I connettori sono dispositivi che collegano circuiti elettronici. Sono utilizzati per l’assemblaggio, l’installazione e l’alimentazione di dispositivi elettrici ed elettronici e rappresentano un componente importante di ogni apparecchiatura elettronica utilizzata nei macchinari industriali, nell’elettronica di consumo, nelle comunicazioni, nell’elettronica di potenza, negli elettrodomestici e nelle apparecchiature commerciali.
Questo articolo vuole offrire una panoramica sui connettori utilizzati nello specifico per applicazioni di elettronica di potenza.
Connettori di potenza
I connettori di potenza svolgono un ruolo significativo per prestazioni e connettività ad alta affidabilità in un’ampia gamma di applicazioni considerate critiche, come ad esempio nei sistemi di alimentazione dei data center che sono responsabili della gestione e dell’archiviazione di una grande quantità di informazioni e dati fondamentali per le operazioni a livello globale senza soluzione di continuità. Poiché i connettori di potenza sono progettati per soddisfare esigenze applicative specifiche, occorre considerare i requisiti più importanti quando si selezionano connettori di potenza per applicazioni cruciali.
Requisiti elettrici
Quando si sceglie un connettore per le applicazioni nel campo dell’elettronica di potenza, è importante innanzitutto esaminare attentamente se le specifiche elettriche e tecniche soddisfino i requisiti necessari affinché l’applicazione funzioni in modo ottimale.
Una specifica cruciale a cui prestare molta attenzione è la potenza nominale del connettore, inclusa la tensione e la corrente massima. È inoltre fondamentale determinare la temperatura operativa massima del connettore poiché un aumento della temperatura superiore al valore massimo specificato nel datasheet ne ridurrà le performance. Questo fattore di declassamento contribuirà a determinare come specificare la corretta potenza nominale del connettore per una determinata applicazione.
In termini generali, i connettori dovrebbero essere specificati in modo che la potenza nominale massima sia superiore alle caratteristiche ambientali ed elettriche a cui sono probabilmente soggetti nell’apparecchiatura utilizzata. Questo è noto come margine di progettazione o margine di sicurezza, che avrà l’effetto di aumentare l’affidabilità e le prestazioni del connettore non sottoponendolo a sollecitazioni elettriche eccessive.
Ad esempio, se un progettista ha bisogno di selezionare un connettore che possa essere utilizzato in un’applicazione classificata a 380 V in CA con una corrente di 25 A, considerando che il valore nominale di picco della 380 Vrms è di circa 537 V e che la corrente viene incrementata di almeno il 25%, ovvero una corrente di circa 32 A, il progettista dovrà scegliere un connettore di cui si raccomanda che le specifiche siano superiori a 600 V e a 32 A, rispettivamente per la tensione nominale e la corrente nominale, ossia che la potenza risultante sia almeno superiore al 125% della potenza nominale.
Il connettore di potenza PWF1 prodotto dall’azienda Wuerth Elektronik Stelvio Kontek, con una tensione nominale di 1000 V e una corrente nominale di 41 A, è progettato appositamente per sistemi elettronici e applicazioni industriali di potenza.
Requisiti meccanici
Oltre alle importanti specifiche elettriche di qualsiasi connettore di potenza, sono altrettanto importanti le caratteristiche meccaniche. Ciò include le dimensioni e le caratteristiche di progettazione del connettore, che pongono determinate limitazioni che possono influire sull’installazione del connettore e sulle sue prestazioni all’interno dell’applicazione di potenza.
Per questo motivo, è imperativo considerare il fattore di forma e il profilo del connettore per determinare se è compatibile con la configurazione dell’apparato in cui sarà installato il connettore.
I connettori di potenza sono necessari per gestire carichi elettrici ad alta tensione e alta corrente, il che a sua volta richiede che le connessioni abbiano un’adeguata separazione l’una dall’altra e da altri dispositivi nel sistema per evitare contatti o interferenze elettriche indesiderate. Inoltre, i cavi collegati a questi connettori devono essere adeguatamente specificati per gestire la tensione e la corrente nominali massime del connettore, utilizzando un margine di progettazione simile o un fattore di declassamento per specificare i cavi. Ad esempio, un connettore da 41 A richiederebbe una dimensione nominale del cavo di 6mm² mentre un connettore da 32 A richiederebbe per un cavo un requisito nominale di 4mm². Inoltre, i contatti del connettore sulla scheda a circuito stampato (o PCB) devono essere specificati per il massimo carico di potenza con un adeguato declassamento. È anche importante considerare come il connettore verrà collegato al cavo e al PCB, sia tramite vite, saldatura o utilizzando un sistema di bloccaggio.
Il meccanismo di bloccaggio mantiene il connettore in posizione stabilmente fissata impedendo che il connettore si sposti in caso di urto o sbalzo ed evitando il disaccoppiamento accidentale del connettore durante il funzionamento, che altrimenti potrebbe provocare danni al dispositivo elettronico. Esistono vari tipi di meccanismi di bloccaggio dei connettori, inclusi innesti a baionetta e a vite.
La specializzazione di Wuerth Elektronik Stelvio Kontek
Wuerth Elektronik Stelvio Kontek si dedica alla progettazione, ingegnerizzazione e produzione di connettori nel settore industriale. Realizza soluzioni standardizzate e personalizzate utilizzando avanzate attrezzature dedicate e strutture di fabbricazione e test di laboratorio altamente tecnologiche potenziate con tecnologie e strumentazione proprietarie.
I prodotti di Wuerth Elektronik Stelvio Kontek sono omologati nei propri laboratori, approvati dai principali istituti internazionali, tra cui UL e VDE, e sono conformi alle più recenti direttive europee come RoHS, WEEE, PFOS e REACH, assicurando inoltre un forte impegno nel rispetto dell’ambiente.
L’azienda assicura inoltre il servizio e la cura dei clienti attraverso una vasta rete di agenzie qualificate di rappresentanza presenti in tutto il mondo in grado di fornire un supporto tecnico e commerciale di ingegneri e tecnici esperti.
Alcuni prodotti per l’elettronica di potenza
Oltre al connettore PWF1 citato sopra, l’azienda produce altri prodotti di potenza tra cui i morsetti per circuito stampato PWT1 e PWT2 mostrati in Figura 2. I morsetti PWT1 e PWT2 hanno una tensione nominale di 800 V e una corrente nominale di 76 A.
La Figura 3 riporta i connettori PWM1 e PWM1..FV che hanno una tensione nominale di 600 V e una corrente nominale di 41 A.
Conclusioni
In questa panoramica abbiamo visto in sostanza quali importanti fattori sono da considerare quando si decide quale connettore di potenza è più adatto per le applicazioni power ed energy.
A queste considerazioni dobbiamo aggiungere un altro importante aspetto nella scelta di un connettore, ma anche di un fornitore, in questo caso indipendentemente dalla potenza nominale e assicurare rispondenza alle normative tecniche di riferimento .
Quando si tratta di requisiti elettrici e meccanici, garanzia di qualità e altre caratteristiche rilevanti dei connettori di potenza, è importante che ciascuno di questi fattori sia considerato per garantire prestazioni ottimali e ad alta affidabilità.
I test del prodotto eseguiti nei laboratori completamente integrati di Wuerth Elektronik Stelvio Kontek supportano il reparto qualità disponendo di tutte le risorse ingegneristiche e tecniche a garanzia di un prodotto sicuro e conforme agli standard internazionali e alle esigenze dei clienti, sia durante lo sviluppo che dopo il lancio sul mercato del prodotto.
Ogni singolo componente di Wuerth Elektronik Stelvio Kontek viene prodotto all’interno dell’azienda con macchinari progettati, costruiti e assemblati dalle sue maestranze, ciò garantisce un severo e affidabile flusso di controllo della qualità, dal singolo componente al prodotto completo.
