Электромонтаж без отвёртки

До второй половины прошлого века в электромонтаже господствовали винтовые клеммные соединители. Их конструкция постоянно совершенствовалась, однако от некоторых «врождённых» недостатков не удалось избавиться до сих пор. Главный из них — зависимость качества монтажа от квалификации персонала: усилие, с которым следует зажать в клемме проводник, монтажник определяет буквально на ощупь.

С появлением пружинных клемм качество монтажа перестало напрямую зависеть от умения обращаться с отвёрткой. Более того, для работы со многими из этих клемм отвёртка не требуется вовсе.

Плоская пружина

Уже первая пружинная клемма (рис. 1), запатентованная в 1951 году фирмой WAGO Kontakttechnik GmbH (Германия), позволяла монтировать одножильные провода без помощи инструмента: очищенный от изоляции конец провода просто вставлялся в отверстие в её корпусе. Расположенная внутри корпуса плоская пружина из хромоникелевой (CrNi) стали прижимала проводник к медной токонесущей шине.

Параметры пружины были подобраны таким образом, чтобы сила давления на проводник оставалась оптимальной независимо от его сечения. В результате исключалось влияние «человеческого фактора»: винт, которым можно было бы «недожать» или «пережать» проводник, в конструкции просто отсутствовал.

Такая клемма не требует периодического технического обслуживания: пружина автоматически компенсирует влияние ударов, вибрации и температурных колебаний на качество контакта. Благодаря пластичному оловянно-свинцовому покрытию токонесущей шины (60% Sn, 40% Pb) между ней и проводником образуется газонепроницаемый контакт, обеспечивающий долговременную антикоррозионную защиту.

Конструкция оказалась настолько удачной, что за последовавшие полвека на её основе было разработано множество клеммных соединителей для разных областей применения. На рис. 2 схематично показано устройство некоторых из них.

Условные обозначения: 1 — провод; 2 — пружина; 3 — токонесущая шина.

Пружинный зажим клеммы серии 235 (рис. 2а), на первый взгляд, мало отличается от прототипа 1951 года. Однако в нём реализован принцип, ставший обязательным для всех клемм WAGO: пружина и токонесущая шина выполнены в виде единого узла, благодаря чему прижимное усилие от пружины не передаётся на пластиковые детали корпуса.

Другой пример — клеммы серии 273 (рис. 2б), широко используемые в строительной индустрии многих европейских стран. В основе конструкции общая токонесущая шина, к которой плоскими пружинами могут прижиматься до 8 проводников. Можно использовать медные и алюминиевые проводники в любом сочетании — конструкция клеммы исключает возникновение электрохимической коррозии. При необходимости корпус может быть заполнен контактной пастой, которая в процессе подключения проводника снимает с него окисную плёнку и смазывает, защищая от повторного окисления.

Более технологичным и дешёвым воплощением тех же идей стали клеммы серии 773 (рис. 2в). Часть из них имеет прозрачный корпус для визуального контроля качества соединения. Это не единственное средство контроля — во всех клеммах WAGO имеются тестовые гнезда, защищённые от случайного прикосновения.

Ещё один пример экономичного решения – компактные клеммы серии 243 (рис. 2г). В них токонесущая шина вовсе отсутствует – её функции выполняет сама пружина. Это несколько ухудшает электрические характеристики изделия, но позволяет существенно снизить его стоимость и габариты.

Несмотря на различия в размерах и форме, все плоскопружинные клеммы объединяет чрезвычайная простота использования: для подключения провода достаточно вставить его в соответствующее отверстие в корпусе.

В некоторых клеммах (в частности, в образце 1951 года — рис. 1) имеется рычаг для сжатия пружины. Он облегчает демонтаж, однако извлечь провод можно и проще: достаточно его потянуть, слегка при этом поворачивая. Именно так и следует действовать при работе с показанными на рис. 2 строительными клеммами, не имеющими рычагов. После извлечения провода клемма может быть использована повторно.

Пружина CAGE CLAMP®

Как было сказано, клеммы на основе плоской пружины позволяют без применения инструмента соединять одножильные провода. Для работы с многожильными проводами в 1977 году разработчиками фирмы WAGO был предложен другой зажим — CAGE CLAMP® (рис. 3). 

Правда, при этом им пришлось сделать «шаг назад» — фиксация проводника в зажиме производится при помощи отвёртки. Впрочем, используется она нетрадиционным образом: не для закручивания винтов, а в качестве рычага, сжимающего пружину (рис. 4).

Отвёртка вставляется в специально предназначенное для этого отверстие в корпусе клеммы, пружина при этом сжимается, и в ней приоткрывается прямоугольное «окно», в которое вставляется очищенный от изоляции провод. При извлечении отвёртки «окно» закрывается и проводник оказывается плотно прижатым пружиной к поверхности токонесущей шины.

При таком подходе сохраняется основное достоинство пружинного зажима: усилие, с которым фиксируется провод, не зависит от квалификации и добросовестности персонала.

Скорость монтажа при таком использовании отвёртки в несколько раз выше, чем при обычном затягивании винтов, особенно если применить инструмент (отвёрткой его уже не назовешь), показанный на рис. 5.

И всё же идея электромонтажа без отвёртки оставалась настолько привлекательной, что попытки её реализации не прекращались: на протяжении нескольких лет был создан ряд «вариаций» на тему CAGE CLAMP®, в которых, как в плоскопружинном прототипе 1951 года, пружина сжимается голыми руками при помощи различных кнопок и рычагов. Два характерных примера показаны на рис. 6.

Впрочем, из-за малых размеров этих клемм нажимать на рычаги все же удобнее отвёрткой, пинцетом или другим подручным инструментом. Следующие два примера показывают, как можно полностью отказаться от использования инструментов

Экспресс-клемма серии 224 для подключения осветительных приборов (рис. 7) содержит два зажима: плоскопружинный для жёстких одножильных проводов с монтажной стороны (потолок или стенка) и CAGE CLAMP® для подключения многожильных проводов от светильника. Для сжатия пружины достаточно сдавить пальцами корпус клеммы, состоящий из двух подвижно соединённых частей.

Еще один пример — клеммы серии 222 для распределительных коробок (рис. 8). Каждое гнездо клеммы снабжено небольшим рычагом, при помощи которого можно сжать расположенную внутри пружину. В рабочем положении рычаги находятся в специальных пазах, что исключает их случайное перемещение и отсоединение провода. Габариты клеммы невелики, так как в ней применена компактная версия зажима CAGE CLAMP®.

Пружина CAGE CLAMP®S

К сожалению, использование рычагов и кнопок не всегда оказывается оправданным: «лишние детали» увеличивают габариты и стоимость клеммы. Поиск более дешёвого решения продолжался, и в 2000 году специалистами WAGO был предложен зажим CAGE CLAMP®S, который совмещает универсальность CAGE CLAMP® с простотой использования плоскопружинного зажима.

Один из примеров использования CAGE CLAMP®S – соединители для строительного электромонтажа WINSTA® (рис. 9).

Основное его отличие от CAGE CLAMP® в том, что «окно» для фиксации проводника выполнено не в пружине, а в токонесущей шине. Кромки окна несколько скошены и образуют подобие воронки или ловителя. В результате клеммы с CAGE CLAMP®S допускают подключение без отвёртки любых жёстких проводников:

• одножильных;

• многожильных с ультразвуковым уплотнением;

• многожильных с наконечниками.

Более наглядно эта особенность конструкции видна на примере другой модификации зажима, используемой c 2003 года в клеммах TOP JOB®S (рис. 10). 

Из рисунка также видно, что зажим CAGE CLAMP®S обладает ещё одним достоинством: клеммы на его основе занимают на 30% меньше места, чем аналогичные изделия с «классическим» CAGE CLAMP®.

К сожалению, как видно из таблицы 1, иллюстрирующей возможности пружинных зажимов, при всех достоинствах CAGE CLAMP®S один вопрос остался нерешённым: для подключения тонкопроволочных проводников по-прежнему требуется отвёртка.

Впрочем, и здесь выручают давно опробованные рычаги и кнопки. Например, как это сделано в клеммах серии 862 (рис. 11) и 218 (рис. 12).

Заключение

Разумеется, отказ от отвёртки не является самоцелью – это лишь один из путей снижения трудоёмкости и повышения качества электромонтажа. Вместе с тем, рассматривая более чем полувековую историю развития пружинного зажима, можно сделать вывод, что фирма WAGO (как, впрочем, и её многочисленные подражатели) считает избавление от «отвёрточной зависимости» весьма перспективным направлением.

За дальнейшим развитием событий в этой области можно следить по материалам, регулярно публикуемым на www.wago.ru, а также www.prosoft.ru. ● 

Автор — сотрудник фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (812) 325-3790
Факс: (812) 325-3791
E-mail: bel@spb.prosoft.ru