A automatização do cabeamento de bornes requer conectores avançados

Os investimentos em automação, eletrificação e digitalização dependem de energia confiável. No entanto, as complicações do cabeamento manual dos armários de controle e a possibilidade de erro humano podem resultar em processos altamente ineficientes e demorados. Automatizar ou pelo menos simplificar a conectividade da fiação é essencial para aumentar a confiabilidade e a lucratividade do fabricante de armários.

Os construtores de armários e os projetistas de produtos devem levar em conta as complexidades das interconexões elétricas e os processos de fabricação associados, juntamente com o comportamento de longo prazo dos contatos elétricos e os requisitos de confiabilidade. Em destaque no armário de controle estão os bornes que conectam e controlam o cabeamento em um sistema elétrico. Eles são essenciais para organizar e testar o cabeamento e os componentes, geralmente utilizando trilhos DIN padrão indústrial.

Os armários de controle são essenciais para várias aplicações em edifícios industriais e comerciais. Eles devem acomodar requisitos de energia variados e isolar componentes geradores de calor e propensos a ruídos ou vibrações. Alguns armários podem abrigar controladores lógicos programáveis e sensores, e frequentemente misturam linhas de comunicação de dados com fiação elétrica.

Os projetistas de produtos são obrigados a colocar mais componentes — de dispositivos de sinalização a fontes de alimentação — em armários com limitações rígidas de espaço que, muitas vezes, precisam resistir a condições ambientais adversas. O trabalho de instalação na construção do armário de controle deve ser realizado cada vez mais rápido e, de preferência, automatizado para aumentar a produtividade e a lucratividade, mas as conexões dos bornes devem ser permanentemente confiáveis, seguras e de fácil manutenção.

Para atender às necessidades futuras, esses armários devem ser atualizáveis em campo e adaptáveis à adoção de novos cabeamentos e tecnologias. Cabeamento fácil e eficiente é o principal ingrediente para aumentar a eficácia no projeto, montagem, instalação e, por fim, montagem robótica do armário.

Melhoria dos bornes

As conexões do cabeamento devem ser confiáveis, seguras e de fácil manutenção, mas o cabeamento de um armário pode ser complexa e demorado. Um estudo do Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units (ISW) estimou que o armário de controle médio abriga 500 fios, o que requer uma média de 54 horas para o cabeamento, 56% das quais são gastas em corte, adição de conectores e crimpagem.

Os bornes simplificam o processo de cabeamento e facilitam a organização e o rearranjo dos módulos dentro do armário. No entanto, muitos fabricantes e clientes ainda dependem principalmente do trabalho físico para concluir as conexões dos bornes usando um dos três tipos de conexões para prender os condutores:

• Conexões de parafuso, com forquilha de grampeamento ou conexões de parafuso. Elas são particularmente adequadas para conexões com condutores de grandes seções transversais.Comprovadas e confiáveis, elas podem precisar de apertos periódicos. O aperto excessivo é um risco potencial que pode danificar o cabeamento .
• Conexões de mola, nas quais os condutores sólidos desencapados são simplesmente inseridos em um grampo de tensão ativado por mola e com travamento automático. No entanto, elas exigem a inserção de uma ferramenta para abrir o grampo de fixação.
• As conexões push-in, um aprimoramento das conexões por grampos de tensão ativados por mola, proporcionam maior conveniência e confiabilidade de contato. Os montadores e instaladores podem pegar um condutor com fios flexíveis finos e desencapados com um conector crimpado ou um condutor sólido e simplesmente inseri-lo no ponto de fixação até o batente sem precisar de uma ferramenta. Além do uso frequente de conectores, a abertura do grampo para remover os condutores ainda exige o uso de uma ferramenta.

Uma opção de conexão SNAP IN

A Weidmüller oferece outra opção que vai além das conexões push-in. Os bornes SNAP IN Klippon Connect da empresa prometem uma conectividade elétrica mais fácil, mais rápida, mais segura e mais eficiente. Essa tecnologia pode reduzir o tempo de conexão dos bornes em até 50% e até suportar processos de cabeamento totalmente automatizados.

Até mesmo condutores flexíveis podem ser conectados sem conectores ou ferramentas. Os bornes SNAP IN da série S de passagem e de aterramento de proteção (PE)/aterrados incorporam uma mola pré-carregada, e os fios desencapados podem ser inseridos com rapidez e segurança no ponto de fixação sem preparação adicional. O contato com o ponto de fixação é sinalizado com um som claro de "clique", e um empurrador verde é levantado para fornecer confirmação visual. O contato confiável do condutor garante que a conexão do fio seja protegida contra vibrações, além de ser estável e estanque ao gás.

Com os bornes SNAP IN, os condutores podem ser liberados rapidamente pressionando o empurrador, que também pré-carrega o ponto de fixação para a próxima inserção. Os produtores podem acelerar o tempo de cabeamento com a preparação reduzida do fio e criar um processo de instalação mais eficiente.

A alavanca de conexão do condutor dos bornes SNAP IN já vem aberta, permitindo a inserção do conector decapado, após o que o mecanismo de fixação patenteado se fecha automaticamente. Isso garante uma conexão segura, com travamento automático e permanente, com uma alta força de contato do condutor com o barramento.

Nos casos em que uma extremidade do condutor desencapada precisa ser protegida, os fabricantes e instaladores podem usar solda ultrassônica ou conectores crimpados. Os pontos de teste padronizados permitem processos automatizados de teste e verificação.

As conexões SNAP IN inseridas corretamente são estáveis a longo prazo e adequadas para áreas sujeitas a vibração e choque, de acordo com a IEC 61373/10.2011. Não é necessário fazer verificações ou reajustes posteriores. Além disso, as conexões SNAP IN não apresentam problemas, mesmo em faixas de temperatura extremas, de -40 °C a aproximadamente +120 °C.

Os bornes SNAP IN são "prontos para robôs", com um design otimizado que pode ser terminado diretamente com sistemas robóticos. A conexão automatizada dos bornes pode evitar erros de produção, acelerar os fluxos de trabalho e reduzir os custos.

Os bornes SNAP IN da série S foram otimizados para marcação a laser automatizada para reduzir ainda mais o tempo de produção.

Opções SNAP IN da série S

Os bornes de passagem são adequados para unir e/ou conectar um ou mais condutores. Eles podem ter um ou mais níveis de conexão que podem estar no mesmo potencial ou isolados um do outro.

Os bornes de passagem SNAP IN da série S da Weidmüller estão disponíveis em versões de camada única com 2, 3 ou 4 conexões. A Figura 1 mostra o 2674530000 de 2 conexões e o 2753960000 de 4 conexões . Também está disponível o 2753950000 de 3 conexões. Cada bloco acomoda condutores com uma área de seção transversal de até 2,5 mm² ou de 14 a 20 AWG de acordo com o padrão da American Wire Gauge.

Figura 1: à esquerda, o conector de bornes de passagem 2674530000 de 2 conexões e camada única e, à direita, o conector 2753960000 de 4 conexões e camada única. (Fonte: Weidmüller)

A Weidmüller também oferece conectores de empilhamento de várias camadas que podem acomodar mais condutores em espaços compactos, incluindo o 2902380000 de 4 conexões (Figura 2).

Figura 2: o conector de bornes de passagem 2902380000 de 4 conexões e duas camadas. (Fonte: Weidmüller)

Os bornes de aterramento de proteção (PE)/terra são um tipo de bornes de passagem que fornece uma conexão de aterramento confiável para os pontos de montagem. Eles têm um ou mais pontos de contato para conexão e/ou bifurcação dos condutores de aterramento de proteção.

As versões de PE dos SNAP IN da série S da Weidmüller incluem o 2674560000 de camada única e 2 conexões, e o 2902460000 de múltiplas camadas e 4 conexões (Figura 3).

Figura 3: o borne PE 2902460000 de 4 conexões e duas camadas. (Fonte: Weidmüller)

O cabeamento dos bornes também requer uma placa terminal como a 2751080000 da Weidmüller. Ela é instalada no lado aberto do último terminal modular antes do suporte final para garantir o funcionamento do terminal modular e a tensão nominal especificada, além de proteger contra o contato com partes energizadas.

Conclusão

O cabeamento fácil e eficiente é fundamental para atender à demanda por armários de controle elétrico à medida que o ritmo da eletrificação e da automação aumenta. O mecanismo de conexão autoativado da tecnologia SNAP IN da Weidmüller oferece oportunidades de maior produtividade com conectores de bornes mais fáceis de montar e de dar manutenção, que podem ser prontamente reconfigurados e que são projetados de forma ideal para suportar a montagem assistida por robôs.