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Conectores para la transmisión de potencia

Tecnología de conexión Push-lock para M12 Power

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Con su conexión Push-Lock, el conector M12 Power permite un rápido y cómodo cableado de potencia sin necesidad de herramientas. FOTO: Phoenix Contact
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En el ámbito de la tecnología de conexión industrial, el conector M12 se considera una gran herramienta polivalente: además de la transmisión de señales y datos, cada vez se transmite más potencia a través de esta interfaz compacta. La tecnología de conexión Push-Lock permite un montaje cómodo, seguro y rápido hasta una sección de 2,5 mm².



Introducida en 2011, la norma IEC 61076-2-111 especifica la transmisión de potencia a través de estos conectores. Esta norma describe qué características debe tener un conector M12 Power y qué requisitos se le puede exigir. Además, la norma específica las dimensiones mínimas y máximas del conector. Sin embargo, no indica qué tecnología de conexión debe tener un conector diseñado para libre confeccionado, ya que esta decisión es competencia del fabricante del conector correspondiente.


Distribución descentralizada de la potencia


Un aspecto importante de la transformación digital que se está produciendo en el marco de las ambiciones de la Industria 4.0 es la distribución descentralizada de la potencia. El sistema de cableado de alimentación M12 es ideal para este propósito (imagen 2). Tanto en el caso de los pasamuros para dispositivos como los módulos de E/S IP67, así como en el caso de los cables sobremoldeados, los distribuidores y los conectores para libre confeccionado, se debe cumplir siempre los requisitos de la norma. Además de los requisitos habituales, como la idoneidad para el índice de protección IP67, al diseñar los componentes M12 Power se ha prestado especial atención para que no haya desajuste y se garantice el cumplimiento de las distancias de separación y líneas de fuga. Sólo así se puede garantizar la transmisión segura de corrientes elevadas de hasta 16 A y tensiones de hasta 690 V.


Para ello, Phoenix Contact ha desarrollado cinco codificaciones especiales y las ha incorporado a la norma IEC 61076-2-111. Las codificaciones T y L están diseñadas para aplicaciones de CC con una corriente de hasta 16 A por pin. A diferencia de la codificación T, la codificación L cuenta con un contacto FE separado. Las codificaciones S, K y M sirven para alimentar cargas de CA en los terminales. Los dispositivos de CA monofásicos y trifásicos, como los motores, pueden alimentarse con una tensión de 690 V y una corriente de 16 A.


Una solución para numerosos campos de aplicación


Independientemente del campo de aplicación, siempre es especialmente cómodo para los usuarios si pueden realizar su cableado de alimentación con soluciones Plug and Play. Para ello, desde el avance triunfal del M12 también existen en el mercado cables sobremoldeados con conectores M12 para potencia. Se han desarrollado numerosos conectores para estos cables, sobre todo en los últimos años. Al mismo tiempo, la gama de cables para aplicaciones específicas también se ha diversificado enormemente. Desafortundamente, no siempre se puede recurrir a los cables preconfecionados. En la práctica, los cables de potencia suelen tener que introducirse en aparatos que no disponen de un sistema de entrada de cables, como el CES de Phoenix Contact, sino que sólo pueden utilizar un prensaestopas estándar. Algunos equipos están también equipados con un cable que lleva un extremo libre.

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Un gran número de usuarios prefieren utilizar su propio cable de alimentación. Precisamente en estos casos, los conectores M12 Power cobran gran importancia para la construcción de un cableado de alimentación M12 consistente. Los distribuidores de potencia son ideales para permitir el diseño de sistemas de líneas de energía más flexibles y también para minimizar el número y la longitud de los cables. El concepto de cableado M12 Power, que hasta ahora se realizaba mediante caja de interconexión y cajas de bornas, ha hecho que estas aplicaciones sean sencillas y enchufables (imagen 3). Las ventajas de utilizar esta nueva tecnología son, entre otras, menores pérdidas de energía, una instalación clara y un diagnóstico sencillo.


Tecnologías de conexión para M12 Power


Actualmente, ya están disponibles en el mercado las siguientes tecnologías de conexión para aplicaciones de señal y datos: Conexión por tornillo, resorte, engaste, perforación (pierce) y por desplazamiento del aislante (IDC). Todas estas tecnologías de conexión se utilizan desde hace mucho tiempo y, dependiendo de la aplicación, presentan sus propias ventajas específicas. Los resultados de las comparaciones entre estas tecnologías no pueden trasladarse sin más a las aplicaciones de cableado. Esto se debe a que las secciones de los conductores de 1,5 mm² y, especialmente, de 2,5 mm² requieren un mayor grado de esfuerzo y cuidado por parte del instalador. Una instalación cuidadosa es un factor que no debe subestimarse, especialmente en las aplicaciones de CA de hasta 690 V.


La norma de conectores IEC 61076-2-111 estipula que los conectores para alimentación M12 sólo pueden conectarse sin tensión, y que la carcasa solo puede abrirse cuando no hay tensión. En el mercado existen diferentes enfoques al respecto, por lo que hay que tener cuidado al seleccionar el conector adecuado. Algunos conectores, por ejemplo, no pueden volver a conectarse porque la conexión queda fija durante la instalación. Los conectores con conexión por desplazamiento del aislamiento sólo pueden volver a conectarse si el cable se coloca de nuevo y el contacto por desplazamiento del aislante hace conexión con los conductores en un punto diferente.


Conexión por resorte M12 con valor añadido


La tecnología de conexión por resorte permite conectar fácilmente bornas, conectores circulares y conectores para placas de circuito impreso. En los últimos años, esta tecnología se ha ido desarrollando de continuo y hoy en día permite un manejo sencillo en una amplia gama de aplicaciones.

 

Mientras que el conector se fija en la placa de circuito impreso o en el carril DIN, los conectores M12 diseñados para el montaje deben sujetarse con la mano cuando se conectan.  En el campo del cableado de señales y datos ya se ha establecido una solución accionada por palanca. La ventaja de la palanca es que la cámara de sujeción permanece abierta y el usuario tiene ambas manos libres para introducir el conductor. Esta característica es de gran ayuda para el instalador cuando conectan secciones de 1,5 mm² y 2,5 mm y hace que la conexión por resorte sea una opción de conexión rápida y sencilla también en aplicaciones M12.


Conectores M12 Power con conexión PE


La conexión PE es de especial importancia en las aplicaciones de CA. Para poder aplicar las altas tensiones de hasta 690 V en un espacio reducido, son necesarias determinadas distancias de separación y de fuga, así como espesores de pared del material aislante específicos. Hay que tener en cuenta que, en caso de avería, las partes conductoras con las que el usuario pueda entrar en contacto no estén bajo tensión.  Una situación de fallo sería, por ejemplo, que el cable se salga del conector. En este caso, los conductores individuales pueden ser arrancados de la zona de conexión. Por lo tanto, desde el punto de vista del diseño, es importante que el conductor PE sea el último en ser desconectado. Esto es necesario para asegurarse de que el fusible se active en caso de que se produzca una descarga disruptiva que pase de la fase arrancada a las partes conductoras de la carcasa. Como en la mayoría de los casos las bornas de conexión están en un nivel, este requisito se implementa mediante un conductor de PE que es 2 mm más largo. También hay conceptos en el mercado cuyo diseño hace que los conductores puedan ser todos de la misma longitud. Están diseñados para que el conductor de PE tenga la mayor fuerza de retención en el sistema.


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El conductor PE no suele tener corriente en la aplicación, ya que las corrientes elevadas sólo pueden estar presentes durante un breve periodo de tiempo en caso de fallo. En las aplicaciones apantalladas, las altas corrientes también fluyen a través del contacto de apantallamiento del conector. Por lo tanto, a diferencia de los conectores de señal y datos apantallados, la conexión de apantallamiento es un elemento de seguridad importante. Dependiendo del organismo de homologación, durante las pruebas se aplican corrientes de tres dígitos para simular la seguridad del sistema en caso de fallo. En este caso, la sección de los componentes relevantes para el PE -como el contacto PE, el contacto PE con la carcasa y la conexión del apantallamiento del cable- en el conector son vitales para un funcionamiento seguro. Por lo tanto, el apantallamiento trenzado del cable debe conectarse a la carcasa del conector en un área amplia al hacer el contacto de apantallamiento.



RESUMEN


Con tensiones de hasta 690 V y corrientes de hasta 16 A, se requiere una instalación cuidadosa. Los componentes estandarizados, como los cables sobremoldeados, los distribuidores de energía y los conectores para libre confeccionado en campo, simplifican considerablemente la distribución de potencia, que de otro modo sería compleja. La innovadora tecnología de conexión Push-Lock de Phoenix Contact permite realizar conexiones de potencia cómodas y que ahorran tiempo en campo.



CONECTORES Y CABLES - EL SISTEMA NERVIOSO DE UNA SOCIEDAD ELÉCTRICA


El cambio climático requiere una revolución energética global que sólo es posible mediante la digitalización y la conexión en red de todos los ámbitos de la vida. En la All Electric Society, las necesidades energéticas se cubrirán únicamente con energías renovables y la electricidad se convertirá en la fuente de energía central. Para lograrlo, es necesario el acoplamiento integral de los sectores de la energía, la movilidad, las infraestructuras, la construcción y la industria. Las infraestructuras mundiales deben estar conectada en red, tanto físicamente como mediante enlaces de datos.


Hasta ahora, los distintos sectores se han caracterizado por tener normas técnicas diferentes, lo que dificultaba su vinculación. Sin embargo, ya están disponibles tecnologías de base como Single Pair Ethernet, TSN o 5G que permiten establecer una infraestructura de comunicaciones sin fisuras entre los innumerables dispositivos instalados. Los productos electromecánicos, como los conectores y las bornas de conexión, son la base para la electrificación de máquinas e instalaciones. Phoenix Contact participa activamente en muchas organizaciones de usuarios, comités y asociaciones con el objetivo de garantizar que el desarrollo de estas normas se impulse de acuerdo con los requisitos y que la All Electric Society pueda convertirse en una realidad.



Este artículo aparece publicado en el nº 530 de Automática e Instrumentación

págs. 52 a 54

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