Como selecionar blocos de terminais montados em calha DIN

Ao conceber painéis de controlo elétrico e sistemas de automação, o humilde bloco de terminais desempenha um papel crucial na garantia de ligações fiáveis. Mas com inúmeras opções disponíveis, como selecionar blocos de terminais montados em calha DIN que correspondam perfeitamente aos requisitos da sua aplicação pode ser um desafio. Este guia abrangente irá guiá-lo através de tudo o que precisa de saber para tomar decisões informadas para as suas necessidades de ligação eléctrica.

Compreender os blocos de terminais para calhas DIN e as suas aplicações

O que são blocos de terminais para calhas DIN?

Bloco de terminais VIOX

Os blocos de terminais para calhas DIN são conectores eléctricos modulares montados em calhas metálicas normalizadas. Fornecem pontos de ligação seguros para fios em armários eléctricos, criando sistemas de cablagem organizados e acessíveis. Estes componentes servem como pontos de junção onde os condutores podem ser ligados, desligados e organizados de forma sistemática.

O próprio termo "DIN" vem de Deutsche Institut für Normung (Instituto Alemão de Normalização), significando a adesão a um conjunto de normas que tiveram origem na Alemanha durante a década de 1920 e que foram adoptadas a nível mundial a partir da década de 1950.

Aplicações e sectores comuns

Os blocos de terminais montados em calhas DIN são amplamente utilizados em numerosas indústrias:

• Automação industrial e sistemas de controlo
• Sistemas de gestão de edifícios (BMS)
• Equipamento AVAC
• Quadros de distribuição de energia
• Aplicações ferroviárias
• Construção de máquinas
• Sistemas de controlo de processos
• Instalações de energias renováveis
• Telecomunicações
• Setor da energia
• Transporte
• Engenharia marinha e offshore

Principais vantagens dos sistemas de montagem em calha DIN

A popularidade dos sistemas de calhas DIN resulta de várias vantagens:

• Segurança reforçada: Construídos a partir de materiais isolantes robustos, os blocos de terminais proporcionam uma interface segura entre componentes e secções de cablagem, evitando o contacto acidental com peças sob tensão.
• Método de montagem normalizado entre fabricantes
• Fácil instalação e remoção sem ferramentas
• Utilização eficiente do espaço do painel
• Expansão e reconfiguração simplificadas
• Organização e acessibilidade melhoradas
• Redução do tempo de manutenção
• Fiabilidade melhorada com ligações seguras

Factores essenciais a considerar na seleção de blocos de terminais

Valores nominais de tensão e corrente

Uma das primeiras considerações ao selecionar blocos de terminais é a sua capacidade eléctrica:

• Classificação da tensão: Tipicamente de 300V a 1000V
• Corrente nominal (Ampacidade): Normalmente entre 5A e 150A, dependendo do tamanho e da conceção
• Requisitos de proteção contra sobretensões: Para aplicações com picos de tensão
• Aplicações AC vs. DC: Alguns blocos são optimizados para tipos de corrente específicos

Selecione sempre blocos de terminais com classificações que excedam os requisitos da sua aplicação em pelo menos 20% para garantir margens de segurança e ter em conta potenciais alterações do sistema. Para classificações de corrente, uma melhor prática amplamente aceite é aplicar uma margem de segurança de 150% da corrente máxima prevista do sistema.

A tensão nominal é fundamentalmente influenciada pela rigidez dieléctrica do material isolante e pelas distâncias de separação física - especificamente, o passo (espaçamento centro a centro entre terminais) e as distâncias de fuga e folga concebidas no bloco.

Compatibilidade de tamanho de fio

Os blocos de terminais acomodam gamas específicas de bitola de fio:

• Blocos miniatura: 22-14 AWG
• Blocos para serviços médios: 20-10 AWG
• Blocos para serviço pesado: 12-4 AWG ou superior

Certifique-se de que o bloco de terminais selecionado pode suportar com segurança tanto os condutores mais pequenos como os maiores do seu sistema. Considere a compatibilidade entre fios trançados e sólidos e quaisquer requisitos especiais para condutores estanhados ou com ferrolho.

A não correspondência entre o tamanho ou tipo de fio e as capacidades especificadas do bloco de terminais pode levar a ligações soltas, elevada resistência de contacto, funcionamento intermitente ou mesmo a um arrancamento completo do fio sob tensão mínima.

Tipos de blocos de terminais (parafuso, mola, IDC, etc.)

O método de ligação tem um impacto significativo no tempo de instalação, na fiabilidade e nos requisitos de manutenção:

• Tipo parafuso: Tradicional e amplamente utilizado; fiável, mas requer um binário adequado. As vantagens incluem uma força de aperto elevada e a adequação a fios grandes, mas podem soltar-se com a vibração se não forem devidamente apertados.
• Grampo de mola (grampo de gaiola): Instalação mais rápida, resistente a vibrações e sem manutenção. As abraçadeiras de mola oferecem uma excelente resistência a vibrações e choques, uma vez que a pressão constante exercida pela mola se ajusta automaticamente para compensar pequenas deformações do fio ou alterações devidas a flutuações de temperatura.
• Push-in (PIT): Ligação rápida sem ferramentas, design que poupa espaço. Os terminais de encaixe permitem a inserção direta de fios sólidos ou ferrosos sem ferramentas, oferecendo até 40% menos tempo de instalação em comparação com os terminais com mola.
• Deslocação do isolamento (IDC): Terminação rápida sem retirar o isolamento. A tecnologia IDC elimina a necessidade de descascar o fio, reduzindo significativamente o tempo total gasto na preparação do fio.
• Ligação por parafusos (terminais de pernos): Para aplicações de alta corrente que requerem uma pressão de contacto máxima. Estes criam uma ligação excecionalmente robusta e segura, oferecendo uma resistência muito elevada ao afrouxamento causado por vibração, choque ou esforço mecânico.
• Blocos de terminais conectáveis: Apresentam um design modular com componentes de ficha e tomada separados, permitindo que cablagens inteiras sejam rapidamente ligadas e desligadas. Ideal para aplicações que requerem manutenção frequente ou substituição de componentes.

Selecione a tecnologia de ligação com base nos requisitos da sua aplicação em termos de resistência à vibração, fiabilidade da ligação e frequência de manutenção.

Restrições de espaço e requisitos de montagem

O espaço do painel é muitas vezes escasso:

• Considerar o passo (largura) do bloco de terminais - variando de 3,5 mm a 20 mm
• Avaliar as opções de empilhamento para blocos de vários níveis (nível único, nível duplo ou nível triplo)
• Ter em conta o espaço para acessórios (suportes terminais, separadores, jumpers)
• Planear a expansão e as modificações futuras
• Considerar a orientação e a acessibilidade da cablagem

Os bornes miniatura e micro são projetados especificamente para caber em gabinetes apertados ou máquinas compactas, onde os bornes de tamanho padrão seriam impraticáveis. Eles podem ser montados em perfis de trilho DIN menores, como o trilho NS 15, além do trilho padrão NS 35.

Opções de blocos de terminais especializados para aplicações específicas

Blocos de terminais de terra e PE

Os blocos de terminais de terra apresentam uma coloração verde-amarela distintiva e desenhos especializados para ligações à terra de proteção:

• Incluem frequentemente superfícies metálicas maiores para um melhor contacto elétrico
• Pode oferecer ligações diretas metal-carril para uma melhor ligação à terra
• Disponível com capacidades de ensaio especiais para verificação da segurança

Estes blocos são especificamente concebidos para fornecer uma ligação eléctrica segura e fiável de um circuito ou peça de equipamento à terra (terra), normalmente ligando mecânica e eletricamente o fio de terra de entrada à própria calha DIN.

Blocos de terminais com fusíveis

Estes incorporam porta-fusíveis diretamente no bloco de terminais:

• Fornecer proteção do circuito no sistema de terminais
• Disponível para vários tipos de fusíveis (vidro, cerâmica, automóvel)
• Pode incluir indicadores de fusíveis queimados (frequentemente LED)
• Alguns modelos permitem a substituição do fusível sem desligar os fios

A conceção dos blocos de terminais com fusíveis inclui frequentemente uma secção articulada, uma alavanca giratória ou uma tampa de rosca que permite um acesso fácil ao fusível para inspeção ou substituição.

Bornes de vários níveis

Quando o espaço é limitado, os designs de vários níveis maximizam a densidade das ligações:

• Nível duplo: Dois circuitos independentes na mesma área de implantação
• Nível triplo: Três níveis de ligação para uma densidade máxima
• Podem ser combinados diferentes tipos de circuitos (alimentação, sinal, terra)
• Considerar a acessibilidade para ensaios e manutenção

Embora os blocos de vários níveis ofereçam vantagens claras em termos de densidade de ligação, podem também introduzir desafios práticos no que respeita à acessibilidade para a cablagem dos níveis inferiores e para os subsequentes testes ou resolução de problemas.

Blocos de terminais de desconexão e de ponta de faca

Para circuitos que requerem capacidades de isolamento:

• Os blocos de corte de faca permitem a interrupção do circuito para testes
• Os terminais de pontos de teste permitem o acesso à medição sem desconexão
• As combinações de fusíveis e interruptores oferecem proteção e isolamento
• Considerar sistemas de ponte plug-in para desconexão agrupada

Estes blocos de terminais facilitam a interrupção segura e conveniente ou o teste de circuitos eléctricos sem a necessidade de remover fisicamente ou perturbar a cablagem ligada. São particularmente importantes em sistemas de controlo de processos, automação industrial e aplicações de serviços públicos em que é necessário efetuar calibrações ou testes regulares.

Blocos de terminais do sensor/atuador

Especializada para a cablagem eficiente de sensores e actuadores:

• Fornecer vários níveis de potencial distintos (alimentação, terra, sinal)
• Muitas vezes apresentam perfis estreitos para cablagem de alta densidade
• Pode incluir indicadores LED para mostrar o estado do sinal
• Utilizar elementos codificados por cores para uma fácil identificação dos potenciais

Uma caraterística chave do design é a sua capacidade de consolidar vários pontos de ligação num invólucro compacto e único, ideal para sensores de proximidade de 3 fios, sensores fotoeléctricos ou pequenos actuadores.

Bornes de distribuição de energia

Bloco de distribuição UKK

Concebidos para simplificar e centralizar a distribuição de energia:

• Capacidade de transporte de corrente elevada
• Pode ter terminais de entrada dupla para configurações de alimentação redundantes
• Fornecer vários pontos de saída para distribuição de energia
• Minimizar a confusão de cabos e reduzir potenciais pontos de falha

Blocos de terminais de termopar

Especificamente concebido para circuitos de medição de temperatura:

• Peças condutoras internas feitas de ligas de grau de termopar
• Evitar a introdução de campos electromagnéticos térmicos indesejados nos pontos de terminação
• Pode incluir conectores de termopar miniatura incorporados
• Código de cores e marcação do tipo de termopar (K, J, T, etc.)

Considerações ambientais para a seleção de blocos de terminais

Classificações de temperatura e dissipação de calor

Os blocos de terminais devem resistir ao ambiente de funcionamento:

• Blocos padrão tipicamente classificados para -30°C a +85°C
• Variantes de alta temperatura disponíveis até +125°C
• Considerar a produção de calor a partir do fluxo de corrente
• Ter em conta o aumento da temperatura do compartimento e a ventilação
• Avaliar os materiais plásticos quanto à estabilidade da temperatura

Os materiais do invólucro (normalmente poliamidas como a PA66) têm limites de temperatura específicos. Se a temperatura real de funcionamento exceder o limite superior especificado para o material, o invólucro de plástico pode amolecer, deformar-se ou degradar-se, comprometendo as propriedades de isolamento e a resistência mecânica.

Resistência à vibração

Em ambientes com movimento ou vibração:

• Os terminais de mola oferecem uma resistência superior à vibração
• Considerar blocos com caraterísticas de bloqueio ou designs anti-vibração
• Avaliar o desempenho histórico em aplicações semelhantes
• Procure certificações de testes de terceiros para vibrações

A escolha da tecnologia de conexão tem um impacto profundo na capacidade de um bloco de terminais de resistir a vibrações e choques. As tecnologias baseadas em molas (grampo de mola, push-in) oferecem geralmente uma excelente resistência à vibração, enquanto a tecnologia de grampo de parafuso pode ser suscetível de se soltar, a menos que seja especificamente concebida com caraterísticas anti-vibração.

Proteção contra humidade e poeira (classificações IP)

Para ambientes agressivos:

• Os blocos de terminais standard oferecem uma proteção básica IP20 (à prova de dedos)
• Variantes especiais disponíveis para IP67 (à prova de pó e de água)
• Considerar revestimentos isolantes ou concepções encapsuladas para condições extremas
• Avaliar a resistência do material a produtos químicos ou contaminantes específicos

Embora os blocos de terminais individuais para calha DIN não tenham normalmente uma classificação IP (uma vez que são componentes destinados a serem instalados num invólucro de proteção), a classificação IP global do invólucro é fundamental para a sua proteção em ambientes húmidos ou molhados.

Acessórios para blocos de terminais e componentes complementares

Placas de extremidade e suportes

Essencial para a fixação de conjuntos de blocos de terminais:

• Os suportes das extremidades impedem o movimento do bloco na calha
• Placas divisórias separam diferentes níveis de tensão
• As tampas das extremidades protegem as partes condutoras expostas
• Considere opções com códigos de cores para organização visual

Sistemas de marcação e etiquetas

Uma identificação clara é crucial para uma manutenção segura:

• Marcadores de impressão direta para identificação permanente
• Suportes de marcadores de encaixe para rotulagem substituível
• Sistemas de impressão única para uma documentação consistente
• Considerar sistemas de marcação gerados por software para instalações complexas

Jumpers e ligações cruzadas

Simplificar as ligações comuns entre terminais:

• Saltos de passo fixo para blocos adjacentes
• Jumpers de passo variável para ligações não adjacentes
• Pentes de ligação em ponte multipolar para ligação de circuitos múltiplos
• Jumpers isolados para diferentes níveis de tensão

Acessórios de teste

Facilitar a verificação e a resolução de problemas do sistema:

• Fichas de teste para medir sem desligar
• Adaptadores de teste para ligação de instrumentos
• Módulos com pontos de teste incorporados
• Considerar os requisitos de segurança para os ensaios em direto

Normas e compatibilidade de calhas DIN

Tipos de calhas DIN

Existem vários tipos de calhas DIN, sendo a TS35 a mais comum:

• Calha superior (TS35/IEC/EN 60715 - 35×7,5 e 35×15): O tipo mais utilizado a nível mundial. Apresenta um perfil simétrico semelhante a uma cartola e tem 35 mm de largura. Disponível nas versões de profundidade padrão (7,5 mm) e chapéu profundo (15 mm).
• Calha de tipo G (TS32/EN 50035): Tem um perfil assimétrico e tem normalmente 32 mm de largura. Utilizada para a montagem de componentes eléctricos maiores e mais pesados.
• Carris de tipo C (EN 50024): Apresentam uma secção transversal em forma de C e estão disponíveis em várias alturas (C20, C30, C40, C50). A sua utilização tem vindo a diminuir com a predominância das calhas TS35.
• Carris miniatura (TS15/EN 50045): Uma versão mais pequena da calha TS35 com uma largura de 15 mm, ideal para aplicações com espaço limitado.

Certifique-se de que os seus blocos de terminais são compatíveis com o seu tipo específico de calha DIN para evitar problemas de instalação.

Material e acabamento das calhas DIN

As calhas DIN são normalmente fabricadas com materiais que oferecem boa resistência mecânica e resistência à corrosão:

• Aço (aço-carbono laminado a frio): O mais comum, proporciona uma excelente resistência e rigidez.
• Alumínio: Mais leve do que o aço e com boa resistência à corrosão.
• Aço inoxidável: Para ambientes agressivos e corrosivos.
• Acabamentos de superfície: Os carris de aço têm normalmente uma zincagem protetora ou uma passivação de cromato.

Guia passo a passo para selecionar o bloco de terminais correto

Determinação dos requisitos eléctricos

Comece pelas suas necessidades eléctricas fundamentais:

• Lista dos requisitos máximos de tensão e corrente
• Identificar os tipos e tamanhos de fios a serem terminados
• Determinar o espaçamento necessário para o isolamento de tensão
• Considerar requisitos especiais (alta temperatura, vibração)
• Avaliar as necessidades de proteção dos circuitos (com ou sem fusíveis)

Medição do espaço disponível

Optimize a disposição do seu painel:

• Medir o comprimento disponível da calha DIN
• Calcular a quantidade de terminais e o espaçamento necessários
• Considerar os acessórios e as suas necessidades de espaço
• Permitir a expansão futura (normalmente 20%)
• Verificar a folga na profundidade do armário para a passagem dos fios

Avaliação dos métodos de ligação

Escolha a tecnologia de terminação correta:

• Avaliar o nível de competências do instalador e as ferramentas disponíveis
• Considerar a frequência da manutenção e a acessibilidade
• Avaliar os problemas de vibração e movimento
• Pesar o tempo de instalação versus a fiabilidade da ligação
• Ter em conta as condições ambientais que afectam as ligações

Consideração das necessidades futuras de expansão

Planear as necessidades de amanhã:

• Reserva de espaço para blocos de terminais adicionais
• Normalizar os tipos de blocos para a gestão do inventário
• Documentar exaustivamente para futuras modificações
• Considerar sistemas modulares que permitam alterações
• Implementar capacidade de reserva para necessidades inesperadas

Normas e certificações

Os blocos de terminais devem estar em conformidade com várias normas internacionais e regionais:

• Normas IEC: IEC 60947-7-1 (blocos de terminais padrão), IEC 60947-7-2 (blocos de terminais de terra), IEC 60947-7-3 (blocos de terminais com fusíveis)
• Normas UL: UL 1059 (blocos de terminais), UL 486A-486B (conectores de fios)
• Normas CSA: Série CSA C22.2 para os mercados canadianos

Principais certificações a procurar:

• Marcação CE: Para conformidade com o Espaço Económico Europeu
• Marca de Componente Reconhecido UL (marca RU): Componente avaliado pela UL para uso em sistemas maiores
• Marca de certificação CSA: Cumpre as normas de segurança canadianas
• Marcações ATEX e IECEx: Para equipamentos em atmosferas potencialmente explosivas

Principais fabricantes e considerações sobre a qualidade

Marcas líderes de blocos de terminais

Vários fabricantes têm uma reputação de qualidade estabelecida:

• Contacto Phoenix
• VIOX ELECTRIC
• Wago
• ABB
• Schneider Electric
• Automação Rockwell
• Conectividade TE

Certificações de qualidade a procurar

Verificar a conformidade com as normas aplicáveis:

• Aprovações UL/CSA para instalações na América do Norte
• Certificações IEC/EN para aplicações internacionais
• Certificações específicas do sector (marítimo, ferroviário, à prova de explosão)
• Certificações de sistemas de gestão da qualidade (ISO 9001)
• Conformidade com as normas ambientais (RoHS, REACH)

Considerações sobre custo vs. qualidade

Equilibrar as restrições orçamentais com os requisitos de desempenho:

• Considerar o custo total de propriedade, não apenas o preço de compra
• Avaliar a poupança de mão de obra resultante de uma instalação mais fácil
• Ter em conta os custos de inatividade decorrentes de potenciais falhas
• Avaliar a disponibilidade de peças sobresselentes e o apoio a longo prazo
• Considerar os benefícios da normalização em todos os projectos

Erros comuns a evitar na seleção de blocos de terminais

Ignorando a queda de tensão

As extensões longas de condutores pequenos podem criar quedas de tensão significativas:

• Calcular a queda de tensão para circuitos críticos
• Considerar o aumento do tamanho dos blocos de terminais para distribuição de energia
• Utilizar jumpers de cobre em vez de níquel para uma melhor condutividade
• Implementar grupos de terminais de alimentação e de controlo separados
• Monitorizar a temperatura como indicador de ligações deficientes

Ignorar a produção de calor

Os problemas térmicos podem causar uma falha prematura:

• Permitir um espaçamento adequado entre blocos de alta corrente
• Considerar factores de redução para temperaturas elevadas
• Utilizar blocos maiores para aplicações de alta corrente, mesmo quando o tamanho do fio permite blocos mais pequenos
• Implementar uma ventilação adequada à volta dos grupos de terminais
• Considerar a imagem térmica durante a colocação em funcionamento

Espaçamento e disposição inadequados

A organização lógica evita erros:

• Agrupar os terminais por função e nível de tensão
• Utilizar placas separadoras entre sistemas de tensão diferentes
• Manter as distâncias mínimas para um funcionamento seguro
• Posicionar blocos de alta corrente para minimizar o impacto térmico em circuitos sensíveis
• Deixar espaço suficiente para a dobragem e o encaminhamento do fio

Considerações sobre manutenção e substituição

Sinais de falha do bloco de terminais

Esteja atento a indicadores de potenciais problemas:

• Descoloração ou fusão de componentes de plástico
• Ligações soltas que requerem reapertos frequentes
• Marcas visíveis de arco ou queimadura
• Flutuações de tensão inexplicáveis
• Aquecimento excessivo durante o funcionamento normal

Procedimentos de inspeção

Efetuar controlos regulares:

• Verificar o binário correto das ligações roscadas
• Verificar se há sinais de sobreaquecimento ou descoloração
• Confirmar a montagem segura na calha DIN
• Inspecionar os pontos de entrada dos fios quanto a danos
• Testar as ligações críticas quanto à queda de tensão

Oportunidades de atualização

Considerar melhorias durante a manutenção:

• Substituir os terminais de parafuso envelhecidos por alternativas isentas de manutenção
• Implementar um código de cores para melhorar a segurança
• Adicionar pontos de teste para facilitar a resolução de problemas
• Atualização para materiais de temperatura mais elevada, se necessário
• Implementar melhores sistemas de rotulagem

Conclusão

A seleção dos blocos de terminais montados em trilho DIN corretos envolve a consideração cuidadosa dos requisitos elétricos, condições ambientais, restrições de espaço e necessidades de manutenção a longo prazo. Ao avaliar metodicamente cada fator descrito neste guia, é possível projetar sistemas elétricos eficientes e confiáveis que funcionem bem durante todo o seu ciclo de vida. Lembre-se de que investir tempo na seleção adequada de blocos de terminais paga dividendos através de uma instalação mais rápida, manutenção reduzida e maior fiabilidade do sistema.

Consulte sempre as especificações do fabricante para a sua aplicação específica e considere trabalhar com fornecedores que possam fornecer suporte técnico para instalações complexas. Com a abordagem correta de como selecionar blocos de terminais montados em trilho DIN, você criará sistemas elétricos que não são apenas funcionais, mas também otimizados para desempenho, segurança e facilidade de manutenção.

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