilizzare un utensile di crimpatura e una matrice idonei.
I puntalini non rendono automaticamente accettabile qualsiasi cavo. Il morsetto deve essere omologato per conduttori con puntalino di quella sezione e il puntalino deve essere crimpato correttamente. Una crimpatura scadente può creare lo stesso rischio di surriscaldamento di una scelta errata del morsetto.
Conduttori in rame vs alluminio
La maggior parte delle morsettiere per quadri di controllo è progettata per conduttori in rame. I conduttori in alluminio richiedono morsetti specificamente omologati per l'uso con alluminio o rame/alluminio, oltre a una preparazione adeguata e a pratiche antiossidanti ove richiesto.
Non collegare conduttori in alluminio in un morsetto destinato esclusivamente al rame, anche se l'inserimento iniziale sembra corretto. Le differenze nel comportamento dei materiali, nella formazione di ossido e nell'espansione termica possono creare problemi di affidabilità a lungo termine.
Materiali delle morsettiere
La scelta del materiale influisce sulle prestazioni di isolamento, sulla resistenza meccanica, sul comportamento alla fiamma, sulla resistenza al calore, sulla resistenza chimica, sulla stabilità dimensionale e sull'invecchiamento a lungo termine.
Materiali dell'alloggiamento
| Materiale | Ruolo tipico | Note sulla selezione |
|---|---|---|
| PA66 / poliammide | Alloggiamento comune per morsettiere industriali | Buon equilibrio tra isolamento, tenacità e lavorabilità; verificare la classe di infiammabilità, il CTI e i dati sulla temperatura |
| PBT | Stabilità dimensionale e isolamento elettrico | Utile dove sono importanti la stabilità all'umidità, la precisione o la resistenza alle correnti superficiali (tracking) |
| PC / policarbonato | Coperture, parti trasparenti, alloggiamenti selezionati | Utile dove sono importanti la visibilità o la resistenza agli urti; verificare l'esposizione al calore e agli agenti chimici |
| Ceramica | Morsetti ad alta temperatura e resistenti al calore | Utilizzato dove gli involucri in polimero potrebbero non essere idonei |
| Materiali termoindurenti | Applicazioni ad alto calore e stabilità dimensionale | Utilizzato in progetti selezionati di potenza o in ambienti difficili |
Il PA66 è comune nelle morsettiere industriali, ma il grado è importante. Il riempimento in vetro, il sistema ignifugo, il CTI, il comportamento all'umidità e la qualità dello stampaggio possono modificare le prestazioni. Il PBT può essere preferito dove la stabilità dimensionale o il comportamento all'umidità sono critici. La ceramica è solitamente riservata ad ambienti ad alta temperatura dove gli involucri in polimero non sono appropriati.
Per il cablaggio ad alta temperatura, le morsettiere in ceramica devono essere valutate separatamente. VIOX ha una guida dedicata su come selezionare la morsettiera in ceramica corretta.
Parti conduttive
Il percorso conduttivo può utilizzare lega di rame, ottone, rame o altri materiali conduttivi con una placcatura appropriata. Il materiale esatto e il trattamento superficiale influenzano la conducibilità, il comportamento alla corrosione, la stabilità del contatto e la producibilità.
| Materiale o trattamento | Perché è importante |
|---|---|
| Lega di rame o ottone | Comune equilibrio tra conducibilità, resistenza meccanica e producibilità |
| Elemento a barra collettrice in rame | Utile dove sono necessarie una resistenza inferiore e una maggiore capacità di corrente |
| Stagno | Comune trattamento superficiale per la resistenza all'ossidazione e un comportamento di contatto stabile |
| Nichel o altra placcatura | Può essere utilizzato laddove la resistenza alla corrosione è importante |
| Viteria in acciaio inossidabile | Può essere rilevante per ambienti corrosivi o marini |
Non considerare il metallo lucido come prova di prestazioni. La geometria del contatto, la forza di serraggio, la qualità della placcatura, il comportamento all'aumento di temperatura e la resistenza alla corrosione contano spesso più dell'aspetto estetico.
Cosa dovrebbero richiedere gli acquirenti
Per la valutazione tecnica o di acquisto, richiedere:
- Dati di corrente e tensione nominali
- Gamma di conduttori per ogni tipo di conduttore
- Informazioni sulla compatibilità dei puntalini
- Informazioni sul materiale dell'involucro e sul comportamento alla fiamma
- Dati CTI o del gruppo di materiale, ove pertinente
- Dati sull'aumento di temperatura, ove disponibili
- Documentazione di certificazione o di prova richiesta per il progetto
- Portate di corrente di ponticelli e accessori
Standards and Compliance
Gli standard per le morsettiere dipendono dal tipo di prodotto, dal mercato e dal contesto di installazione. Di seguito sono riportati gli standard comunemente riscontrati, ma il requisito esatto dipende dal progetto.
| Standard o requisito | Dove è pertinente |
|---|---|
| IEC 60947-7-1 | Morsettiere per conduttori in rame in contesti di quadri elettrici di bassa tensione e apparecchiature di controllo |
| IEC 60947-7-2 | Morsetti per conduttori di protezione |
| IEC 60947-7-3 | Morsetti portafusibili ove applicabile |
| UL 1059 | Morsetti in contesti di valutazione del prodotto nordamericano |
| UL 508A | Contesto di costruzione di quadri di controllo industriali negli Stati Uniti |
| EN 60715 | Dimensioni del profilo della guida DIN |
| Standard CSA | Requisiti del mercato canadese |
| ATEX / IECEx | Applicazioni in atmosfere pericolose o esplosive |
| Classe di infiammabilità UL 94 | Riferimento all'infiammabilità dei materiali per componenti plastici |
Il punto fondamentale non è elencare il maggior numero possibile di standard. Il punto fondamentale è far corrispondere la morsettiera al quadro, alla macchina, al mercato e ai requisiti di ispezione effettivi. Una morsettiera può essere tecnicamente ben realizzata ma comunque inadatta se priva della documentazione richiesta dal progetto.
Per gli errori di approvazione comuni, consultare la guida di VIOX su certificazioni delle morsettiere ed errori di selezione.
Abbinamento delle morsettiere alle applicazioni
Pannelli di controllo industriali
I quadri di comando industriali richiedono solitamente morsettiere per guida DIN, marcatura chiara, compatibilità con ponticelli, separazione tra circuiti di potenza e di controllo e un accesso affidabile per il cablaggio sul campo.
Adatto per:
- Morsetti passanti per il cablaggio sul campo
- Morsetti di terra (PE) per la messa a terra
- Morsetti portafusibili e di sezionamento per circuiti di controllo
- Morsetti a molla o a innesto rapido (push-in) per quadri OEM ad alta densità
- Morsetti a vite o di potenza dove sono richieste correnti più elevate e familiarità da parte dell'installatore
Cablaggio macchina
Il cablaggio delle macchine è spesso soggetto a vibrazioni, cicli termici e vincoli di accesso per la manutenzione. La tecnologia a molla o a innesto rapido (push-in) può ridurre la variabilità del cablaggio, mentre i morsetti a vite possono risultare ancora idonei qualora venga mantenuto il controllo della coppia di serraggio.
La scelta dei morsetti deve essere conforme alle condizioni di esercizio della macchina, non solo alle preferenze di cablaggio dell'officina.
HVAC e impianti di edificio
Le apparecchiature HVAC possono utilizzare morsettiere a barriera, morsetti per guida DIN, morsetti per circuito stampato o blocchi di distribuzione dell'alimentazione, a seconda della progettazione dell'apparecchiatura.
Controllo:
- Separazione tra tensione di controllo e tensione di potenza
- Corrente del circuito del compressore e del ventilatore
- Accessibilità per la manutenzione in campo
- Chiarezza della marcatura
- Calore all'interno del quadro elettrico
PLC, sensori e circuiti di segnale
I circuiti di segnale privilegiano densità, etichettatura, schermatura e manutenibilità. I morsetti multilivello, i morsetti per sensori, i morsetti sezionabili e i morsetti di prova possono ridurre lo spazio nel quadro e semplificare la risoluzione dei problemi.
Per i segnali analogici e i circuiti a basso livello, tenere a mente l'instradamento, la schermatura, la messa a terra e la separazione dai circuiti di potenza rumorosi.
Energie rinnovabili e sistemi in corrente continua (DC)
Le string box solari, i sistemi a batteria e le apparecchiature di controllo in DC possono richiedere morsettiere con tensione nominale, distanze di isolamento, comportamento dei materiali e resistenza ambientale adeguati alla corrente continua. I sistemi in DC richiedono inoltre particolare attenzione alla polarità, al coordinamento dell'isolamento, al calore e all'accesso per la manutenzione.
Non dare per scontato che una configurazione di morsetti con tensione nominale AC sia automaticamente adatta per un assemblaggio in DC a tensione più elevata. Verificare la scheda tecnica della morsettiera e il design completo del quadro.
Applicazioni navali, trasporti e ambienti gravosi
Le applicazioni navali e nel settore dei trasporti combinano spesso vibrazioni, corrosione, umidità, cicli termici e rigorosi requisiti di documentazione. I morsetti a molla, i trattamenti superficiali resistenti alla corrosione e un design appropriato del quadro possono essere più importanti del costo minimo del componente.
Per le problematiche di connessione specifiche del settore navale, consultare la guida VIOX su Morsettiere marine con connessioni resistenti alla corrosione.
Distribuzione dell'alimentazione
La distribuzione di potenza richiede una maggiore capacità dei conduttori, una spaziatura adeguata, prestazioni termiche ed eventualmente una valutazione SCCR. Non forzare una morsettiera di piccole dimensioni in un ruolo di distribuzione di alimentazione quando è necessario un blocco di distribuzione o un sistema a barre collettrici appropriato.
Per le decisioni a livello di architettura, l'articolo VIOX su barre colletrici vs morsettiere aiuta a chiarire il confine.
Applicazioni ad alta temperatura
Le applicazioni ad alta temperatura possono richiedere morsettiere in ceramica o speciali. Esempi comuni includono apparecchiature di riscaldamento, forni, riscaldatori industriali e ambienti in cui gli involucri polimerici possono invecchiare rapidamente.
La selezione deve verificare congiuntamente la temperatura dell'isolamento del conduttore, il materiale del corpo del morsetto, le distanze di isolamento (creepage/clearance) e l'ambiente di montaggio.
Errori comuni nella selezione delle morsettiere
1. Selezione basata esclusivamente sulla corrente nominale
Una corrente nominale priva di indicazioni su tensione, sezione del cavo, larghezza del morsetto, condizioni di aumento della temperatura e contesto di installazione è incompleta. Una morsettiera che appare adeguata sulla carta può surriscaldarsi se il conduttore è sottodimensionato, il ponticello è sovraccaricato o il quadro presenta una scarsa dissipazione del calore.
Ignorare le distanze di isolamento superficiale (creepage), le distanze in aria (clearance) e il grado di inquinamento.
Una morsettiera utilizzata in un quadro elettrico interno pulito e una utilizzata in un involucro industriale umido possono richiedere presupposti di isolamento differenti. Condensa, polvere, nebbia salina o inquinamento conduttivo possono trasformare un margine di progettazione confortevole in un rischio di scariche superficiali (tracking).
Ignorare la preparazione del cavo.
Molti guasti ai morsetti hanno origine prima dell'inserimento del cavo. Una spelatura inadeguata, trefoli tagliati, puntalini allentati, puntalini sovra-crimpati, isolante sotto il morsetto o trefoli vaganti possono causare guasti che si manifestano successivamente come calore o guasti intermittenti.
Utilizzare la tecnologia di connessione errata.
I morsetti a vite, a molla e a innesto rapido sono tutti validi, ma non sono intercambiabili in ogni applicazione. Una macchina soggetta a forti vibrazioni, un quadro PLC ad alta densità e un semplice punto di giunzione di potenza possono richiedere logiche di connessione differenti.
Trattare i morsetti di terra come morsetti normali.
I morsetti di terra hanno una funzione di sicurezza. Devono essere selezionati, installati e contrassegnati come componenti di messa a terra e non improvvisati utilizzando morsetti di passaggio generici.
6. Dimenticare ponticelli e accessori
Ponticelli, ponti di collegamento, flange di chiusura, separatori, marcatori, spine di prova e supporti terminali fanno parte del sistema di morsettiere. Un morsetto può essere corretto, ma l'installazione può comunque fallire se la corrente del ponticello, la spaziatura o la compatibilità degli accessori sono errate.
7. Mischiare famiglie di prodotti senza verificarne la compatibilità
Morsettiere, ponticelli, marcatori, piastre terminali e ponti di collegamento sono spesso specifici per ogni sistema. Mischiare componenti visivamente simili provenienti da famiglie diverse può causare un accoppiamento meccanico inadeguato, parti conduttive esposte o ponti di collegamento inaffidabili.
8. Utilizzare morsetti per circuito stampato (PCB) per la distribuzione di potenza a livello di quadro
I morsetti per PCB sono progettati in base ai vincoli del circuito stampato. Non devono essere utilizzati come sostituti di morsetti di potenza o blocchi di distribuzione montati su pannello, a meno che l'intero design della scheda e dell'involucro non supporti tale funzione.
Metodo passo-passo per la selezione delle morsettiere
Passaggio 1: Definire il carico del circuito
Identificare se il circuito è di potenza, controllo, segnale, PE, test, fusibile, sezionamento, sensore o distribuzione. Il tipo di morsetto segue la funzione del circuito.
Passaggio 2: Confermare i parametri elettrici
Verificare la tensione operativa, la corrente, la tensione impulsiva di tenuta, i requisiti di isolamento e il contesto di cortocircuito o SCCR ove pertinente.
Passaggio 3: Confermare i dettagli del conduttore
Verificare la sezione del conduttore, la classe del conduttore, la compatibilità con rame o alluminio, il requisito del puntalino, la lunghezza di spelatura e il numero di conduttori per punto di serraggio.
Passaggio 4: Selezionare la tecnologia di connessione
Abbinare la connessione a vite, a molla, push-in, a perno, IDC o PCB al processo di installazione, al livello di vibrazione, al piano di manutenzione e al tipo di conduttore.
Passaggio 5: Verifica dei materiali e dell'ambiente
Esaminare calore, umidità, condensa, esposizione chimica, esposizione ai raggi UV, corrosione, vibrazioni e grado di inquinamento.
Passaggio 6: Verifica degli standard e della documentazione
Confermare la scheda tecnica, i documenti di certificazione e i requisiti di progetto. Non fare affidamento sull'aspetto del catalogo o su dichiarazioni generiche.
Passaggio 7: Conferma degli accessori e del layout
Controllare ponticelli, marcatori, piastre terminali, separatori, fermi di arresto per guida DIN, spine di prova, spazio per la curvatura dei cavi e accesso per la manutenzione.
Lista di controllo per la selezione della morsettiera
Utilizzare questa lista di controllo prima di rilasciare il progetto di un quadro elettrico o di acquistare morsettiere per la produzione.
| Elemento di controllo | Condizione di superamento |
|---|---|
| Funzione del circuito | Il tipo di morsetto corrisponde alla funzione di alimentazione, controllo, PE, fusibile, sezionamento, test o segnale |
| Valutazione attuale | La corrente nominale è adeguata alle condizioni reali di cablaggio, raggruppamento e involucro |
| Tensione nominale | La tensione nominale e i dati di impulso sono idonei al circuito e all'ambiente |
| Distanze superficiali e in aria | La spaziatura corrisponde alle ipotesi di tensione, grado di inquinamento e materiale |
| Sezione del conduttore | Il morsetto accetta esattamente la sezione e il tipo di conduttore specificati |
| Puntali | L'uso del puntalino corrisponde alla scheda tecnica del morsetto |
| Materiale | L'involucro e le parti conduttive soddisfano i requisiti di calore, vibrazione, corrosione e resistenza alla fiamma |
| Montaggio | Il montaggio su guida DIN, circuito stampato, pannello o base è adatto al layout dell'apparecchiatura |
| Accessori | Ponticelli, flange di chiusura, marcatori e accessori di test sono compatibili |
| Standard | Le approvazioni IEC, UL, CSA o di progetto richieste sono verificate |
| Manutenzione | I morsetti possono essere etichettati, testati, ispezionati e sostituiti quando necessario |
FAQ
Come scelgo la dimensione corretta della morsettiera?
Scegliere la dimensione della morsettiera in base alla sezione trasversale del conduttore, alla corrente nominale, alla tensione nominale, alla larghezza del morsetto, allo spazio di montaggio e ai requisiti degli accessori. Non scegliere solo in base al diametro del filo. Il morsetto deve anche corrispondere al tipo di conduttore, all'uso del puntalino, alla distanza di isolamento e all'ambiente del pannello.
Qual è il valore nominale più importante su una morsettiera?
Il valore nominale più importante dipende dal circuito. Per i circuiti di potenza, la corrente nominale, la tensione nominale, la sezione del conduttore, l'aumento di temperatura e le distanze di isolamento sono critici. Per i circuiti di protezione di terra, la funzione di messa a terra e la conformità agli standard sono fondamentali. Per i morsetti da circuito stampato (PCB), il passo, il layout della scheda e i limiti dei giunti di saldatura diventano importanti.
Le morsettiere a vite sono migliori di quelle a molla?
Nessuna delle due è universalmente migliore. I morsetti a vite sono familiari e robusti se installati con la coppia di serraggio corretta. I morsetti a molla sono efficaci in applicazioni soggette a vibrazioni perché mantengono la forza di serraggio senza bisogno di coppia di serraggio. La scelta migliore dipende dalla corrente, dal tipo di conduttore, dalle vibrazioni, dalla manutenzione e dal processo di installazione.
I cavi flessibili necessitano di puntalini nelle morsettiere?
I cavi a trefoli sottili e flessibili traggono spesso vantaggio dall'uso di puntalini, e molti morsetti a innesto rapido richiedono puntalini per i conduttori flessibili. È necessario consultare la scheda tecnica del morsetto, poiché le regole sui puntalini variano in base al design del morsetto e alla classe del conduttore.
Posso inserire due fili in un unico ingresso di una morsettiera?
Solo se la morsettiera è specificamente omologata per due conduttori in quel punto di serraggio. Se la scheda tecnica non lo consente, utilizzare invece un ponticello adeguato, un morsetto di distribuzione o un blocco di distribuzione dell'alimentazione.
Qual è il materiale migliore per le morsettiere?
Non esiste un unico materiale migliore. Il PA66 e le plastiche tecniche simili sono comuni per le morsettiere industriali, il PBT può essere utile dove la stabilità dimensionale è importante, mentre la ceramica viene utilizzata per applicazioni ad alta temperatura. La scelta del materiale deve corrispondere a temperatura, isolamento, comportamento alla fiamma, resistenza meccanica ed esposizione ambientale.
Qual è la differenza tra una morsettiera e un blocco di distribuzione dell'alimentazione?
Una morsettiera fornisce principalmente una terminazione organizzata dei conduttori e il collegamento dei circuiti. Un blocco di distribuzione dell'alimentazione è progettato per suddividere un conduttore di alimentazione in ingresso in molteplici conduttori in uscita. Si sovrappongono nell'aspetto ma non sono sempre intercambiabili in termini di portata, approvazioni o progettazione del quadro.
Quali standard si applicano alle morsettiere?
I riferimenti comuni includono la norma IEC 60947-7-1 per le morsettiere per conduttori in rame, la IEC 60947-7-2 per le morsettiere di protezione, la IEC 60947-7-3 per le morsettiere portafusibili ove applicabile, e la UL 1059 nei contesti nordamericani. I quadri industriali potrebbero dover considerare anche requisiti a livello di quadro come la UL 508A.
Conclusione
Una morsettiera dovrebbe essere selezionata come parte del sistema elettrico, non come un piccolo accessorio scelto alla fine del progetto. La scelta corretta dipende dalla funzione del circuito, dal metodo di connessione, dalla corrente, dalla tensione, dalla sezione del cavo, dal tipo di conduttore, dalla distanza di isolamento, dal materiale, dal metodo di montaggio, dagli standard e dalle esigenze di manutenzione.
Per i clienti VIOX, l'approccio pratico più sicuro consiste nel definire prima il compito di cablaggio, poi verificare le portate e la documentazione, e solo successivamente confrontare la velocità di installazione, il costo e gli accessori. Tale ordine previene i problemi più comuni legati alle morsettiere: connessioni surriscaldate, scarsa tenuta dei cavi, ispezioni fallite e manutenzione disordinata del quadro.
