При выборе клеммных блоков для вашего электротехнического проекта, понимание шага клеммной колодки имеет важное значение для правильного выбора. Шаг, измеряемый как расстояние от центра до центра между соседними полюсами клемм, напрямую влияет на совместимость проводов, пропускную способность по току, плотность панели и соответствие требованиям безопасности. Независимо от того, разрабатываете ли вы компактные компоновки печатных плат или промышленные системы распределения электроэнергии, выбор правильного шага обеспечивает надежные соединения и оптимальное использование пространства.
В этом всеобъемлющем руководстве объясняются спецификации шага клеммных блоков от 2,54 мм до 10 мм, предоставляя технические знания, необходимые для выбора идеального расстояния для вашего применения.
Что такое шаг клеммной колодки?
Шаг клеммной колодки относится к расстоянию от центра до центра между соседними клеммами, измеряемому в миллиметрах. Эта фундаментальная спецификация определяет физическое расстояние между точками подключения и неразрывно связана с электрическими характеристиками и механической конструкцией клеммной колодки.
Чтобы измерить шаг, определите осевую линию проводящего элемента одной клеммы и измерьте расстояние до осевой линии следующей клеммы. Это стандартизированное измерение обеспечивает совместимость между производителями и помогает инженерам точно планировать компоновку панелей.
Размер шага не является произвольным. Он тщательно рассчитывается на основе требований электробезопасности, определенных в стандартах IEC 60947-1 и IEC 60947-7-1, в частности, минимального зазора (расстояния по воздуху) и пути утечки (расстояния по поверхности), необходимых для номинального напряжения и степени загрязнения среды установки.
Почему важен шаг клеммной колодки
Выбор подходящего шага влияет на несколько критических факторов:
Электробезопасность: Больший шаг обеспечивает большее расстояние между клеммами по зазору и пути утечки, предотвращая электрическую дугу и перекрытие при более высоких напряжениях. IEC 60947-1 определяет минимальные требования к расстоянию на основе номинального напряжения изоляции (Ui) и номинального импульсного выдерживаемого напряжения (Uimp).
Пропускная способность по калибру проводов: Размер шага напрямую коррелирует с максимальным диаметром провода, который может принять клемма. Клеммы с меньшим шагом (2,54 мм-3,81 мм) подходят для проводов сигнального уровня (26-18 AWG), а клеммы с большим шагом (7,5 мм-10 мм) - для силовых проводников (12-6 AWG).
Плотность панели: Меньший шаг позволяет разместить больше точек подключения на линейный дюйм, что максимизирует эффективность использования пространства в компактных панелях управления и узлах печатных плат. Однако это необходимо сопоставлять с электрическими требованиями и удобством установки.
Текущий рейтинг: Хотя сам по себе шаг не определяет пропускную способность по току, он влияет на рассеивание тепла. Клеммы с большим шагом обычно обеспечивают лучшую тепловую производительность для применений с высоким током.
Удобство установки: Достаточный шаг облегчает вставку проводов, доступ к винтовым клеммам и выполнение полевого обслуживания, что особенно важно при работе с громоздкими изолированными проводниками или в тесных корпусах.
Стандартные размеры шага клеммных блоков
В отрасли стандартизировано несколько общих измерений шага, каждое из которых оптимизировано для определенных диапазонов применения. Понимание этих стандартных размеров помогает быстро определить подходящие варианты и поддерживать совместимость с существующей инфраструктурой.
Шаг 2,54 мм (0,1 дюйма)
Общие приложения: Клеммные блоки, устанавливаемые на печатной плате, соединения сигнального уровня, цепи управления низким напряжением, бытовая электроника
Диапазон калибров проводов: от 26 AWG до 18 AWG (от 0,13 мм² до 0,82 мм²)
Типичные рейтинги: 12-16A, 150-300V
Ключевые характеристики: Шаг 2,54 мм (100 мил) соответствует стандартному расстоянию между сквозными компонентами и прототипными макетными платами, что делает его идеальным для конструкций печатных плат. Эти компактные клеммы максимизируют плотность соединений, но ограничены меньшими калибрами проводов и более низкими уровнями мощности. Небольшое расстояние требует тщательного внимания к изоляции и прокладке проводов для предотвращения коротких замыканий.
Лучшее для: Проекты Arduino, макетные платы, подключения датчиков, распределение сигналов, маломощные приложения постоянного тока
Шаг 3,5 мм
Общие приложения: Промышленные панели управления, соединения ввода-вывода ПЛК, автоматизация зданий, программируемые контроллеры
Диапазон калибров проводов: от 24 AWG до 16 AWG (от 0,25 мм² до 1,5 мм²)
Типичные рейтинги: 15-20A, 250-400V
Ключевые характеристики: Шаг 3,5 мм обеспечивает баланс между эффективностью использования пространства и обработкой мощности. Он широко используется в европейском промышленном оборудовании и обеспечивает хорошую производительность как для сигнальных, так и для умеренных силовых цепей. Расстояние позволяет использовать наконечники-гильзы, которые обычно используются в европейских установках.
Лучшее для: Центры управления двигателями, системы HVAC, системы управления зданиями, релейные панели, распределение умеренного тока
Шаг 3,81 мм (0,15 дюйма)
Общие приложения: Клеммные блоки печатных плат в промышленном оборудовании, источниках питания, измерительных приборах
Диапазон калибров проводов: от 22 AWG до 14 AWG (от 0,34 мм² до 2,08 мм²)
Типичные рейтинги: 15-20A, 300V
Ключевые характеристики: Этот шаг на основе дюймов (150 мил) обеспечивает немного большее расстояние, чем 3,5 мм, и преобладает в североамериканских конструкциях. Он обеспечивает улучшенный доступ к проводам по сравнению с 2,54 мм, сохраняя при этом относительно высокую плотность соединений.
Лучшее для: Клеммы источника питания, промышленные узлы печатных плат, импульсные источники питания, соединения драйверов светодиодов
Шаг 5,0 мм
Общие приложения: Клеммные блоки DIN-рейки, промышленная автоматизация, распределительные панели, полевая проводка
Диапазон калибров проводов: от 22 AWG до 12 AWG (от 0,34 мм² до 3,31 мм²)
Типичные рейтинги: 20-32A, 300-600V
Ключевые характеристики: Шаг 5,0 мм является одним из самых универсальных и широко используемых размеров в промышленных применениях. Он обеспечивает отличный баланс между плотностью и обработкой мощности, вмещая широкий диапазон размеров проводов. Расстояние обеспечивает удобную вставку проводов и обеспечивает достаточное расстояние утечки для систем 300-600 В.
Лучшее для: Автоматизация производства, управление машинами, блоки распределения питания, системы управления процессами, общая промышленная проводка
Шаг 5,08 мм (0,2 дюйма)
Общие приложения: Сильноточные соединения печатных плат, силовая электроника, промышленное оборудование
Диапазон калибров проводов: от 22 AWG до 10 AWG (от 0,34 мм² до 5,26 мм²)
Типичные рейтинги: 25-30A, 300-600V
Ключевые характеристики: Аналогичный 5,0 мм, но основанный на имперских измерениях (200 мил), этот шаг распространен в североамериканской промышленной электронике. Немного большее расстояние по сравнению с 5,0 мм может вместить провода большего калибра.
Лучшее для: Приводы двигателей, оборудование для преобразования энергии, мощные приложения для печатных плат, промышленные системы управления
Шаг 7,5 мм
Общие приложения: Распределение питания, клеммы двигателей, высоковольтное оборудование, цепи питания
Диапазон калибров проводов: от 18 AWG до 10 AWG (от 0,82 мм² до 5,26 мм²), некоторые модели до 4 мм²
Типичные рейтинги: 30-50A, 600-800V
Ключевые характеристики: Шаг 7,5 мм поддерживает приложения с более высоким напряжением, обеспечивая большее расстояние по зазору и пути утечки. Это расстояние позволяет удобно устанавливать более крупные проводники и обеспечивает лучшее рассеивание тепла для более высоких токовых нагрузок.
Лучшее для: Центры управления двигателями, распределение цепей ответвления, трехфазные системы питания, промышленное оборудование, силовые соединения HVAC
Шаг 7,62 мм (0,3 дюйма)
Общие приложения: Мощные соединения печатных плат, распределение питания, тяжелое промышленное оборудование
Диапазон калибров проводов: от 16 AWG до 10 AWG (от 1,31 мм² до 5,26 мм²)
Типичные рейтинги: 30-40A, 600V
Ключевые характеристики: Этот шаг на основе дюймов (300 мил) используется там, где требуются как высокая пропускная способность по току, так и монтаж на печатную плату. Больший шаг обеспечивает отличный доступ для установки и обслуживания.
Лучшее для: Выходы источников питания, подключения приводов двигателей, промышленная силовая электроника, мощные панели управления
10 мм шаг
Общие приложения: Распределение больших токов, основные силовые линии, подключения больших двигателей, сервисные панели
Диапазон калибров проводов: 16 AWG до 6 AWG (1,31 мм² до 13,3 мм²), некоторые модели до 6 мм²
Типичные рейтинги: 40-76A, 600-1000V
Ключевые характеристики: Самый большой распространенный размер шага, клеммы 10 мм предназначены для требовательных силовых применений. Большой шаг обеспечивает максимальный зазор для безопасности высокого напряжения, отличное рассеивание тепла и легкий доступ для больших проводников. Эти блоки часто оснащены улучшенными зажимными механизмами для надежной фиксации проводов большого сечения.
Лучшее для: Основное распределение электроэнергии, вводное оборудование, пускатели больших двигателей, соединения распределительных устройств, высоковольтные промышленные системы
Как выбрать правильный шаг клеммной колодки
Выбор оптимального шага требует балансировки множества технических и практических соображений. Используйте этот систематический подход для принятия обоснованных решений:
Шаг 1: Определите требования к сечению провода
Начните с определения сечения провода (AWG или мм²), который вы будете подключать. Это определяется:
- Ток нагрузки: Рассчитайте максимальный ток на цепь
- Падение напряжения: Учитывайте длину цепи и допустимое падение напряжения
- Требования NEC/местных норм: Соблюдайте минимальные требования к размеру провода
- Физические ограничения: Учитывайте прокладку проводов и радиус изгиба
Практическое правило: Выберите шаг, который попадает в указанный производителем диапазон проводов. Принудительное введение провода увеличенного размера в клеммы с малым шагом повреждает проводник и создает плохое соединение. И наоборот, использование провода меньшего размера в больших клеммах может не обеспечить надежного зажима.
Шаг 2: Проверьте номинальные значения напряжения и тока
Сопоставьте электрические характеристики клеммной колодки с вашим применением:
Номинальное напряжение: Убедитесь, что номинальное напряжение изоляции (Ui) клеммной колодки превышает напряжение вашей цепи с достаточным запасом безопасности. Для цепей 120 В используйте блоки, рассчитанные как минимум на 300 В. Для трехфазных систем 480 В укажите блоки, рассчитанные на 600 В.
Текущий рейтинг: Проверьте номинальный ток клеммы при вашей рабочей температуре. Обратите внимание, что номинальные значения обычно указываются при температуре окружающей среды 20°C (68°F). Более высокие температуры требуют снижения номинальных характеристик — обычно на 0,3-0,5% на градус Цельсия выше 20°C.
Важно: Номинальный ток зависит от множества факторов, включая размер проводника, материал клеммы, конструкцию зажима и рассеивание тепла, а не только от шага. Всегда обращайтесь к техническим паспортам производителя.
Шаг 3: Учитывайте место на панели и плотность
Оцените свои физические ограничения:
Свободное пространство: Измерьте длину DIN-рейки или площадь печатной платы, выделенную для клемм. Рассчитайте, сколько точек подключения вам нужно, и поместятся ли они с выбранным вами шагом.
Плотность соединений: Для приложений с ограниченным пространством меньший шаг максимизирует количество соединений. Однако слишком плотное расположение усложняет прокладку проводов и обслуживание в полевых условиях.
Требования к доступу: Обеспечьте достаточный зазор для отверток, вставки проводов и будущих модификаций. Клеммы с шагом 7,5 мм+ легче обслуживать в полевых условиях.
Шаг 4: Оцените условия установки
Ваша рабочая среда влияет на выбор шага в соответствии с требованиями степени загрязнения IEC:
Степень загрязнения 1 (Чистые помещения, герметичные корпуса): Минимальные требования к пути утечки позволяют использовать меньший шаг
Степень загрязнения 2 (Нормальные условия в помещении): Достаточны стандартные размеры шага
Степень загрязнения 3 (Промышленные среды, наружные корпуса): Требуется увеличенный путь утечки — часто требует большего шага для более высоких напряжений
Степень загрязнения 4 (Суровые условия на открытом воздухе, проводящее загрязнение): Требуется максимальное расстояние утечки — используйте блоки с большим шагом
Шаг 5: Особые соображения для конкретных применений
Применения для печатных плат: Сопоставьте шаг с сеткой вашей печатной платы и расстоянием между компонентами. Стандартные шаги (2,54 мм, 5,08 мм) соответствуют распространенным сквозным отверстиям. Учитывайте требования автоматизированной сборки.
Системы DIN-рейки: Шаги 5,0 мм и 7,5 мм преобладают в приложениях DIN-рейки. Меньший шаг (3,5 мм) подходит для цепей управления; больший шаг (7,5 мм+) подходит для распределения электроэнергии.
Распределение электроэнергии: Используйте больший шаг (7,5 мм-10 мм) для основных линий и ответвлений. Увеличенное расстояние обеспечивает запас безопасности и вмещает проводники большего размера.
Уровень сигнала: Малый шаг (2,54 мм-3,81 мм) подходит для низковольтных, слаботочных сигналов, где первостепенное значение имеет эффективность использования пространства.
Таблица быстрого выбора
| Тип приложения | Рекомендуемый шаг | Диапазон проводов | Типичное напряжение |
|---|---|---|---|
| Сигналы и датчики печатной платы | 2,54 мм – 3,81 мм | 26-18 AWG | 12-48 В постоянного тока |
| PLC I/O, цепи управления | 3,5 мм – 5,0 мм | 22-16 AWG | 24 В постоянного тока, 120 В переменного тока |
| Общее промышленное применение | 5,0 мм – 5,08 мм | 18-12 AWG | 120-240 В переменного тока |
| Распределение электроэнергии | 7,5 мм – 10 мм | 14-6 AWG | 240-480 В AC |
| Силовые сети с высоким током | 10 мм+ | 10-6 AWG | 480-600 В AC |
Применение клеммных блоков с различным шагом в зависимости от отрасли
В разных отраслях сложились предпочтения по конкретным размерам шага, основанные на их уникальных требованиях:
Производство электроники
Преобладающий шаг: 2,54 мм, 3,81 мм, 5,08 мм
Обоснование: Клеммные блоки на печатных платах должны соответствовать стандартным сеткам компонентов. Шаг 2,54 мм (0,1″) соответствует стандартам макетных плат и прототипов, а 5,08 мм (0,2″) обеспечивает возможность подключения питания, сохраняя при этом совместимость с печатными платами. В потребительской электронике приоритет отдается миниатюризации, что способствует внедрению наименьшего практически применимого шага.
Типичные продукты: LED-драйверы, блоки питания, IoT-устройства, аудиооборудование, компьютерная периферия
Промышленная автоматизация
Преобладающий шаг: 5,0 мм, 7,5 мм
Обоснование: Системы автоматизации производства требуют надежных соединений, которые сочетают в себе плотность и удобство обслуживания. Шаг 5,0 мм подходит для цепей управления (датчики, исполнительные механизмы, ПЛК), а 7,5 мм — для цепей двигателей и питания. Монтаж на DIN-рейку является стандартным, и эти размеры шага оптимизируют использование рейки.
Типичные продукты: Системы ПЛК, центры управления двигателями, системы управления конвейерами, роботизированные ячейки, автоматизация процессов
Системы управления зданием (BMS)
Преобладающий шаг: 3,5 мм, 5,0 мм
Обоснование: Приложения BMS включают в себя обширную низковольтную проводку управления для HVAC, освещения и систем безопасности. В европейских установках предпочтение отдается 3,5 мм из-за его компактности, в то время как в североамериканских системах часто используется 5,0 мм. Место в панели часто ограничено в электрических шкафах, что делает компактный шаг привлекательным.
Типичные продукты: Контроллеры HVAC, панели управления освещением, контроль доступа, панели пожарной сигнализации, системы управления энергопотреблением
Распределение электроэнергии
Преобладающий шаг: 7,5 мм, 10 мм
Обоснование: Безопасность имеет первостепенное значение в распределении электроэнергии. Больший шаг обеспечивает необходимый зазор и пути утечки для приложений с линейным напряжением (120-600 В). Расстояние позволяет использовать проводники большого сечения (12-6 AWG), используемые для ответвлений и питающих линий. Улучшенная доступность облегчает полевую проводку и поиск неисправностей.
Типичные продукты: Распределительные щиты, пускатели двигателей, разъединители, блоки распределения питания, сервисное оборудование
Возобновляемая энергия
Преобладающий шаг: 5,0 мм, 7,5 мм, 10 мм
Обоснование: В солнечных и ветровых установках высокие напряжения постоянного тока сочетаются с проблемами наружной установки. Средний шаг (5,0 мм) используется для объединительных коробок и соединений инвертора, а больший шаг (10 мм) — для основных шин постоянного тока. Блоки должны выдерживать широкий диапазон температур и воздействие УФ-излучения.
Типичные продукты: Солнечные объединительные коробки, клеммы инвертора, системы управления батареями, контроллеры заряда, системы управления ветряными турбинами
Морской и транспортный транспорт
Преобладающий шаг: 5,0 мм, 7,5 мм
Обоснование: Виброустойчивость и защита от коррозии имеют решающее значение. Средний и большой шаг обеспечивает надежные соединения, выдерживающие постоянное движение. Клеммные блоки часто оснащены улучшенными зажимными механизмами и конформными покрытиями. Оптимизация пространства важна, но вторична по отношению к надежности.
Типичные продукты: Морская электроника, железнодорожные сигнальные системы, блоки управления транспортными средствами, авиационное оборудование, сельскохозяйственная техника
Распространенные ошибки при выборе шага клеммных блоков
Избегайте этих частых ошибок при указании шага клеммных блоков:
Ошибка 1: Выбор только на основе цены
Проблема: Выбор самого дешевого клеммного блока без проверки совместимости шага может привести к сбоям при установке. Если шаг слишком мал для сечения вашего провода, вы столкнетесь с трудностями при установке, повреждением проводников или прерывистыми соединениями.
Решение: Всегда проверяйте, чтобы размер вашего проводника соответствовал указанному диапазону проводов клеммного блока. Учитывайте общую стоимость владения, включая затраты на установку и будущее обслуживание.
Ошибка 2: Игнорирование ограничений пространства панели
Проблема: Указание клеммных блоков с большим шагом без измерения доступной DIN-рейки или пространства панели приводит к недостаточному количеству точек подключения или необходимости дорогостоящих модификаций.
Решение: Рассчитайте общие требования к подключению на ранней стадии проектирования. Измерьте доступное монтажное пространство и определите, позволяет ли выбранный вами шаг обеспечить достаточное количество цепей. Планируйте будущее расширение.
Ошибка 3: Пренебрежение требованиями к путям утечки напряжения
Проблема: Использование клеммных блоков с малым шагом в высоковольтных приложениях нарушает стандарты безопасности. Недостаточное расстояние утечки может привести к электрическому трекингу, образованию дуги и выходу оборудования из строя, особенно в суровых условиях (степень загрязнения 3-4).
Решение: Обратитесь к таблицам IEC 60947-1 для определения минимальных расстояний утечки в зависимости от номинального напряжения и степени загрязнения. Выберите шаг, обеспечивающий достаточный запас прочности. Если сомневаетесь, выберите следующий больший размер.
Ошибка 4: Смешивание размеров шага без учета
Проблема: Использование нескольких размеров шага в одной панели без четкой стратегии создает визуальную путаницу, усложняет прокладку проводов и увеличивает риск ошибок подключения во время установки или обслуживания.
Решение: Стандартизируйте один или два размера шага для своего проекта. Используйте меньший шаг (3,5-5,0 мм) для цепей управления и больший шаг (7,5-10 мм) для силовых цепей. Поддерживайте согласованный размер в пределах функциональных групп.
Ошибка 5: Забывание о доступности установки
Проблема: Указание клеммных блоков с минимальным шагом в тесных корпусах чрезвычайно затрудняет полевую проводку. Техникам трудно получить доступ к винтовым клеммам, вставлять провода под правильными углами и эффективно использовать инструменты, что приводит к плохому соединению и увеличению времени установки.
Решение: Учитывайте человеческий фактор в своем проекте. Обеспечьте достаточный рабочий зазор вокруг клеммных блоков. Для плотных панелей используйте вставные или пружинные клеммы, не требующие отверток. Больший шаг (7,5 мм+) значительно улучшает удобство обслуживания.
Ошибка 6: Путаница шага с общей шириной
Проблема: Инженеры иногда путают шаг клеммного блока (расстояние между центрами) с его общей шириной или профилем. Это приводит к неправильным расчетам компоновки панели и ошибкам при покупке.
Решение: Внимательно изучите технические характеристики, чтобы различать шаг (расстояние между клеммами), ширину модуля (пространство, занимаемое на DIN-рейке или печатной плате) и габаритные размеры. Рассчитайте общую ширину как: (количество позиций – 1) × шаг + ширина корпуса клеммы.
Ошибка 7: Отсутствие планирования для кабельных наконечников
Проблема: Выбор шага на основе диаметра оголенного провода без учета кабельных наконечников (обжимных клемм), обычно используемых в европейских установках. Кабельные наконечники увеличивают эффективный диаметр проводника, и клеммы с малым шагом могут не вместить их.
Решение: Если ваши стандарты установки требуют кабельных наконечников, убедитесь, что вход клеммного блока вмещает внешний диаметр кабельного наконечника, а не только размер провода. Обычно это требует увеличения размера шага на один (например, с 3,5 мм до 5,0 мм).
Ошибка 8: Игнорирование снижения номинальных характеристик по температуре
Проблема: Выбор клеммных блоков на основе номинальных токов при 20°C без учета фактической рабочей температуры. Клеммные блоки в закрытых панелях или наружных корпусах часто работают при температуре 40-60°C, что значительно снижает их пропускную способность по току.
Решение: Применяйте коэффициенты снижения номинальных характеристик по температуре из технического паспорта производителя. Для температуры окружающей среды выше 20°C уменьшите номинальный ток примерно на 0,3-0,5% на градус Цельсия. Рассмотрите возможность использования блоков с большим шагом и лучшими тепловыми характеристиками для применений при высоких температурах.
Заключение
Понимание шага клеммных блоков имеет основополагающее значение для проектирования безопасных, эффективных и удобных в обслуживании электрических систем. Спецификация шага — от компактных 2,54 мм для сигналов печатной платы до надежных 10 мм для распределения электроэнергии — напрямую влияет на совместимость проводов, электрические характеристики, плотность панели и удобство установки.
При выборе правильного шага для вашего применения:
- Начните с требований к сечению провода определяется вашими потребностями в токе и напряжении
- Проверьте электрические характеристики включая напряжение, ток и температурные соображения
- Расчет пространства панели для обеспечения достаточной плотности соединений
- Учитывайте окружающую среду используя рекомендации IEC по степени загрязнения
- Подумайте об установке и обслуживании доступность
В VIOX мы производим клеммные блоки с полным диапазоном шага от 2,54 мм до 10 мм, все они разработаны в соответствии со стандартами IEC 60947-7-1 и созданы для надежной работы. Наша техническая команда может помочь вам выбрать оптимальный шаг для ваших конкретных требований.
Нужна помощь в выборе подходящего шага клеммной колодки для вашего проекта? Свяжитесь с технической поддержкой VIOX для получения рекомендаций по конкретным приложениям и спецификациям продукции.
Опубликовано VIOX Electric Co., Ltd. | Производитель промышленных клеммных блоков
