Selección de conectores de alimentación industrial adecuados para los requisitos de la aplicación

El suministro de energía a equipos industriales, ya sea en una fábrica, en una obra o en un centro de datos, requiere conectores de cable diseñados para satisfacer las necesidades específicas de cada instalación, garantizando conexiones seguras, fiables y duraderas. Algunas instalaciones específicas pueden requerir resistencia al agua o a productos químicos industriales, así como protección contra el polvo o la luz ultravioleta. Los conectores deben soportar la tensión mecánica de los ciclos repetidos de conexión y desconexión, en los que los contactos pueden quedar expuestos a la contaminación. Al mismo tiempo, deben garantizar la seguridad de los usuarios y los equipos.

Para los diseñadores, el principal desafío es comprender los matices de estos requisitos para cada situación y encontrar una fuente de conectores de confianza que les ayude a abordarlos de forma confiable.

En este artículo se ofrece una visión general de los desafíos de conectividad a los que se pueden enfrentar los diseñadores en aplicaciones industriales. A continuación, presenta los enchufes y tomas industriales con pasador y manguito de Amphenol Sine Systems, mostrando cómo facilitan la conexión y desconexión segura y fiable de equipos industriales.

El entorno del conector de alimentación

Los entornos en los que se utilizan los conectores de alimentación pueden variar enormemente, desde centros de datos fríos y secos hasta fábricas calientes y húmedas, o incluso plantas de procesamiento de alimentos húmedas. Los conectores pueden ser necesarios para transportar tensiones CA monofásicas, tensiones CA trifásicas en configuraciones en estrella o en triángulo, o una gama de potencias CA y CC. También se necesitan conectores para llevar la alimentación desde las tomas de corriente montadas en la pared hasta los conectores de las máquinas montados en paneles (Figura 1). También puede ser necesario utilizar pares de enchufes y tomas en línea para cumplir los requisitos de configuración de alimentación, como inversiones de fase o extensiones de cable.

Figura 1: La gama de configuraciones de aplicación de conectores en un entorno industrial incluye conectores en línea, para panel y para montaje en pared. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems)

Los conectores de alimentación requieren entre tres y cinco conductores o polos. Por ejemplo, los conectores de tres conductores son necesarios para la alimentación de CA monofásica y la conexión a tierra. Se necesitan cables de cuatro conductores para la alimentación trifásica con configuración Delta, que incluye las señales trifásicas y un cable de puesta a tierra. La alimentación trifásica en configuración Wye requiere conductores para cada fase, un neutro y una toma de tierra, lo que hace un total de cinco. Los tamaños de los conductores y conectores varían en función de la corriente para la que están diseñados.

El tipo de conector seleccionado varía en función del uso previsto. El punto de entrada de alimentación suele requerir un conector montado en la pared, mientras que el dispositivo alimentado normalmente necesita un conector montado en un panel. Por supuesto, los conectores en línea unen cables entre terminaciones fijas para permitir la inserción de extensiones, inversores de fase u otras conexiones intermedias.

Prevención de conexiones incorrectas

Los diseñadores también deben tener en cuenta que la mayoría de las instalaciones incluyen varias máquinas, lo que puede dar lugar a un mayor número de cables de alimentación y a una mayor posibilidad de conexiones erróneas. Las normas internacionales, como IEC 60309-2 y UL/CSA, especifican la disposición de los cables/polos del conector en función del tipo de energía que se suministra (Figura 2), lo que minimiza la posibilidad de conexiones incorrectas.

Figura 2: Los diagramas de "reloj" conforme a IEC 60309-2 o UL/CSA indican la ubicación del pin de tierra dentro del conector, lo que codifica la configuración del conector y su voltaje nominal. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems)

La ubicación del pin de puesta a tierra con respecto a la ranura dentro del cuerpo del conector determina la configuración del conector. Se puede colocar un pin de tierra en cualquiera de las 12 posiciones posibles situadas a intervalos de 30°, resumidas en el diagrama de "reloj". Identifica cada uno de ellos para conectores de tres (2P+E o 2P-3W), cuatro (3P+E o 3P-4W) o cinco (3P+N+E o 4P-5W) cables, utilizando un código de colores basado en la tensión nominal del conector. El conductor y, por lo tanto, el diámetro del conector se ajustan a la corriente nominal de carga.

Ejemplos de conectores de potencia industrial

Amphenol Sine Systems ofrece una amplia variedad de conectores industriales de enchufe y toma diseñados para aplicaciones que requieren hasta 100 A y 690 V.

Por ejemplo, el conector de alimentación en línea 2CMA104446R1000 de Amphenol Sine Systems, diseñado para aplicaciones trifásicas conectadas en estrella, tiene cinco conductores: uno para cada una de las tres fases, uno para el neutro y otro para la tierra. Está clasificado para soportar entre 200 y 415 V a 32 A (máximo). Su pin de tierra está situado en la misma posición de las 6 en punto que la ranura del conector. El anillo exterior del diagrama (para conectores de cinco pines) en la posición 6, codificado con el color rojo, indica el rango de tensión, en este caso de 200 V a 415 V.

Construcción del conector

Los conectores de Amphenol Sine Systems utilizan un diseño moderno y sólido (Figura 3). El cuerpo del conector está compuesto por tereftalato de polibutileno (PBT), un poliéster termoplástico. El PBT se caracteriza por su excelente aislamiento eléctrico, alta resistencia, estabilidad dimensional y resistencia al calor y a los productos químicos. Tiene una resistencia al desgaste excepcional, absorbe muy poca humedad y es fácil de mecanizar.

Figura 3: Se muestran las características principales de un enchufe de cinco clavijas, de 200 V a 415 V; el cuerpo del conector está fabricado en PBT. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems, modificada por Art Pini)

La capucha roja indica que el conector tiene una potencia nominal de 200 V a 415 V, tal y como se muestra en el diagrama de reloj. El pin de puesta a tierra tiene un diámetro mayor que los demás pines y, en este conector, según sus especificaciones de voltaje, se encuentra en la parte inferior (posición de las 6 en punto). También es ligeramente más largo que los demás, por lo que es el primero en entrar en contacto. Los pines de contacto están fabricados en latón y se limpian automáticamente al acoplarse al zócalo correspondiente. Los contactos están calibrados para mantener una presión de contacto precisa a lo largo del tiempo, garantizando así la calidad y el rendimiento. Dos tornillos de acero inoxidable fijan los cables a cada clavija. La funda protectora que rodea los pines del conector también sirve como sellado contra el polvo y la humedad. Las marcas de los terminales están claramente grabadas en relieve en el bloque de contacto dentro del conector, indicando la fase (L1, L2 o L3), el neutro (N), la línea (L/+) o la tierra (G) para minimizar los errores durante el montaje.

Los cables se fijan dentro del cuerpo del conector mediante dos abrazaderas: una abrazadera exterior en la parte trasera y una abrazadera interna. Una arandela estanca colocada entre las abrazaderas sella la entrada del cable, evitando que los líquidos entren en el cuerpo del conector a través del cable. Según el modelo, los conectores tienen índices de protección contra la entrada de agua IP44 (resistentes a salpicaduras) o IP67 (resistentes al polvo y al agua).

El conector del receptáculo tiene una estructura similar, utilizando enchufes para el contacto (Figura 4).

Figura 4: Se muestra una vista en corte de un receptáculo de conector de enchufe en línea, que revela una estructura similar a la del enchufe para mantener la integridad del cableado. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems)

La versión con enchufe del conector incorpora el mismo tipo de juntas y sellos para proteger el interior del polvo y la humedad. Los contactos también son de latón y cuentan con dos tornillos de bloqueo para fijar los cables. Además, la abertura del conector está protegida por una tapa de plástico codificada por colores para minimizar la contaminación cuando el conector no está acoplado.

2CMA166618R1000 de Amphenol Sine Systems es un conector receptáculo de cinco contactos que comparte la misma corriente de 32 A y la misma tensión nominal de 200 V a 415 V que el enchufe 2CMA104446R1000. Con ese voltaje nominal, su pin de tierra se encuentra en la posición de las 6 en punto y tiene una tapa roja. Tenga en cuenta que todos los conectores de esta serie cumplen las normas IEC 60309-1, 2 y 4, y también están homologados por UL y CSA.

El extremo receptor de un cable de alimentación en una máquina u otro dispositivo suele conectarse a través de un conector montado en panel, como el receptáculo de dos polos y tres cables 2CMA193146R1000 de Amphenol Sine Systems (Figura 5).

Figura 5: El 2CMA193146R1000 es un ejemplo de receptáculo de alimentación de dos polos y tres cables para montaje en panel. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems)

Este receptáculo está diseñado para montarse en el exterior de un dispositivo mediante la brida de montaje. Está clasificado para soportar de 200 V a 250 V, monofásico, a 16 A. Según el diagrama de reloj, la configuración de tres cables (anillo interior) utiliza un ajuste de 6 en punto con una tapa azul. Los conectores para montaje en panel están disponibles en diseños rectos o en ángulo.

Los conectores para la fuente de alimentación suelen estar montados en la pared. El conector de alimentación montado en pared 2CMA178699R1000 (Figura 6) es un receptáculo de 4 polos y cinco cables.

Figura 6: El 2CMA178699R1000 es un ejemplo de toma de corriente industrial montada en pared. (Fuente de la imagen: Amphenol Sine Systems)

Este receptáculo empotrado en pared está clasificado para 380 V a 415 V y 16 A. Aparece en la posición de las 6 en punto en el diagrama de reloj y tiene un color rojo de identificación, que se muestra en un collar alrededor del bloque de contacto. Tiene un índice de protección IP44, lo que indica que es resistente a las salpicaduras. Al igual que todos los conectores de enchufe, cuenta con una cubierta con resorte para proteger los contactos del enchufe cuando el conector está desconectado.

Conclusión

Los equipos industriales requieren conectores de alimentación diseñados para satisfacer las necesidades específicas de cada instalación y garantizar conexiones seguras, fiables y duraderas. Los enchufes y tomas industriales de Amphenol Sine System, disponibles en diversos voltajes, corrientes y configuraciones físicas, están diseñados para satisfacer los requisitos específicos que plantean las diversas condiciones ambientales que se dan en las modernas instalaciones de fabricación, infraestructura y centros de datos.