고강도 커넥터의 구성과 산업용 연결을 위해 사용되는 위치

다양한 커넥터가 산업 응용 제품에서 사용되어 케이블의 전력, 센서 신호 및 제어 데이터를 케이블의 접합부를 통해 자동화 부품 안팎으로 가져옵니다. 고강도 커넥터(경우에 따라 커넥터 제품 이름에서 HDC로 축약됨)의 구성은 응용 제품에 따라 달라지며 따라서 다소 상대적입니다. 즉, 견고한 산업용 커넥터와 기본 이더넷 및 광전력을 포함하는 청정 실내 자동화 응용 제품에서 볼 수 있는 저강도 RJ 및 IEC 커넥터 사이에는 뚜렷한 차이가 있습니다.

고강도 커넥터는 향상된 방수방진 기능, 감소된 가연성, 넓은 작동 온도, 인터록, 접지 차폐 또는 포지티브 잠금을 통한 보다 안정적인 연결뿐만 아니라 전반적인 견고성을 향상시킬 수 있습니다.

고강도 케이블 글랜드 대 커넥터

케이블 글랜드(코드 그립이라고도 함)는 대부분 케이블을 둘러싸는 기계적 부품이며, 커넥터는 산업용 제어 패널과 판금 및 경질 플라스틱으로 만들어진 기타 인클로저, 커넥터 및 컨트롤러 본체의 경계를 통과합니다. 케이블 글랜드는 세 가지 용도로 사용됩니다. 즉,

• 케이블을 고정합니다.
• 케이블 마멸 및 기타 마모를 방지합니다.
• 케이블 섹션 주위에 시일을 제공하여 인클로저 내부에 수분이 유입되고 사이포닝되는 것을 방지합니다.

케이블 글랜드가 케이블을 고정하는 방법은 케이블이 당겨지거나 또는 방해되는 경우 전기 접점에 대한 손상을 방지합니다. 케이블 글랜드는 또한 글랜드 본체가 이 가장자리 주위로 채워지고 튀어나올 때 인클로저를 통과하는 구멍의 날카로운 테두리에 케이블 덮개가 마찰되는 것을 방지합니다. 케이블 글랜드가 없으면, 외부 절연이 완전히 절단되고 케이블 코어가 단락될 때까지 최소의 움직임에도 케이블이 인클로저 구멍의 날카로운 모서리에 의해 빠르게 절단될 수 있습니다.

(케이블을 둘러싸는) 이러한 케이블 글랜드와 달리 케이블을 종단하는 커넥터는 일반적으로 여러 부품과 케이블 섹션의 결합뿐만 아니라 보다 편리한 분리 및 재연결을 허용합니다. 일반적으로, 이러한 커넥터의 고강도 변형에는 하나 이상의 견고한 기능이 포함되어 있습니다.

고강도 케이블 커넥터는 범용 케이블 글랜드, 케이블 클램프 또는 시일 및 꼬임 방지 장치 형태로 케이블 인입 보호 기능을 제공할 수 있습니다. 이 커넥터는 기계적 형태에 관계없이 케이블을 고정하고 단자에서 케이블이 빠지지 않도록 방지합니다. 케이블 인입 보호는 또한 독립형 케이블 글랜드와 마찬가지로 케이블 마모를 방지할 수 있습니다. 라멜라 인서트(여러 개의 핑거가 있는 글랜드)는 적당하게 견고한 커넥터에 일반적이지만 방수방진을 보장하기 위해 인서트를 정기적으로 다시 조여야 합니다. 케이블 주위를 클램핑하는 연속 시일이 있는 글랜드는 종종 고강도 응용 제품에 대해 보다 신뢰할 수 있는 선택입니다.

일부 고강도 케이블 커넥터 상에 있는 후드는 절연 및 방수방진 기능을 제공하는 동시에 플러그의 전기 전도체를 둘러싸고 있으며 커넥터 반쪽을 함께 유지하기 위한 잠금 또는 래칭 슬리브/레버를 제공합니다.

여러 고강도 케이블 커넥터에서 수 인서트는 수 핀과, 도선 코어가 핀에 접촉하는 나사 또는 크림프 단자를 포함합니다. 이러한 커넥터에서 암 인서트는 보완 소켓뿐만 아니라 도선 코어가 소켓과 접촉하는 리셉터클 또는 크림프 단자를 포함합니다.

고강도 케이블 커넥터의 강화 하우징은 가장 눈에 띄는 특징일 수 있으며 종종 절연 및 방수방진 기능을 포함합니다. 부속품에는 추가 보호 덮개와 핀 코드용 가이드가 포함될 수 있습니다.

그림 1: Han® 계열 커넥터에는 매우 열악한 환경 조건을 견딜 수 있는 여러 보완 기능이 포함되어 있습니다. (이미지 출처: Harting)

고강도 커넥터의 방수방진 기능에 대한 IP 코드

이는 또한 유체 및 고체 입자에 대한 방수방진 기능을 제공하는 고강도 커넥터의 표준입니다. 커넥터의 방수방진 기능은 인클로저에 사용되는 동일한 방수방진(IP) 코드를 사용하여 등급이 결정됩니다. IP 코드의 첫 번째 숫자는 단단한 물체로부터의 보호를 나타내며 0(보호 없음)에서 6(완전한 방진 구조) 사이의 값으로 표시합니다. 두 번째 IP 코드 숫자는 유체에 대한 보호를 나타내며 0(보호 없음)에서 8(1m 깊이의 물에 대한 지속적인 보호) 사이의 값 또는 9K(고압 제트에 대한 보호)로 표시합니다. 예를 들어, IP67 등급 커넥터는 먼지 침투와 일시적인 침수를 견딥니다.

전용 커넥터 변형 - 일반적인 이유?

기계적 폐쇄 및 개스킷 기능에 대한 고강도 커넥터의 강한 의존으로 인해 오늘날 시장에 나와 있는 많은 옵션은 독점 설계 또는 응용 분야별 커넥터 변형입니다. 예를 들어, 전체 산업은 Harting Han 계열의 전력 및 제어 연결을 위한 고강도 직사각형 커넥터를 표준화했습니다. 실제로 이 상표 등록된 커넥터 브랜드는 일반적으로 고강도 커넥터라는 용어와 동의어로 간주되는 경우가 있습니다

그림 2: Han 계열 커넥터(4개 및 26개 핀 포함)는 50V ~ 5,000V 및 3A ~ 200A의 다양한 데이터 및 전력 연결 요구 사항을 충족하는 다소 산업 표준입니다. 잠금 배열에는 한 손 조작 및 이중 레버 Han-Easy Lock - 보다 안정적인 잠금, 더 높은 압력 기밀성 및 케이블 간 연결과 함께 사용하기 위해 단일 레버 Han-Easy Lock이 포함됩니다. 또 다른 견고한 옵션은 압력 기밀성을 최대화하고 무단 사용의 위험을 줄이기 위한 나사 잠금입니다 (이미지 출처: Harting)

Han 계열 커넥터에는 직사각형 하우징 내의 해당 소켓과 짝을 이루는 직사각형 후드 내에 핀이 배열되어 있습니다. 커넥터에는 일반적으로 설치 직원이 커넥터를 쉽고 안전하게 닫을 수 있도록 잠금 레버가 장착되어 있어 상당한 인장 하중이 가해지는 경우에도 분리되지 않습니다.

후드(볼트 연결식 커넥터 덮개 셸)는 전력 케이블 종단에서 가장 일반적입니다. 상단 인입 및 측면 인입 구성에 사용할 수 있습니다. 하우징은 나사 실장, 표면 실장 또는 격벽 실장을 통해 계측기 또는 기계에 연결할 수 있습니다. 또는 하우징은 케이블 간 연결을 위해 케이블을 종단할 수도 있습니다. 후드와 하우징은 일반적으로 다이캐스트 합금으로 생산되지만 스테인리스 강 및 플라스틱 하우징도 일반적입니다. 일부 제조업체는 단일 후드 또는 하우징 내부에 묶을 수 있는 구성 가능한 커넥터를 제공합니다. 이는 모든 개별 모듈에서 더 많은 핀 수를 허용할 수 있습니다. 이러한 커넥터는 Molex GWconnect HDC, TE Connectivity HDC 브랜드에서 사용 가능합니다.

데이터 및 센서 신호 케이블을 위한 견고한 케이블 커넥터는 약간 다릅니다. 여기서는 M 계열 커넥터가 우세합니다. 이는 다양한 데이터 연결(이더넷 기반 연결 포함)과 전력 전송에 사용되는 견고한 커넥터입니다. 견고한 M 계열 커넥터는 센서, 스위치 및 PLC를 연결하기 위해 PROFINET, 필드버스 및 산업용 이더넷을 포함하는 산업용 네트워킹 응용 제품에서 가장 일반적입니다.

이전 DigiKey 기사에서 다룬 것처럼 M 계열 커넥터는 내부 핀과 리셉터클을 감싸고 보호하는 표준 미터법 나사산 슬리브가 있는 원형의 수/암 커넥터로 구성됩니다. 표준 크기에는 5mm M5, 8mm M8, 12mm M12, 16mm M16 및 23mm M23 커넥터가 있습니다. 나사식 슬리브는 쉽게 분리할 수 없고 매우 안정적인 전기 연결을 보장하여 간헐적 신호를 최소화하는 매우 견고하고 안정적인 연결을 제공합니다. 이 슬리브는 또한 M 계열 커넥터에 높은 수준의 방수방진 기능을 제공하여 많은 경우 세척 및 부식 환경에서도 사용할 수 있습니다. 가장 일반적인 크기는 2개, 3개, 4개, 5개, 8개 또는 12개의 핀이 있는 M8 및 M12 커넥터입니다. 일반적으로 3핀 또는 4핀 M 계열 커넥터는 센서 및 전원 공급 장치에 서비스를 제공합니다. 4핀 또는 8핀 M 계열 커넥터는 이더넷 및 PROFINET 장치에 서비스를 제공합니다. 4핀 또는 5핀 M 계열 커넥터는 Fieldbus, CAN 버스 및 DeviceNet 자동화 장치에 서비스를 제공합니다.

그림 3: M 계열 커넥터는 고강도 알루미늄으로 제작되었으며 한 손으로 빠르고 안전하게 케이블을 결합할 수 있는 라체트 나사가 특징입니다. (이미지 출처: LEMO)

산업 응용 제품에 사용되는 데이터 연결에는 이더넷, ModbusTCP/IP, EtherCAT, 이더넷/IP 및 Profinet뿐만 아니라 다양한 독점 형식이 포함됩니다. RJ 커넥터는 이더넷의 모든 구현을 위한 표준이지만 방수방진 기능을 제공하지 않으며 특별히 견고하지도 않습니다. 수(male)측 플라스틱 탭이 소켓에 딸깍 소리를 내며(커넥터 반쪽을 함께 고정하기 위해) 다소 섬세하고 플러그가 소켓에서 적당히 잡아당길 수 있습니다. 따라서 자동 설치가 모션 및 우발적 남용의 대상이 되는 경우 M 계열 커넥터가 탁월한 옵션이 됩니다.

하지만 여기에 또 다른 주의 사항이 있습니다. 표준 M 계열 커넥터는 산업용 커넥터에 적합한 옵션이지만 안정적인 연결(및 정격 방수방진 수준)을 확보하는 것은 기술자가 커넥터 스레드를 올바르게 조이느냐에 달려 있습니다. 일부 커넥터 제조업체는 자동으로 잠기는 밀어 맞추기 커넥터를 판매하여 이러한 잠재적인 오류 지점을 해결하는 것을 목표로 했습니다. 이들 중 가장 잘 알려진 것은 아마도 표준 M12 커넥터를 직접 대체하는 Molex Brad 계열 커넥터일 것입니다. 이는 신뢰할 수 있는 푸시-록 메커니즘을 위해 나사형 슬리브를 제거했습니다. 따라서 커넥터 절반을 함께 누르기만 하면 간헐적인 신호나 분리의 위험 없이 완벽한 잠금과 안정적인 연결이 보장됩니다. 이 커넥터는 다양한 구성으로 제공되며 IP65 보호 기능이 있는 푸시온 및 풀오프 커넥터를 포함합니다.

그림 4: 울트라 록 커넥터는 완벽한 연결과 IP69K 방수방진 기능을 제공하는 O링이 있는 푸시-록 옵션입니다. (이미지 출처: MOLEX)

이더넷 응용 제품에 사용할 경우 M 계열 및 Molex Brad 커넥터는 대안 A, 대안 B 및 4PPoE의 세 가지 구성에서 PoE(전력을 통한 전력 공급) 표준을 사용하여 전력을 전달하여 다양한 수준의 대역폭 및 전력 용량을 지원할 수 있습니다.

고전력 요구 사항을 위한 IEC 전력 커넥터

IEC(International Electrotechnical Commission)는 가정용, 상업용, 산업용 응용 제품에 사용되는 전력 커넥터에 대한 다양한 표준을 정의합니다. 예를 들어, IEC 60320은 각각 최대 250V 및 16A의 전압 및 전류를 갖는 비잠금 커넥터를 다룹니다. 여기에는 컴퓨터 전원 공급 장치 및 서버 인클로저를 포함하여 산업용 전자 장비에 일반적으로 사용되는 대형 C13/C14 및 견고하지 않은 대형 C19/C20 커플러가 포함됩니다. 이 커플러는 일반적으로 고강도 커넥터로 간주되지 않습니다.

반대로, IEC 60309 잠금 커넥터는 견고하며 각각 최대 1,000V 및 800A의 전압과 전류를 전송하는 산업용 케이블에 사용하도록 고안되었습니다. 모든 IEC 60309 잠금 커넥터는 생활 방수 IP44, 방수 IP67 또는 분출 방지 및 방수 IP66/67 보호를 입증하는 표준 구성을 통해 어느 정도의 방수방진 기능을 제공합니다.

표준은 또한 연동 소켓 콘센트를 허용합니다. 이 기능이 있는 커넥터는 플러그와 짝을 이루지 않는 한 통전을 허용하지 않으며 전원이 꺼질 때까지 플러그를 제거할 수 없습니다. 다음 색상 코딩은 커넥터의 허용 전압 및 주파수 범위를 나타냅니다.

• 노란색은 IEC 60309 전력 커넥터가 50Hz 또는 60Hz에서 100V ~ 130V를 전달하는 데 적합함을 나타냅니다.
• 파란색은 IEC 60309 전력 커넥터가 50Hz 또는 60Hz에서 200V ~ 250V를 전달하는 데 적합함을 나타냅니다.
• 빨간색은 IEC 60309 전력 커넥터가 종종 3상 구성으로 50Hz 또는 60Hz에서 380V ~ 480V를 전달하는 데 적합함을 나타냅니다

그림 5: 빨간색으로 구분된 이 고강도 커넥터는 380V ~ 480V를 공급하기 위한 IEC 60309 표준을 충족합니다. (이미지 출처: Wikimedia Commons)

결론

고강도 커넥터는 다양한 요구 사항을 충족해야 합니다. 커넥터가 충격 하중으로 인해 부서지거나 분리되는 것을 견뎌야 합니까? 먼지 또는 물이 유입되지 않도록 보호가 필요합니까? 커넥터가 견뎌야 하는 온도는 얼마입니까? 고강도 커넥터가 가연성이 우려되는 환경에 설치됩니까?

케이블 인입 방향 및 케이블 보호 수준과 함께 핀 수와 각각에 의해 전달되는 전압 및 전류도 고려해야 합니다. 케이블과 해당 커넥터가 움직이도록 하는 자동화 기계에는 적절한 글랜드와 케이블 클램프가 제공되어야 하며 꼬임 방지 장치도 신중할 수 있습니다.

비교적 가볍지만 열악한 환경에서 작동하는 전기 부하의 경우 M 계열 커넥터와 그 파생물이 적합한 선택인 경우가 많습니다. 더 높은 전기 부하의 경우 직사각형 커넥터가 더 나은 솔루션일 수 있습니다. 특히 다양한 케이블 인입 방향, 실장 옵션 및 일반적으로 모듈식 빌드와 함께 복잡한 요구 사항에 맞게 구성할 수 있기 때문입니다. 그렇지 않은 경우, 단상 또는 3상 AC 공급 장치에 대한 간단한 전력 연결에는 IEC 60309 잠금 산업용 커넥터가 최고의 선택입니다(유일한 경우는 아님).