Клеммник как электротехническое изделие¶

Клеммник (также клеммная колодка, клеммная коробка, терминальный блок) — электротехническое изделие, предназначенное для механического и электрического соединения проводников. Представляет собой корпус из изоляционного материала с одним или несколькими токопроводящими элементами, в которых фиксируются концы проводов или кабелей. Применяется в бытовой и промышленной электропроводке, электронной аппаратуре, распределительных щитах, системах автоматизации и на транспорте.

¶Назначение и принцип действия

Основная функция клеммника — обеспечить надёжный электрический контакт между двумя или более проводниками без пайки и сварки, сохраняя возможность быстрого монтажа и демонтажа соединения. Контакт достигается за счёт прижима металлического проводника к токоведущей шине или пластине винтовым, пружинным либо рычажным механизмом. Корпус изготавливается из диэлектрика — термопласта, полиамида, поликарбоната, керамики — и обеспечивает изоляцию соседних цепей и защиту от прикосновения к токоведущим частям.

Клеммники решают несколько задач одновременно: механическое удержание провода, электрическое соединение, изоляция, а в ряде конструкций — маркировка и защита от ошибочного подключения.

¶История

До массового внедрения клеммников соединение проводов выполнялось скруткой, пайкой или болтовым креплением под гайку. В конце XIX — начале XX века с развитием электросетей и телефонной связи появились фарфоровые клеммные коробки с винтовыми зажимами. В 1920–1930-е годы винтовые клеммные колодки стали стандартным элементом распределительных щитов и промышленного оборудования. Во второй половине XX века распространились пружинные зажимы, а в 1970-е годы немецкая компания WAGO разработала конструкцию с плоскопружинным зажимом, позволяющую подключать провод без инструмента. В 2000-х получили распространение рычажные клеммники и модульные системы с монтажом на DIN-рейку.

¶Классификация

Клеммники различают по нескольким признакам.

По способу фиксации провода:

• винтовые — провод прижимается винтом через прижимную пластину;
• пружинные — контакт обеспечивает плоская или витая пружина;
• рычажные — фиксация откидным рычагом;
• самозажимные (push-in) — провод вводится усилием без инструмента;
• болтовые и под пайку — для силовых и высокочастотных цепей.

По конструкции:

• проходные (соединительные) — для соединения двух проводов;
• ответвительные — для разветвления цепи;
• многополюсные (секционные) — несколько изолированных цепей в общем корпусе;
• с размыкателем или предохранителем — с возможностью разрыва цепи;
• измерительные — с гнёздами для подключения приборов.

По способу монтажа:

• на DIN-рейку (модульные, наборные);
• на печатную плату;
• на панель или в корпус;
• свободно висящие (для соединения проводов в распаечных коробках).

По типу изоляции и условиям эксплуатации: стандартные, влагозащищённые (IP65 и выше), термостойкие, взрывозащищённые.

¶Материалы и характеристики

Токоведущие элементы выполняют из латуни, электротехнической меди, лужёной меди, реже — из алюминиевых сплавов. Покрытие (лужение, никелирование) защищает от коррозии и снижает переходное сопротивление. Корпуса делают из полиамида PA66, поликарбоната, полипропилена, фенопласта, керамики; для ответственных применений — из трудногорючих материалов с классом огнестойкости V0.

Ключевые параметры: номинальное напряжение (от 12 В до 1000 В и выше), номинальный ток (от долей ампера до сотен ампер), сечение подключаемых проводов (от 0,08 до 240 мм² и более), число полюсов, степень защиты IP, температура эксплуатации, материал контактов.

¶Применение

Клеммники используются практически во всех областях, где требуется соединение проводников:

• бытовая электропроводка — соединения в распаечных коробках, подключение светильников, розеток;
• распределительные щиты — модульные клеммы на DIN-рейку для ввода и распределения линий;
• промышленная автоматика — подключение датчиков, приводов, контроллеров;
• электроника — клеммные колодки на печатных платах для подключения внешних цепей;
• транспорт — бортовые сети автомобилей, железнодорожного и авиатранспорта;
• энергетика — силовые клеммные соединения в шкафах и на подстанциях.

В России клеммники выпускаются рядом предприятий, а также широко импортируются; распространены изделия марок WAGO, Phoenix Contact, Weidmüller, Legrand, IEK, EKF, TDM.

¶Монтаж и правила эксплуатации

При монтаже важно соблюдать несколько условий: зачищать провод на нужную длину, не допускать попадания изоляции под зажим, применять наконечники для многопроволочных проводов, соблюдать момент затяжки винтов. Для алюминиевых проводов требуется периодическая протяжка винтовых соединений из-за текучести металла. Пружинные и рычажные клеммники допускают многократное переподключение без потери контактных свойств.

Типовые ошибки: подключение провода большего сечения, чем допускает клеммник; ослабление контакта; использование бытовых клеммников в силовых цепях; отсутствие маркировки цепей.

¶Преимущества и ограничения

Преимущества клеммников — скорость монтажа, возможность многократного переподключения, аккуратность соединений, ремонтопригодность, стандартизация. Ограничения — переходное сопротивление контакта, необходимость подбора под сечение и ток, снижение надёжности при неправильном монтаже, а также ограниченная стойкость дешёвых изделий к нагреву и вибрации.

¶Стандарты

К клеммникам применяются международные и национальные стандарты: IEC 60947-7 (клеммные колодки для промышленного применения), IEC 60998 (соединительные устройства для низковольтных цепей), ГОСТ Р 50030.7.1 в России. Стандарты регламентируют параметры, испытания на нагрев, изоляцию, механическую прочность и пожарную безопасность.

Источники: IEC 60947-7, IEC 60998, ГОСТ Р 50030.7.1, техническая документация производителей WAGO, Phoenix Contact, Weidmüller, IEK.