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Phoenix Contact 最近停產了其 RIFLINE系列繼電器的螺絲式底座(圖 1 左)。這強烈表明業界更傾向於使用按壓式(彈簧式)連接器。需要注意的是,螺絲式連接器仍廣泛應用於其他產品,例如接線端子、開關接點模組和 PLC。
引言
關於哪種連接方式更好,一直存在著爭論。螺絲連接端子是否比彈簧式推入連接端子好?本文以Phoenix Contact RIFLINE系列繼電器插座為例進行案例研究,如圖1所示,其中包含 2900930(螺絲連接)和 2900931(彈簧式推入)。
圖 1:許多繼電器(例如 Phoenix Contacts 的產品)提供傳統的螺絲式和彈簧式(按壓式)端子
產品額定值
如圖所示,圖 1 中的兩個繼電器插座均採用 2981192 雙刀雙擲 (DPDT) 繼電器。此繼電器的連續額定電流為 8A(插入式)。根據規格書,繼電器插座的額定電流“取決於應用/組裝情況”,螺絲式為 15.5A,按壓式為 13A。由於限制因素是繼電器本身而非插座,因此上述結果尚無定論。
非正式分析表明,Phoenix Contact 的產品能夠代表各種工業控制組件,包括接線端子甚至可編程邏輯控制器 (PLC)。一般來說,傳統的螺絲端子連接略勝一籌。然而,由於我們通常不會讓設備以設計最大值運行,因此最終決定並非完全取決於設備的額定電流。
決定因素
由於決策並非完全取決於連接的額定電流,我們還必須考慮其他因素:
套圈連接
以我們代表性的 RIFLINE 繼電器為例,查閱規格書可知,兩種繼電器每個觸點可連接兩條導線。插入式觸點有兩個插槽,而傳統繼電器只有一個插槽。可能的連接方式如圖 2 所示:
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左圖:傳統型(螺絲固定):端子 11 為雙套圈,端子 21 為兩條裸線。
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右圖:按壓式(彈簧固定):端子 11 為一對單套管導線,端子 21 為一對裸線。
雖然連接線的數量相同,但組裝手感卻截然不同。
單線套圈
使用單線套套圈可能具有優勢,尤其是在大型專案中。可以使用自動化機器進行套圈的剝線和安裝。通常,這種自動化更傾向於使用單線套圈,這表明彈簧式連接具有優勢。
雙線套圈
面板結構不僅僅是將套圈套在電線上。在圖面和電線標籤方面,使用雙線套圈可能具有優勢。使用單根雙線連接可以節省添加標籤的額外成本和精力。
技術提示:使用跳線可以緩解一些關於雙線套圈的爭論。例如,大多數繼電器系列都包含跳線,用於連接繼電器的公共端(常閉觸點和常開觸點之間的公共端)。跳線也可用於連接多個繼電器。Phoenix Contact 的 RIFLINE 3030336 就是這樣一種跳線。利用這些看似簡單的配件可以大幅減少控制面板的雜亂程度。
圖 2:傳統連接方式(左)和彈簧連接方式(右)皆允許每個端子連接兩條導線。
理想情況與實際情況
我們之前提到過,傳統的螺絲連接可能略勝一籌。如果安裝正確,其接觸電阻可能會更低。這裡所說的「正確」是指螺絲施加了合適的扭矩,使用了合適的壓接工具安裝了相應的套圈,並且導線已按照規格剝皮和裁剪。此外,也期望這些理想做法能夠在設備長達十年的使用壽命內保持有效。
在我看來,這要求很高。
或許您也跟我一樣,在無數次凌晨兩點的故障排除過程中產生了這種看法。在睡意朦朧、精神恍惚的情況下,還要承受來自上級恢復設備運作的壓力,情況往往不盡人意。在這種壓力巨大的環境下,需要考慮的因素遠不止紙面上的理想規格。
螺絲扭矩
為了獲得最佳性能,傳統連接器中的螺絲必須按規定扭矩擰緊。但有很多原因可能導致扭力不足。振動無疑是需要考慮的因素。事實上,我以前在船上工作時,承包商通常會檢查整個控制面板,確保每個螺絲都已按規定扭矩擰緊。另一個潛在的問題是,凌晨兩點迷迷糊糊的技術人員可能忘記正確擰緊螺絲。這可能導致螺絲擰得太鬆,或者在某些情況下,疲憊而過於熱心的技術人員可能擰得太緊,導致螺紋滑絲。無論哪種情況,接觸電阻都無法達到最佳狀態。
彈簧張力
雖然彈簧端子容錯率較低,但並非完美無缺。套圈與導線、套圈與端子或套圈與壓接工具連接不當都可能導致高電阻連接。此外,反覆插拔導線也可能削弱彈簧的彈性。
在所有情況下,我們都能看到問題悄悄潛入系統。對於設計運行數十年的設備而言,這一點尤其重要。此類設備的維護和改造涉及眾多人員。
連接目視檢查
通常,電線從側面連接到傳統接線端子,而彈簧接線端子則從頂部連接。這對於彈簧式接線端子來說是一個優勢,因為可以目視檢查電線/套圈。此外,頂部安裝的彈簧式接線端子也更容易進行「拉力測試」。
孔數過多
彈簧式推入式接線端子的潛在缺點是孔數較多。例如,考慮圖 3 所示的 4PDT 繼電器。凌晨 2 點,很容易找不到電線。真正的危險在於,這根電線可能與某個輔助功能相關,除非執行完整的機器調試程序,否則很難發現它的作用。
圖 3:組裝工或技術人員很容易在這個 4PDT 繼電器的彈簧端子連接矩陣中錯放導線。
這種連接方式的優點在於它優於傳統的螺絲式繼電器。
結論
回顧過去,傳統的螺絲式連接和按壓式彈簧端子連接孰優孰劣並沒有明確的答案。事實上,我們很容易在同一系列產品中找到這兩種連接方式的例子,這本身就證明了它們的有效性。身為學生,你必須了解並掌握這兩種連接方式的正確電氣連接方法。
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