Come scegliere le morsettiere montate su guida DIN

Nella progettazione di quadri elettrici e sistemi di automazione, l'umile morsettiera svolge un ruolo cruciale nel garantire connessioni affidabili. Ma con le innumerevoli opzioni disponibili, la scelta di morsettiere montate su guida DIN che soddisfino perfettamente i requisiti della vostra applicazione può essere difficile. Questa guida completa vi illustrerà tutto ciò che dovete sapere per prendere decisioni informate sulle vostre esigenze di connessione elettrica.

Conoscere le morsettiere per guida DIN e le loro applicazioni

Cosa sono le morsettiere per guida DIN?

Morsettiera VIOX

Le morsettiere su guida DIN sono connettori elettrici modulari montati su guide metalliche standardizzate. Forniscono punti di connessione sicuri per i fili nelle custodie elettriche, creando sistemi di cablaggio organizzati e accessibili. Questi componenti fungono da punti di giunzione dove i conduttori possono essere collegati, scollegati e organizzati in modo sistematico.

Il termine stesso "DIN" deriva da Deutsche Institut für Normung (Istituto tedesco per la standardizzazione) e indica l'adesione a una serie di standard nati in Germania negli anni Venti e adottati a livello mondiale a partire dagli anni Cinquanta.

Applicazioni e settori comuni

Le morsettiere montate su guide DIN trovano largo impiego in numerosi settori:

• Sistemi di automazione e controllo industriale
• Sistemi di gestione degli edifici (BMS)
• Apparecchiature HVAC
• Pannelli di distribuzione dell'energia
• Applicazioni ferroviarie
• Costruzione di macchine
• Sistemi di controllo di processo
• Impianti di energia rinnovabile
• Telecomunicazioni
• Settore energetico
• Trasporto
• Ingegneria marina e offshore

Vantaggi principali dei sistemi di montaggio su guida DIN

La popolarità dei sistemi a guida DIN deriva da diversi vantaggi:

• Maggiore sicurezza: Costruite con materiali isolanti robusti, le morsettiere costituiscono un'interfaccia sicura tra i componenti e le sezioni di cablaggio, evitando il contatto accidentale con le parti sotto tensione.
• Metodo di montaggio standardizzato tra i vari produttori
• Facile installazione e rimozione senza attrezzi
• Uso efficiente dello spazio del pannello
• Espansione e riconfigurazione semplificate
• Organizzazione e accessibilità migliorate
• Riduzione dei tempi di manutenzione
• Maggiore affidabilità con connessioni sicure

Fattori essenziali da considerare nella scelta delle morsettiere

Valori di tensione e corrente

Una delle prime considerazioni nella scelta delle morsettiere è la loro capacità elettrica:

• Tensione nominale: Tipicamente da 300V a 1000V
• Corrente nominale (Ampacity): In genere tra 5A e 150A, a seconda delle dimensioni e del design.
• Requisiti di protezione dalle sovratensioni: Per applicazioni con picchi di tensione
• Applicazioni in corrente alternata o in corrente continua: Alcuni blocchi sono ottimizzati per tipi di corrente specifici

Scegliere sempre morsettiere con valori nominali superiori ai requisiti dell'applicazione di almeno 20% per garantire margini di sicurezza e tenere conto di potenziali modifiche del sistema. Per i valori nominali di corrente, la prassi migliore ampiamente accettata è quella di applicare un margine di sicurezza di 150% della corrente massima prevista dal sistema.

La tensione nominale è influenzata fondamentalmente dalla rigidità dielettrica del materiale isolante e dalle distanze fisiche di separazione, in particolare il passo (distanza tra i terminali da centro a centro) e le distanze di dispersione e di spazio progettate nel blocco.

Compatibilità delle dimensioni dei fili

Le morsettiere sono adatte a specifiche gamme di calibro dei fili:

• Blocchi miniaturizzati: 22-14 AWG
• Blocchi per impieghi medi: 20-10 AWG
• Blocchi per impieghi gravosi: 12-4 AWG o superiore

Assicuratevi che la morsettiera scelta possa contenere in modo sicuro sia i conduttori più piccoli che quelli più grandi del vostro sistema. Considerate la compatibilità dei fili a trefoli rispetto a quelli rigidi e qualsiasi requisito speciale per i conduttori con anima in acciaio o stagnati.

L'inadeguatezza delle dimensioni o del tipo di filo rispetto alle capacità specificate della morsettiera può causare connessioni allentate, un'elevata resistenza di contatto, un funzionamento intermittente o addirittura il completo distacco del filo in caso di sollecitazioni minime.

Tipi di morsettiera (a vite, a molla, IDC, ecc.)

Il metodo di collegamento influisce in modo significativo sui tempi di installazione, sull'affidabilità e sui requisiti di manutenzione:

• A vite: Tradizionale e ampiamente utilizzato; affidabile, ma richiede una coppia di serraggio adeguata. I vantaggi includono un'elevata forza di serraggio e l'idoneità per fili di grandi dimensioni, ma possono allentarsi con le vibrazioni se non sono adeguatamente serrati.
• Morsetto a molla (morsetto a gabbia): Installazione più rapida, resistenza alle vibrazioni, assenza di manutenzione. I morsetti a molla offrono un'eccellente resistenza alle vibrazioni e agli urti, poiché la pressione costante esercitata dalla molla si regola automaticamente per compensare le piccole deformazioni del filo o le variazioni dovute alle fluttuazioni di temperatura.
• Push-in (PIT): Collegamento rapido senza attrezzi, design salvaspazio. I terminali push-in consentono l'inserimento diretto dei fili rigidi o ferrati senza l'ausilio di utensili, offrendo fino a 40% di tempo in meno per l'installazione rispetto ai terminali a molla.
• Spostamento dell'isolamento (IDC): Terminazione rapida senza spelare l'isolamento. La tecnologia IDC elimina la necessità di spellare i fili, riducendo in modo significativo il tempo complessivo dedicato alla preparazione dei fili.
• Connessione a bullone (terminali a vite): Per applicazioni ad alta corrente che richiedono la massima pressione di contatto. Creano una connessione eccezionalmente robusta e sicura, offrendo un'elevata resistenza all'allentamento causato da vibrazioni, urti o sollecitazioni meccaniche.
• Morsettiere innestabili: Caratterizzate da un design modulare con componenti separati di spina e presa, consentono di collegare e scollegare rapidamente interi cablaggi. Ideali per le applicazioni che richiedono una manutenzione frequente o la sostituzione di componenti.

La scelta della tecnologia di collegamento si basa sui requisiti di resistenza alle vibrazioni, affidabilità del collegamento e frequenza di manutenzione dell'applicazione.

Vincoli di spazio e requisiti di montaggio

Lo spazio sul pannello è spesso limitato:

• Considerare il passo (larghezza) della morsettiera: da 3,5 mm a 20 mm.
• Valutare le opzioni di impilamento per i blocchi multilivello (a livello singolo, doppio o triplo).
• Tenere conto degli spazi accessori (parentesi terminali, separatori, ponticelli).
• Piano di espansione e modifiche future
• Considerare l'orientamento e l'accessibilità del cablaggio

Le morsettiere miniaturizzate e micro sono progettate specificamente per essere inserite in armadi stretti o in macchinari compatti, dove le morsettiere di dimensioni standard non sarebbero praticabili. Possono essere montate su profili di guida DIN più piccoli, come la guida NS 15, oltre che sulla guida standard NS 35.

Opzioni di morsettiere specializzate per applicazioni specifiche

Morsetti di terra e PE

Le morsettiere di terra sono caratterizzate da un caratteristico colore verde-giallo e da un design specifico per le connessioni a terra di protezione:

• Spesso includono superfici metalliche più ampie per un migliore contatto elettrico
• Può offrire connessioni dirette metallo-rotaia per una maggiore messa a terra
• Disponibile con funzionalità di test speciali per la verifica della sicurezza

Questi blocchi sono progettati specificamente per fornire un collegamento elettrico sicuro e affidabile da un circuito o da un'apparecchiatura alla terra (earth), in genere collegando meccanicamente ed elettricamente il filo di terra in ingresso alla guida DIN stessa.

Morsettiere con fusibile

Questi incorporano i portafusibili direttamente nella morsettiera:

• Garantire la protezione dei circuiti all'interno del sistema di terminali
• Disponibile per vari tipi di fusibili (vetro, ceramica, automotive)
• Può includere indicatori di fusibili bruciati (spesso a LED).
• Alcuni modelli consentono di sostituire i fusibili senza scollegare i fili.

Il design delle morsettiere con fusibile include spesso una sezione incernierata, una leva girevole o un tappo a vite che consente un facile accesso al fusibile per l'ispezione o la sostituzione.

Morsettiere multilivello

Quando lo spazio è limitato, i progetti a più livelli massimizzano la densità dei collegamenti:

• Doppio livello: Due circuiti indipendenti nello stesso ingombro
• Triplo livello: Tre livelli di connessione per la massima densità
• È possibile combinare diversi tipi di circuito (alimentazione, segnale, terra)
• Considerare l'accessibilità per i test e la manutenzione

Se da un lato i blocchi multilivello offrono chiari vantaggi in termini di densità di connessioni, dall'altro possono introdurre sfide pratiche relative all'accessibilità per il cablaggio dei livelli inferiori e per i successivi test o la risoluzione dei problemi.

Morsetti sezionatori e morsetti a coltello

Per i circuiti che richiedono capacità di isolamento:

• I blocchi di sezionamento a coltello consentono l'interruzione del circuito per i test
• I terminali del punto di prova consentono l'accesso alla misura senza disconnessione
• Le combinazioni di fusibili e sezionatori offrono protezione e isolamento
• Considerare i sistemi a ponte plug-in per la disconnessione raggruppata

Queste morsettiere consentono di interrompere o testare i circuiti elettrici in modo sicuro e conveniente, senza dover rimuovere fisicamente o disturbare il cablaggio collegato. Sono particolarmente importanti nei sistemi di controllo dei processi, nell'automazione industriale e nelle applicazioni di pubblica utilità in cui è necessaria una calibrazione o un test periodico.

Morsettiere per sensori/attuatori

Specializzato nel cablaggio efficiente di sensori e attuatori:

• Forniscono più livelli di potenziale distinti (alimentazione, terra, segnale)
• Spesso presentano profili stretti per un cablaggio ad alta densità
• Può includere indicatori LED per mostrare lo stato del segnale
• Utilizzare elementi con codice colore per una facile identificazione dei potenziali.

Una caratteristica fondamentale del design è la capacità di consolidare più punti di connessione in un unico alloggiamento compatto, ideale per sensori di prossimità a 3 fili, sensori fotoelettrici o piccoli attuatori.

Morsetti di distribuzione dell'alimentazione

Blocco di distribuzione UKK

Progettato per semplificare e centralizzare la distribuzione di energia:

• Caratterizzato da un'elevata capacità di trasporto di corrente
• Può essere dotato di terminali di ingresso doppi per configurazioni di alimentazione ridondanti
• Fornire più punti di uscita per la distribuzione dell'energia
• Minimizzare l'ingombro dei cavi e ridurre i potenziali punti di guasto

Morsetti per termocoppie

Specificamente progettato per i circuiti di misura della temperatura:

• Parti conduttrici interne realizzate con leghe per termocoppie
• Prevenzione dell'introduzione di campi elettromagnetici termici indesiderati nei punti di terminazione
• Può includere connettori per termocoppie miniaturizzati incorporati
• Codificati a colori e contrassegnati con il tipo di termocoppia (K, J, T, ecc.).

Considerazioni ambientali per la scelta della morsettiera

Valori di temperatura e dissipazione del calore

Le morsettiere devono resistere all'ambiente operativo:

• I blocchi standard sono tipicamente classificati per temperature da -30°C a +85°C.
• Varianti per alte temperature disponibili fino a +125°C
• Considerare la generazione di calore dal flusso di corrente
• Tenere conto dell'aumento della temperatura dell'involucro e della ventilazione
• Valutare i materiali plastici per la stabilità alla temperatura

I materiali dell'involucro (in genere poliammidi come la PA66) hanno limiti di temperatura specifici. Se la temperatura di esercizio effettiva supera il limite superiore specificato del materiale, l'involucro in plastica può ammorbidirsi, deformarsi o degradarsi, compromettendo le proprietà di isolamento e la resistenza meccanica.

Resistenza alle vibrazioni

In ambienti con movimento o vibrazioni:

• I terminali a molla offrono una resistenza superiore alle vibrazioni
• Considerare blocchi con funzioni di bloccaggio o design antivibrazioni.
• Valutare le prestazioni storiche in applicazioni simili
• Cercare certificazioni di test di terze parti per le vibrazioni

La scelta della tecnologia di connessione ha un impatto profondo sulla capacità di una morsettiera di resistere alle vibrazioni e agli urti. Le tecnologie basate su molle (morsetto a molla, push-in) offrono generalmente un'eccellente resistenza alle vibrazioni, mentre la tecnologia dei morsetti a vite può essere soggetta ad allentamento, a meno che non sia stata progettata specificamente con caratteristiche antivibranti.

Protezione contro l'umidità e la polvere (valori IP)

Per ambienti difficili:

• Le morsettiere standard offrono un grado di protezione IP20 di base (a prova di dito).
• Sono disponibili varianti speciali per IP67 (tenuta alla polvere e all'acqua).
• Considerate i rivestimenti conformali o i progetti incapsulati per le condizioni estreme
• Valutare la resistenza del materiale a sostanze chimiche o contaminanti specifici.

Sebbene alle singole morsettiere su guida DIN non venga generalmente assegnato un grado di protezione IP (in quanto si tratta di componenti destinati all'installazione all'interno di un involucro protettivo), il grado di protezione IP complessivo dell'involucro è fondamentale per la loro protezione in ambienti umidi o bagnati.

Accessori per morsettiere e componenti complementari

Piastre e staffe terminali

Indispensabile per fissare i gruppi di morsettiere:

• Le staffe terminali impediscono il movimento del blocco sulla guida
• Le piastre divisorie separano i diversi livelli di tensione
• I coperchi terminali proteggono le parti conduttive esposte
• Considerate le opzioni con codice colore per l'organizzazione visiva

Sistemi di marcatura ed etichette

Una chiara identificazione è fondamentale per una manutenzione sicura:

• Marcatori a stampa diretta per un'identificazione permanente
• Porta-marcatori a scatto per un'etichettatura sostituibile
• Sistemi di stampa una tantum per una documentazione coerente
• Considerate i sistemi di marcatura generati da software per le installazioni complesse.

Ponticelli e collegamenti incrociati

Semplificare i collegamenti comuni tra i terminali:

• Ponticelli a passo fisso per blocchi adiacenti
• Ponticelli a passo variabile per connessioni non adiacenti
• Pettini multipolari per il collegamento di più circuiti
• Ponticelli isolati per diversi livelli di tensione

Accessori per i test

Facilitare la verifica e la risoluzione dei problemi del sistema:

• Spine di prova per misurare senza scollegare
• Adattatori di prova per il collegamento degli strumenti
• Moduli con punti di test integrati
• Considerare i requisiti di sicurezza per i test dal vivo

Standard e compatibilità della guida DIN

Tipi di guida DIN

Esistono diversi tipi di guide DIN, la più comune delle quali è la TS35:

• Guida Top Hat (TS35/IEC/EN 60715 - 35×7,5 e 35×15): Il tipo più diffuso a livello globale. Presenta un profilo simmetrico che ricorda un cappello a cilindro ed è largo 35 mm. Disponibile nelle versioni a profondità standard (7,5 mm) e a cappello profondo (15 mm).
• Guida di tipo G (TS32/EN 50035): Ha un profilo asimmetrico e una larghezza tipica di 32 mm. Si utilizza per il montaggio di componenti elettrici più grandi e pesanti.
• Guide di tipo C (EN 50024): Hanno una sezione trasversale a forma di C e sono disponibili in varie altezze (C20, C30, C40, C50). Il loro utilizzo è diminuito con l'affermarsi delle rotaie TS35.
• Guide in miniatura (TS15/EN 50045): Una versione più piccola della guida TS35 con una larghezza di 15 mm, ideale per applicazioni con spazio limitato.

Per evitare problemi di installazione, assicurarsi che le morsettiere siano compatibili con il tipo di guida DIN in uso.

Materiale e finitura delle guide DIN

Le guide DIN sono in genere realizzate con materiali che offrono una buona resistenza meccanica e alla corrosione:

• Acciaio (acciaio al carbonio laminato a freddo): Il più comune, fornisce un'eccellente resistenza e rigidità.
• Alluminio: Più leggero dell'acciaio e con una buona resistenza alla corrosione.
• Acciaio inossidabile: Per ambienti difficili e corrosivi.
• Finiture superficiali: Le rotaie in acciaio hanno solitamente una zincatura protettiva o una passivazione cromata.

Guida passo-passo alla scelta della morsettiera giusta

Determinazione dei requisiti elettrici

Iniziate dalle vostre esigenze elettriche fondamentali:

• Elencare i requisiti di tensione e corrente massima
• Identificare i tipi e le dimensioni dei fili da terminare.
• Determinare la distanza necessaria per l'isolamento della tensione
• Considerare i requisiti speciali (alte temperature, vibrazioni)
• Valutare le esigenze di protezione dei circuiti (con o senza fusibile).

Misurare lo spazio disponibile

Ottimizzare il layout del pannello:

• Misurare la lunghezza della guida DIN disponibile
• Calcolare la quantità e la distanza dei terminali necessari
• Considerare gli accessori e i loro requisiti di spazio
• Consentire un'espansione futura (in genere 20%)
• Verificare lo spazio in profondità del mobile per il passaggio dei fili.

Valutazione dei metodi di connessione

Scegliere la giusta tecnologia di terminazione:

• Valutare il livello di competenza dell'installatore e gli strumenti disponibili
• Considerare la frequenza della manutenzione e l'accessibilità
• Valutare le problematiche legate alle vibrazioni e al movimento
• Valutare il tempo di installazione rispetto all'affidabilità della connessione
• Considerare le condizioni ambientali che influenzano le connessioni

Considerare le esigenze di espansione futura

Pianificare le esigenze di domani:

• Riserva di spazio per ulteriori morsettiere
• Standardizzare i tipi di blocco per la gestione dell'inventario
• Documentate accuratamente per modifiche future
• Considerate i sistemi modulari che si adattano alle modifiche
• Implementare la capacità di riserva per esigenze impreviste

Standard e certificazioni

Le morsettiere devono essere conformi ai vari standard internazionali e regionali:

• Norme IEC: IEC 60947-7-1 (morsettiere standard), IEC 60947-7-2 (morsettiere di terra), IEC 60947-7-3 (morsettiere con fusibili)
• Standard UL: UL 1059 (morsettiere), UL 486A-486B (connettori a filo)
• Norme CSA: Serie CSA C22.2 per i mercati canadesi

Certificazioni chiave da ricercare:

• Marchio CE: Per la conformità allo Spazio Economico Europeo
• Marchio UL Recognized Component (marchio RU): Componente valutato da UL per l'uso in sistemi più grandi.
• Marchio certificato CSA: soddisfa gli standard di sicurezza canadesi.
• Marcature ATEX e IECEx: Per apparecchiature in atmosfere potenzialmente esplosive

Produttori di punta e considerazioni sulla qualità

I principali marchi di morsettiere

Diversi produttori hanno una reputazione di qualità consolidata:

• Contatto Phoenix
• VIOX ELETTRICO
• Wago
• ABB
• Schneider Electric
• Rockwell Automation
• Connettività TE

Certificazioni di qualità da ricercare

Verificare la conformità agli standard pertinenti:

• Approvazioni UL/CSA per installazioni in Nord America
• Certificazioni IEC/EN per applicazioni internazionali
• Certificazioni specifiche per il settore (navale, ferroviario, antideflagrante)
• Certificazioni del sistema di gestione della qualità (ISO 9001)
• Conformità alle norme ambientali (RoHS, REACH)

Considerazioni sui costi e sulla qualità

Bilanciare i vincoli di budget con i requisiti di prestazione:

• Considerare il costo totale di proprietà, non solo il prezzo di acquisto.
• Valutare i risparmi di manodopera derivanti da un'installazione più semplice
• Considerate i costi dei tempi di inattività dovuti a potenziali guasti
• Valutare la disponibilità di ricambi e l'assistenza a lungo termine
• Considerare i vantaggi della standardizzazione tra i progetti

Errori comuni da evitare nella scelta delle morsettiere

Trascurare la caduta di tensione

Lunghe tratte di conduttori piccoli possono creare significative cadute di tensione:

• Calcolo della caduta di tensione per i circuiti critici
• Considerare il sovradimensionamento delle morsettiere per la distribuzione dell'alimentazione
• Utilizzare ponticelli in rame anziché in nichel per una migliore conduttività
• Implementare gruppi di terminali di alimentazione e di controllo separati
• Monitorare la temperatura come indicatore di collegamenti inadeguati

Ignorare la generazione di calore

I problemi termici possono causare guasti prematuri:

• Lasciare uno spazio adeguato tra i blocchi ad alta corrente.
• Considerare i fattori di declassamento per le temperature elevate
• Utilizzare blocchi più grandi per applicazioni ad alta corrente anche quando le dimensioni dei fili consentono di utilizzarne di più piccoli.
• Implementare una ventilazione adeguata intorno ai gruppi di terminali
• Considerare la termografia durante la messa in servizio

Spaziatura e disposizione improprie

L'organizzazione logica previene gli errori:

• Raggruppare i terminali per funzione e livello di tensione
• Utilizzare piastre di separazione tra sistemi di tensione diversi
• Mantenere le distanze minime per un funzionamento sicuro
• Posizionare i blocchi ad alta corrente per minimizzare l'impatto termico sui circuiti sensibili
• Lasciare uno spazio adeguato per la piegatura e l'instradamento del filo.

Considerazioni su manutenzione e sostituzione

Segni di guasto della morsettiera

Osservate gli indicatori di potenziali problemi:

• Scolorimento o fusione dei componenti in plastica
• Collegamenti allentati che richiedono un frequente serraggio
• Segni visibili di arco o di bruciatura
• Fluttuazioni di tensione inspiegabili
• Riscaldamento eccessivo durante il normale funzionamento

Procedure di ispezione

Attuare controlli regolari:

• Verificare la corretta coppia di serraggio dei collegamenti a vite
• Controllare che non vi siano segni di surriscaldamento o scolorimento.
• Confermare il montaggio sicuro su guida DIN
• Ispezionare i punti di ingresso dei fili per verificare che non siano danneggiati
• Testate i collegamenti critici per verificare la caduta di tensione

Opportunità di aggiornamento

Considerare i miglioramenti durante la manutenzione:

• Sostituire i terminali a vite obsoleti con alternative che non richiedono manutenzione
• Implementare il codice colore per migliorare la sicurezza
• Aggiungere punti di test per facilitare la risoluzione dei problemi
• Se necessario, passare a materiali a temperatura più elevata
• Implementare migliori sistemi di etichettatura

Conclusione

La scelta delle giuste morsettiere montate su guida DIN richiede un'attenta considerazione dei requisiti elettrici, delle condizioni ambientali, dei vincoli di spazio e delle esigenze di manutenzione a lungo termine. Valutando metodicamente ogni fattore descritto in questa guida, è possibile progettare sistemi elettrici efficienti e affidabili che funzionino bene per tutto il loro ciclo di vita. Ricordate che l'investimento nella scelta della morsettiera ripaga con una più rapida installazione, una manutenzione ridotta e una maggiore affidabilità del sistema.

Consultate sempre le specifiche del produttore per la vostra applicazione specifica e prendete in considerazione la possibilità di lavorare con fornitori in grado di fornire assistenza tecnica per installazioni complesse. Con il giusto approccio alla scelta delle morsettiere montate su guida DIN, creerete sistemi elettrici non solo funzionali ma anche ottimizzati per prestazioni, sicurezza e manutenzione.

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