電気制御盤やオートメーションシステムを設計する際、信頼性の高い接続を確保するために重要な役割を果たすのが端子台です。しかし、無数のオプションがあるため、アプリケーションの要件に完全に一致するDINレールマウント端子台を選択する方法は難しい場合があります。この包括的なガイドでは、電気接続のニーズについて十分な情報を得た上で決定するために必要なすべてを説明します。
DINレール端子台とその用途
DINレール端子台とは?
DINレール端子台は、標準化された金属レールに取付けられたモジュラー電気コネクタです。電気エンクロージャ内の配線に安全な接続ポイントを提供し、整理されたアクセス可能な配線システムを構築します。これらのコンポーネントは、導線を接続、切断、および体系的に整理することができるジャンクションポイントとして機能します。
DIN」という言葉自体は、Deutsche Institut für Normung(ドイツ標準化協会)に由来し、1920年代にドイツで生まれ、1950年代以降に世界的に採用されるようになった一連の規格への準拠を意味する。
一般的な用途と産業
DINレールに取り付けられた端子台は、多くの産業で幅広く使用されています:
- 産業オートメーションと制御システム
- ビル管理システム(BMS)
- HVAC機器
- 配電盤
- 鉄道アプリケーション
- 機械製造
- プロセス制御システム
- 再生可能エネルギー設備
- 電気通信
- エネルギー部門
- 交通
- 海洋・オフショア・エンジニアリング
DINレール取付けシステムの主な利点
DINレールシステムの人気は、いくつかの利点に起因する:
- 安全性の向上:堅牢な絶縁材料で構成された端子台は、部品と配線部の間に安全なインターフェイスを提供し、活線部品との偶発的な接触を防止します。
- メーカー間で標準化された取り付け方法
- 工具なしで簡単に取り付け、取り外しが可能
- パネルスペースの有効利用
- 拡張と再構成の簡素化
- 組織とアクセシビリティの強化
- メンテナンス時間の短縮
- セキュアな接続による信頼性の向上
ターミナルブロックを選択する際に考慮すべき重要な要素
定格電圧および定格電流
端子台を選択する際に最初に考慮しなければならないのは、その電気容量である:
- 定格電圧:通常300Vから1000V
- 定格電流(Ampacity):サイズと設計により、一般的に5A~150A
- サージ保護要件:電圧スパイクのあるアプリケーション用
- ACアプリケーションとDCアプリケーション:一部のブロックは特定の電流タイプに最適化されています。
安全マージンを確保し、システムの潜在的な変化を考慮するために、必ずアプリケーションの要件を少なくとも20%上回る定格の端子台を選択してください。電流定格については、広く受け入れられているベストプラクティスは、システムの予想最大電流の150%の安全マージンを適用することです。
定格電圧は、基本的に絶縁材料の絶縁耐力と物理的な分離距離、具体的にはピッチ(端子間の中心間間隔)とブロックに設計された沿面距離とクリアランス距離に影響されます。
ワイヤーサイズ適合性
端子台は、特定のワイヤーゲージ範囲に対応しています:
- ミニチュア・ブロック:22-14 AWG
- 中型ブロック:20-10 AWG
- 頑丈なブロック:12-4AWG以上
選択した端子台が、システムの最小導体と最大導体の両方を確実に保持できることを確認してください。撚り線と単線の互換性、およびフェルール導線または錫メッキ導線の特別な要件を考慮してください。
電線のサイズや種類を端子台の指定機能とミスマッチさせると、接続が緩くなったり、接触抵抗が高くなったり、断続的に動作したり、あるいは最小限のストレスで電線が完全に抜けたりすることがあります。
端子台タイプ(スクリュー、スプリング、IDCなど)
接続方法は、設置時間、信頼性、メンテナンス要件に大きく影響する:
- スクリュータイプ:信頼性は高いが、適切なトルクが必要。クランプ力が高く、太いワイヤーに適しているなどの利点があるが、適切なトルクで締めないと振動で緩むことがある。
- スプリングクランプ(ケージクランプ):より迅速な取り付け、耐振動性、メンテナンスフリー。スプリングクランプは振動や衝撃に強く、スプリングによる一定の圧力がワイヤーのわずかな変形や温度変化による変化を自動的に補正します。
- プッシュイン(PIT):工具不要のクイック接続、省スペース設計。プッシュイン端子は、ソリッドまたはフェルール線を工具なしで直接挿入でき、スプリング式端子と比較して最大40%の設置時間短縮を実現します。
- 絶縁変位(IDC):絶縁被覆を剥かずに高速終端。IDCテクノロジーは、ワイヤーストリップの必要性をなくし、ワイヤー準備に費やす全体的な時間を大幅に削減します。
- ボルト接続(スタッド端子):最大接触圧力を必要とする大電流アプリケーション用。極めて堅牢で確実な接続を実現し、振動、衝撃、機械的ストレスによる緩みに対して非常に高い耐性を発揮します。
- プラグ式ターミナルブロック:プラグとソケットが分離したモジュール設計で、ワイヤーハーネス全体をすばやく着脱できます。頻繁なメンテナンスや部品交換が必要なアプリケーションに最適です。
耐振動性、接続信頼性、メンテナンス頻度など、アプリケーションの要件に基づいて接続技術を選択します。
スペースの制約と取り付け条件
パネルのスペースはしばしば限られている:
- 端子台のピッチ(幅)を考慮 - 3.5mmから20mmの範囲
- マルチレベルブロックのスタッキングオプションを評価する(シングルレベル、デュアルレベル、トリプルレベル)
- 付属スペース(エンドブラケット、セパレーター、ジャンパー)を考慮する。
- 拡張と将来の改造計画
- 配線の向きとアクセス性を考慮する
ミニチュアおよびマイクロ端子台は、標準サイズの端子台では実用的でないような狭いエンクロージャやコンパクトな機械に適合するように特別に設計されています。これらは、標準のNS 35レールだけでなく、NS 15レールなどの小型のDINレールにも取り付けることができます。
特定用途向け端子台オプション
アースおよびPE端子ブロック
アース端子台は、特徴的な緑黄色で、保護アース接続用に特化した設計になっています:
- 多くの場合、より良い電気的接触のために、より大きな金属表面を含む
- 接地を強化するため、金属とレールを直接接続することができる。
- 安全性検証のための特別なテスト機能を利用可能
これらのブロックは、回路または機器から接地(アース)への安全で信頼性の高い電気接続を提供するために特別に設計されており、通常は、入力アース線をDINレール自体に機械的および電気的に接続します。
ヒューズ付き端子台
これらは端子台に直接ヒューズホルダーを組み込んでいる:
- ターミナルシステム内の回路保護
- 様々なタイプのヒューズに使用可能(ガラス、セラミック、自動車用)
- ヒューズ切れインジケータ(多くの場合LED)を含むことがある
- 配線を外さずにヒューズを交換できる設計もある
ヒューズ付き端子台の設計には、点検や交換のためにヒューズに簡単にアクセスできるヒンジ部、回転レバー、またはネジキャップが含まれていることが多い。
マルチレベル端子台
スペースが限られている場合、マルチレベル・デザインは接続密度を最大化する:
- ダブルレベル:同じフットプリントで2つの独立した回路
- トリプルレベル:最大密度を実現する3段階の接続レベル
- 異なる回路タイプの組み合わせが可能(電源、信号、グランド)
- テストとメンテナンスのためのアクセシビリティを考慮する
多階層ブロックは、接続密度の点で明確な利点がある一方で、下層の配線や、その後のテストやトラブルシューティングのためのアクセシビリティに関する実際的な課題が生じる可能性がある。
ディスコネクトおよびナイフエッジ端子台
絶縁機能を必要とする回路用:
- ナイフディスコネクトブロックにより、テストのための回路遮断が可能
- テストポイント端子により、切断することなく測定にアクセス可能
- ヒューズとディスコネクトの組み合わせによる保護と絶縁
- グループ切断のためのプラグイン・ブリッジ・システムの検討
これらの端子台は、接続されている配線を物理的に取り外したり、邪魔したりすることなく、電気回路の安全で便利な中断またはテストを容易にします。この端子台は、定期的な校正やテストが必要なプロセス制御システム、産業用オートメーション、およびユーティリティアプリケーションで特に重要です。
センサー/アクチュエーター端子台
センサーやアクチュエーターの効率的な配線に特化:
- 複数の異なる電位レベル(電源、グランド、信号)を提供
- 多くの場合、高密度配線用の細いプロファイルを備えている。
- 信号の状態を示すLEDインジケータを含む場合がある
- 電位を簡単に識別するために、色分けされたエレメントを使用する。
主な設計上の特徴は、コンパクトな単一ハウジング内に複数の接続ポイントを集約できることで、3線式近接センサー、光電センサー、小型アクチュエーターに最適です。
配電端子台
配電の簡素化と集中化を目的とした設計:
- 高い通電容量が特徴
- 冗長電源セットアップ用のデュアル入力端子を備えている場合があります。
- 電力を分配するための複数の出力ポイントを提供する
- 配線の乱れを最小限に抑え、潜在的な故障箇所を減らす
熱電対端子台
特に温度測定回路用に設計されている:
- 熱電対グレードの合金を使用した内部導電部品
- 終端部での不要な熱起電力の発生を防ぐ
- ミニチュア熱電対コネクタを内蔵している場合があります。
- 色分けされ、熱電対のタイプ(K、J、Tなど)が表示されている。
端子台選択のための環境に関する考慮事項
温度定格と放熱
端子台は使用環境に耐えなければならない:
- 標準ブロックの定格は通常-30°C~+85°C
- 最高+125°Cまで対応可能な高温用バリエーション
- 電流の流れによる発熱を考慮する
- エンクロージャーの温度上昇と換気を考慮する
- プラスチック材料の温度安定性を評価する
ハウジング材料(一般的にはPA66のようなポリアミド)には特定の温度限界があります。実際の使用温度が材料の指定上限を超えると、プラスチック・ハウジングが軟化、変形、劣化し、絶縁特性と機械的強度が損なわれる可能性があります。
耐振動性
動きや振動のある環境:
- スプリングクランプ端子は耐振動性に優れる
- ロック機能付きブロックや防振設計のブロックを検討する
- 類似のアプリケーションにおける過去の実績を評価する
- 振動に関する第三者試験認証を探す
接続技術の選択は、振動や衝撃に耐える端子台の能力に大きな影響を与えます。スプリングベースの技術(スプリングクランプ、プッシュイン)は、一般的に優れた耐振動性を提供しますが、ネジクランプ技術は、特に防振機能で設計されていない限り、緩みやすい場合があります。
湿気とほこりに対する保護(IP定格)
過酷な環境用:
- 標準端子台は、基本的な保護等級IP20(フィンガーセーフ)です。
- IP67(防塵・防水)に対応した特別仕様もございます。
- 過酷な条件下では、コンフォーマルコーティングまたはカプセル化設計を考慮すること。
- 特定の化学物質や汚染物質に対する材料の耐性を評価する。
通常、個々のDINレール端子台自体にIP定格は割り当てられていませんが(保護エンクロージャ内に設置するコンポーネントであるため)、エンクロージャの全体的なIP定格は、多湿または湿潤環境での保護にとって重要です。
端子台アクセサリーと補完部品
エンドプレートとブラケット
端子台アセンブリの固定に不可欠:
- エンドブラケットがレール上でのブロックの移動を防止
- 異なる電圧レベルを分離する仕切り板
- 露出した導電部分を保護するエンドカバー
- 視覚的に整理するための色分けオプションを検討する
マーキング・システムとラベル
安全なメンテナンスのためには、明確な識別が極めて重要である:
- 永久的な識別のためのダイレクトプリントマーカー
- 交換可能なラベリング用スナップインマーカーキャリア
- 一貫したドキュメンテーションのためのプリントワンスシステム
- 複雑な設備には、ソフトウェアによるマーキングシステムを検討する。
ジャンパーとクロスコネクト
端子間の共通接続の簡素化:
- 隣接ブロック用固定ピッチジャンパー
- 非隣接接続用可変ピッチジャンパー
- 複数の回路を接続するための多極ジャンパーコーム
- 異なる電圧レベル用の絶縁ジャンパー
テスト用アクセサリー
システムの検証とトラブルシューティングを促進する:
- 接続を外さずに測定できるテストプラグ
- 計測器接続用テストアダプター
- テストポイント内蔵モジュール
- ライブテストの安全要件を検討する
DINレール規格と互換性
DINレールタイプ
DINレールにはいくつかの種類があり、TS35が最も一般的である:
- トップハット・レール(TS35/IEC/EN 60715 - 35×7.5および35×15):世界的に最も普及しているタイプ。トップハットに似た左右対称のプロフィールが特徴で、幅は35mm。標準深さ(7.5mm)とディープハット(15mm)タイプがある。
- Gタイプレール(TS32/EN 50035):非対称の形状で、幅は通常32mm。大きくて重い電気部品の取り付けに使用される。
- Cタイプレール(EN 50024):C型の断面が特徴で、様々な高さ(C20、C30、C40、C50)がある。TS35レールが主流となり、使用量は減少している。
- ミニチュア・レール(TS15/EN 50045):幅15mmのTS35レールの小型バージョンで、スペースが限られたアプリケーションに最適です。
取り付けの問題を避けるため、端子台が特定のDINレールタイプと互換性があることを確認してください。
DINレールの材質と仕上げ
DINレールは通常、機械的強度と耐食性に優れた材料で製造されています:
- スチール(冷間圧延炭素鋼):最も一般的で、優れた強度と剛性を持つ。
- アルミニウム:スチールより軽く、耐食性に優れる。
- ステンレス鋼:過酷な腐食環境用。
- 表面仕上げ:スチール・レールには通常、保護亜鉛メッキまたはクロメート不動態化処理が施されている。
正しい端子台を選ぶためのステップバイステップガイド
電気的要件の決定
基本的な電気の必要性から始めましょう:
- 最大電圧と最大電流の要件
- 終端するワイヤーのタイプとサイズを特定する
- 電圧絶縁に必要な間隔を決定する
- 特別な要件を考慮する(高温、振動)
- 回路保護の必要性を評価する(ヒューズ付きまたはヒューズなし)
空きスペースの測定
パネルレイアウトを最適化する:
- 使用可能なDINレールの長さを測定
- 必要な端子の数と間隔を計算する
- アクセサリーと必要なスペースを考慮する
- 将来の拡張が可能(通常20%)
- 配線用のキャビネットの奥行きのクリアランスを確認する
接続方法の評価
適切な終端技術を選択する:
- インストーラのスキルレベルと利用可能なツールを評価する
- メンテナンスの頻度とアクセス性を考慮する
- 振動と移動に関する懸念の評価
- 設置時間と接続の信頼性の比較
- 接続に影響する環境条件を考慮する
将来の拡張ニーズを考慮する
明日の要求を計画する:
- 端子台を追加するためのスペースを確保する
- 在庫管理のためのブロックタイプの標準化
- 将来の修正に備え、徹底的に記録する
- 変更に対応できるモジュラーシステムを検討する
- 不測の事態に備えた予備能力の導入
規格と認証
端子台は、さまざまな国際規格や地域規格に適合していなければならない:
- IEC規格IEC 60947-7-1(標準端子台)、IEC 60947-7-2(接地端子台)、IEC 60947-7-3(ヒューズ端子台)
- UL規格UL 1059 (端子台)、UL 486A-486B (ワイヤコネクタ)
- CSA規格カナダ市場向けCSA C22.2シリーズ
主な認定資格
- CEマーキング:欧州経済地域対応
- ULレコグナイズド・コンポーネント・マーク(RUマーク):ULが大型システムでの使用を評価した部品
- CSA認証マーク:カナダの安全規格に適合
- ATEXおよびIECExマーキング:爆発の危険性のある雰囲気の機器用
トップメーカーと品質への配慮
主要端子台ブランド
いくつかのメーカーは、品質に対する評判を確立している:
- フエニックス・コンタクト
- VIOX ELECTRIC
- 和合
- ABB
- シュナイダーエレクトリック
- ロックウェル・オートメーション
- TEコネクティビティ
探すべき品質認証
関連規格への準拠を検証する:
- 北米向けUL/CSA認証
- 国際的なアプリケーションのためのIEC/EN認証
- 業界固有の認証(船舶、鉄道、防爆)
- 品質マネジメントシステム認証(ISO 9001)
- 環境基準対応(RoHS、REACH)
コストと品質の比較
予算の制約と性能要件のバランスをとる:
- 購入価格だけでなく、総所有コストを考える
- より簡単な設置による省力化を評価
- 潜在的な故障によるダウンタイムコストを考慮する
- スペアパーツの入手可能性と長期サポートの評価
- プロジェクト間の標準化の利点を考慮する
ターミナルブロックの選択でよくある間違い
電圧降下の見落とし
小さな導体を長く引き回すと、大きな電圧降下が生じることがある:
- 重要回路の電圧降下の計算
- 配電用端子台のサイズアップを検討する
- 導電性を高めるため、ニッケルの代わりに銅ジャンパーを使用する。
- 電源端子と制御端子グループを分離
- 接続不良の指標として温度を監視する
発熱を無視する
熱の問題は早期故障の原因となる:
- 大電流ブロック間に十分な間隔を取る
- 高温時のディレーティング係数を考慮する
- 大電流用途では、電線サイズに余裕がある場合でも、より大きなブロックを使用する。
- ターミナル・グループ周辺の適切な換気
- 試運転時の赤外線サーモグラフィの検討
不適切な間隔と配置
論理的な構成がエラーを防ぐ:
- 機能別、電圧レベル別に端子をグループ化
- 異なる電圧系統間ではセパレータ・プレートを使用する
- 安全運転のための最小クリアランスを維持する
- 大電流ブロックを配置し、繊細な回路への熱影響を最小限に抑える
- ワイヤーの折り曲げと配線のために十分なスペースを確保すること
メンテナンスと交換に関する考慮事項
端子台故障の兆候
潜在的な問題を示す指標に注意する:
- プラスチック部品の変色または溶融
- 接続が緩く、頻繁に締め直しが必要
- 目に見えるアーク放電またはバーニングマーク
- 原因不明の電圧変動
- 通常運転時の過度の加熱
検査手順
定期的なチェックを実施する:
- ねじ接続の適切なトルクを確認する
- 過熱や変色の兆候がないか確認する
- DINレールへの確実な取り付けを確認
- ワイヤーの挿入口に損傷がないか点検する
- 重要な接続部の電圧降下をテストする
アップグレードの機会
メンテナンス時に改善を検討する:
- 老朽化したスクリューターミナルをメンテナンスフリーの代替品に交換
- 安全性向上のための色分け
- トラブルシューティングを容易にするテストポイントの追加
- 適切であれば、より高温の材料にアップグレードする
- より良いラベリングシステムの導入
結論
適切なDINレール取付け式端子台を選択するには、電気的要件、環境条件、スペースの制約、および長期的なメンテナンスの必要性を慎重に考慮する必要があります。このガイドに概説されている各要因を体系的に評価することで、ライフサイクル全体にわたって優れた性能を発揮する効率的で信頼性の高い電気システムを設計できます。適切な端子台選定のために時間を投資することは、迅速な設置、メンテナンスの削減、およびシステムの信頼性の向上を通じて利益をもたらすことを忘れないでください。
また、複雑な設置のための技術サポートを提供できるサプライヤと協力することを検討してください。DINレール取付け式端子台の選択方法について正しいアプローチを行えば、機能的であるだけでなく、性能、安全性、保守性も最適化された電気システムを構築できます。