Los casquillos evitan fallos de conexión

Las herramientas de engarzado Weidmuller cuentan con un mecanismo de trinquete integral con una opción de desacoplamiento para producir una calidad de procesamiento óptima. Foto cortesía de Weidmuller Inc.

Los casquillos con collares de plástico reducen los valores de fuga y la intrusión de gas. Esto es particularmente importante en componentes como los PLC, donde la densidad de conexión es importante. Foto cortesía de Weidmuller Inc.

Al comprar o especificar casquillos, los ingenieros deben optar por un proveedor que ofrezca herramientas de engarzado y contactos diseñados para funcionar juntos. Foto cortesía de Weidmuller Inc.

Los casquillos se pueden engarzar en una variedad de formas, incluidas trapezoidales, con sangría trapezoidal, cuadradas y hexagonales. Foto cortesía de Weidmuller Inc.

El cable trenzado es la opción más popular para la mayoría de las aplicaciones eléctricas. Debido a su flexibilidad superior y larga vida útil, ofrece más opciones de enrutamiento que el cable sólido. El alambre trenzado también es más duradero. Resiste vibraciones y movimientos repentinos que pueden provocar que el cable sólido rígido se rompa.

El alambre trenzado obtiene su flexibilidad de la forma en que se tejen entre sí los haces de alambre en los hilos. La integridad de los haces trenzados se ve reforzada aún más por la cubierta de material aislante que los rodea. Sin embargo, en el momento en que se quita el aislamiento del extremo del cable, su resistencia se transforma en una fuente de debilidad, a medida que los haces de cables se desenredan y los hilos individuales quedan expuestos. En el proceso, el potencial de cortocircuitos y conexiones fallidas aumenta dramáticamente.

Identificar cortos lleva mucho tiempo. En el caso de un panel o mazo de cables típico, esto podría significar probar cientos de conexiones.

Con los cables trenzados se aplica el viejo dicho: el todo es, en efecto, mayor que la suma de sus partes. Desafortunadamente, lo contrario también es cierto. Una vez que se retira el aislamiento y el cable trenzado comienza a desenredarse, se sacrifica la facilidad de instalación, junto con el rendimiento eléctrico, la durabilidad y la seguridad a largo plazo.

Los problemas con las conexiones de cables trenzados desnudos comienzan en el momento en que se deja la herramienta peladora y se intenta colocar el extremo desnudo del cable trenzado en el compartimiento de terminales. Si no se tiene cuidado, el cable comenzará a separarse, lo que hará que la instalación sea laboriosa y lleve mucho tiempo.

Si el cable desenredado se inserta con éxito en el bloque de terminales, es poco probable que se logre la eficiencia eléctrica total de la conexión. Si los hilos se han desplegado, no todos harán contacto con el conector y estarán disponibles para conducir corriente. Además, los hilos individuales, una vez aislados, pueden romperse fácilmente. Esto es particularmente un problema cuando se utilizan cables trenzados con conectores de abrazadera de resorte.

Quitar el aislamiento y exponer el cable trenzado al aire también socava el rendimiento eléctrico a largo plazo de la conexión. Los técnicos de Weidmüller realizaron una serie de pruebas utilizando nuestro terminal de tornillo SAK 4 y un casquillo de 12 AWG en un gabinete climatizado. Con el tiempo, la corrosión del cable trenzado desprotegido produjo un aumento en la resistencia de contacto.

A medida que aumenta la resistencia del contacto, la temperatura dentro de la conexión aumenta, lo que genera un mayor flujo de corriente. Por encima de 0,43 miliohmios, esto puede provocar pérdidas de aislamiento, cortocircuitos y quemaduras dentro del panel.

En un ambiente salado, la resistencia de contacto de los cables trenzados alcanza su límite aún más rápidamente.

El cable trenzado sin aislamiento que se extiende fuera del bloque de terminales también puede aumentar la distancia de fuga o fuga. La fuga es el camino más corto entre dos partes conductoras (o entre una parte conductora y la superficie delimitadora del equipo), medida a lo largo de la superficie del aislamiento. Una distancia de fuga adecuada protege contra el seguimiento, un proceso que produce una trayectoria parcialmente conductora de deterioro localizado en la superficie de un material aislante como resultado de las descargas eléctricas sobre o cerca de una superficie de aislamiento. Una distancia de fuga excesiva puede calentar la conexión y provocar cortocircuitos.

En condiciones normales, el alambre trenzado proporciona una resistencia a las vibraciones superior en comparación con el alambre macizo, según la forma en que se entrelazan los hilos. Cuando se pela el cable trenzado, los haces de hilos expuestos pierden su coherencia y comienzan a separarse. Cuando se someten a vibraciones, estos hilos individuales son susceptibles de aflojar la conexión o romperse. Además, los hilos pueden romperse fácilmente cuando se doblan o se estresan. En cualquier caso, el resultado es una disminución del flujo de corriente y, eventualmente, conexiones fallidas.

En conjunto, el uso de cables trenzados desnudos en el punto de conexión no solo degrada el rendimiento del sistema, sino que también plantea importantes riesgos de seguridad. Pueden producirse temperaturas más altas, cortocircuitos y, en algunos casos, arcos eléctricos.

Durante la década de 1960, los ingenieros se dieron cuenta de que una forma de superar las deficiencias del cable trenzado desnudo en el punto de conexión era darle a la sección expuesta las virtudes del cable sólido. Lo hicieron encerrándolo en una férula de cobre con electrolito blando estañado (E-CU-57), que está engarzada en su lugar.

Con el paso de los años, la tecnología de los casquillos ha ido mejorando. En la década de 1970, se introdujeron los casquillos con una entrada de cable cónica de plástico, lo que proporcionaba mayor seguridad y durabilidad. En la década de 1990, se inventaron los casquillos gemelos, que permitían la inserción simultánea de dos extremos de alambre, y se adoptó la norma DIN 46228 para estandarizar los tamaños, dimensiones y pruebas de los casquillos.

Durante la instalación, el aislamiento del conductor debe introducirse en el collar de plástico y el conductor debe llenar completamente el manguito del casquillo. Dependiendo de la sección, el conductor debería sobresalir hasta 0,5 milímetros del manguito de casquillo.

En Europa se requieren casquillos para obtener la certificación CE, y es fácil entender por qué. Permiten a los usuarios aprovechar las características del cable trenzado sin los problemas causados ​​por una conexión de cable desnudo. Los pocos segundos necesarios para aplicar una férula al extremo del cable se compensan con creces con la facilidad de inserción. Debido a que el casquillo encierra completamente el cable trenzado, la calidad de la conexión es muy superior y no hay posibilidad de que el cable se rompa, incluso cuando se usa con abrazaderas de tensión. No importa cuántas veces se retire y se vuelva a insertar el cable, el casquillo conserva su forma e integridad.

El rendimiento eléctrico a largo plazo también es mayor porque los casquillos, aplicados con la herramienta de engarzado adecuada, forman una conexión hermética al gas, protegiendo el cable de la corrosión incluso en un ambiente salado. El análisis muestra que el cable trenzado con casquillos demuestra una resistencia a lo largo del tiempo similar a la del cable sólido.

Además, los casquillos con collares de plástico reducen los valores de fuga y la intrusión de gas. Esto es particularmente importante en componentes como los PLC, donde la densidad de conexión es importante. Los extremos de los cables trenzados protegidos por casquillos también son mucho más resistentes a las vibraciones y roturas en la conexión.

De hecho, los casquillos producen una conexión mucho más eficiente y duradera que la que se puede lograr con cables trenzados desnudos, lo que resulta en ahorros significativos durante la vida útil del sistema. El casquillo de tamaño estándar para un cable de 16 AWG normalmente cuesta $0,05. Si hay 1.000 conexiones en un panel, el costo total es de $50. Esto es una fracción de lo que pueden generar los costos de tiempo de inactividad, pruebas, reparación y reemplazo en caso de un cortocircuito.

Lo más importante es que los casquillos también proporcionan un margen crítico de seguridad para los operadores, reduciendo el potencial de cortocircuitos y arcos eléctricos.

Aunque los casquillos puedan parecer un producto básico, no lo son. Al adquirir casquillos, es fundamental seleccionar un proveedor cuyos casquillos vayan más allá de la ventaja inmediata de una instalación simplificada para proporcionar una conexión eficiente, duradera y segura a largo plazo.

En consecuencia, al especificar o comprar casquillos, tenga en cuenta las siguientes pautas:

Elija un fabricante que cumpla con la norma DIN 46228. Esta norma describe las dimensiones y tolerancias permitidas del collar de plástico y la funda de metal, asegurando la calidad de la conexión. La conexión engarzada se somete a una prueba de fuerza de extracción calibrada según la sección transversal del cable. Además, proporciona un sistema de codificación de colores uniforme para casquillos con collares de plástico, con un color específico para cada sección de cable. Gracias a este sistema, los ingenieros y técnicos pueden reconocer inmediatamente diferentes cables, minimizando la confusión y aumentando la seguridad operativa.

Seleccione un fabricante cuyos casquillos tengan aprobación UL. Esto es particularmente importante cuando se utilizan casquillos en paneles con certificación UL. Todos los paneles UL 508 deben utilizar componentes listados por UL.

Elija un fabricante que ofrezca herramientas de engarzado y contactos diseñados para funcionar juntos, recomendación contenida en las normas UL 508 y DIN EN 60352-2. Igualmente importante es seleccionar un fabricante que haya sometido sus herramientas de engarzado, casquillos y sistemas de conexión a pruebas rigurosas. Estas pruebas incluyen pruebas de intrusión de gas, vibración, flexión y conectividad a largo plazo, así como pruebas de extracción para abrazaderas de tornillo, abrazaderas de tensión y conectores a presión.

Realice sus compras a un fabricante que ofrezca una amplia gama de formas de engarzado (incluidas trapezoidales, con muesca trapezoidal, cuadrada y hexagonal), casquillos (con y sin collares de plástico, así como casquillos gemelos), bloques de terminales y otros dispositivos para que pueda Regrese al mismo proveedor para todas sus necesidades de conexión y mantenga un estándar de calidad constante.

Tobias Sondermann, Gerente de Desarrollo Comercial, Weidmuller Inc. Richmond, VA