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1相和3相交流电源连接器和标准现状
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1相和3相交流电源连接器和标准现状

2022-05-17 10:10:09 来源:连接器世界网 作者:《Connector Tips》编辑Jeff Shepard

【哔哥哔特导读】本文首先概述了符合美国国家电气制造商协会 (NEMA) 标准和欧洲 IEC 60309 标准的非锁定和锁定交流电源连接器,最后回顾了北美医院级交流连接器的要求。

电源连接器的主要设计目的是确保设备安全可靠地连接到交流电源,尽管它们通常指定用于交流和直流电压。AC 插座和插头有各种配置,具有不同的插片宽度、形状、位置和尺寸,旨在确保它们使用安全且不可与电压、电流容量和接地的不同组合互换。

本文首先概述了符合美国国家电气制造商协会 (NEMA) 标准和欧洲 IEC 60309 标准的非锁定和锁定交流电源连接器,最后回顾了北美医院级交流连接器的要求。

在美国,符合 ANSI/NEMA WD 6 接线设备规范的交流电源连接器的典型额定值为 15 至 60 A、高达 600 V 和高达 400 Hz。在欧洲,IEC 60309 连接器的最大额定电流为 800 A,额定电压高达 1000 V,最大频率为 500 Hz。有 24 种常见的非锁定 NEMA 连接器配置,分为四个电压等级(表 1)。

表 1:用于接地和不接地连接的 NEMA 交流连接器类别。

单相插座分为两极 (2P),提供单线触点和中性触点。此外,可能存在保护接地或接地触点,在这种情况下,插座被分类为两极和接地 (2P+E)。

NEMA 名称分为三个元素,用破折号 (-) 分隔:第一个数字是类别,表示电压、极数以及是否接地;第二个数字是连接器的安培额定值;第三个元素是一个字母,表示它是插头 (P) 还是插座 (R)。如下所述,NEMA 7-15P 插头是接地的两极插头,额定电压为 277V 和 15A。以下是 24 种常见 NEMA 连接器类别的简要概述:

  • NEMA 1 有两个扁平插脚,用于两极,两线非接地连接,额定电压为 125 V。NEMA 1 不用于新设计;它已被接地配置所取代。
  • NEMA 2 也已过时,它是两线制的,额定电压为 250 V。
  • NEMA 3 是一个计划系列,额定电压为 277 V,有两根电线。
  • NEMA 4 是一个计划系列,额定电压为 600 V,有两根电线
  • NEMA 5 有两个电极、三个带有两个插片的电线和一个接地引脚。它的额定电压为 120 V。(图 2)。

图 2:过时的 NEMA 1 未接地连接器(左)和替换的 NEMA 5 接地连接器(右)。

  • NEMA 6 具有用于 208 和 240 V 商业或工业设备的三线接地。
  • NEMA 7 是额定电压为 277 V 的两极接地连接器。NEMA 7-15 插头和插座具有相互成角度的载流引脚(图 3)。

图 3:NEMA 7-15P 插头是接地的两极插头,额定电压为 277V 和 15A。

  • NEMA 8 是一个计划中的系列,将有 3 根电线、2 个极,并以 480 V 的额定电压接地。
  • NEMA 9 计划与 NEMA 8 类似,额定电压为 600 V。
  • NEMA 10 已过时,已被 NEMA 14 取代。NEMA 10 为 125/250 V 非接地(热-热-中性),设计用于以将设备框架间接接地到中性线的方式使用,这在国家电气规范增加单独安全接地的要求之前就已允许。安全操作依赖于在断路器处连接到系统接地的中性导体。如果中性导体断裂、断开或产生高电阻,设备框架可能会以危险的电压水平通电。
  • NEMA 11 是用于三相 250 V 的三线三极不接地系列。
  • NEMA 12 是一个计划系列,具有三线、三极和不接地的三相和 480 V。
  • NEMA 13 是与 NEMA 12 类似的计划系列,额定电压为 600 V。
  • NEMA 14 为四线制,接地额定电压为 250 V。
  • NEMA 15 类似于 NEMA 14,但它是三相的,没有中性导体。
  • NEMA 16 是一个计划系列,具有四线、三极、接地和三相,额定电压为 480 V。
  • NEMA 17 与额定电压为 600 V 的 NEMA 16 类似。
  • NEMA 18 是 120Y/208V 三相不接地。
  • NEMA 19 是一个计划系列,采用 277/480Y 四线、三极、不接地。
  • NEMA 20 与 NEMA 19 类似,但 247/600Y 不接地。
  • NEMA 21 是一个计划系列,采用 120/208Y、五线、三极、中性线、三相和接地。
  • NEMA 22 将类似于 NEMA 21 用于 277/480Y。
  • NEMA 23 也将类似于 NEMA 21 用于 347/600Y 使用。
  • NEMA 24 是两极接地,额定电压为 347 V,主要用于加拿大。

锁定

锁定连接器旨在确保连接牢固且不会意外断开。这些连接器的插头带有弯曲插片,插入插座时可以转动。锁定连接器在 NEMA L6、NEMA L7 或 NEMA L21 中的序列号前标有“L”。

大多数锁定连接器都有相应的非锁定连接器。NEMA 21 是一个例外。NEMA 21 直插片设备“为未来配置保留”,目前不存在该系列的设计。但是,有 NEMA L21 系列锁定连接器。

图 4:L21-30 插头。

锁定连接器用于商业和工业系统以及更高功率的家用电器。还有用“ML”标识的小型或微型锁定连接器,设计用于标准锁定连接器太大时使用。

IEC 60309 连接器

在欧洲,大多数连接器都符合 IEC 60309(以前的 IEC 309)和基于它的各种标准(包括 BS 4343 和 BS EN 60309-2)。这些在英国通常被称为 CEE 工业、CEEform 或 CEE 连接器。大多数三相交流连接器具有接地连接,但可能不包括中性线,因为某些负载(如电机)不需要中性线连接。这些连接器具有四个连接、三相和接地,指定为 3P+E。

常见的 IEC 320 连接器有 P+N+E(不平衡单相带中性线)、2P+E(平衡单相)、3P+E(三相无中性线)和 3P+N+E(三相带中性线) ) 额定电流高达 200 A。不同额定电流的连接器具有不同的整体尺寸,因此无法连接不兼容的配置。与 NEMA 一样,IEC 320 连接器也有很多种。一些例子包括:

IEC 320 C13/C14 连接器在 PC 和 AV 行业中很常见。C13 插座的配对连接器是 C14 插头,它通常安装在计算机电源或电源变压器的嵌入式面板或机箱中。

IEC 320 C5 是一种极化电源插座,常见于笔记本电脑使用的电源上。

IEC 320 C7(非极化)是一种 2 插脚连接器,带有两个并排的圆形插脚,主要用于消费电子产品。

IEC 320 C7(Polarized)在插座的一端有一个方形的包覆成型,以提供中性线连接。

CEE 7/7 连接器为圆形,带有两个圆形引脚和一个插座,该插座接受来自“F 型”欧洲墙壁插座的接地引脚。

北美医院级

在北美,医院级交流电源连接器符合通用医疗设备标准以及与电源连接和连接相关的特定标准。通用医疗设备标准包括 UL 60601-1 第 57.2 和 57.3 节,要求医院级交流电源连接器在“患者附近”使用“患者护理设备”,以及 CAN/CSA C22.2 no. 21. 连接器特定要求包括:

  • 附件标准— UL 498 和 CAN/CSA C22.2 no. 42 和 UL 60601 包括对突然拔除插头、接地针脚保持、故障电流、接地接触温度和电阻、组装安全性、线夹应力消除和线拉力、端子强度以及材料的耐久性和冲击测试的要求。
  • 电源连接器标准— UL 817 和 CAN/CSA C22.2 no. 21 和 NEMA WD-6 要求包括:插片必须是实心的,而不是折叠的黄铜;插片可以镀镍;插头必须包括内部电缆固定装置或应力消除装置,以防止插头内部连接受到任何压力,并且连接器必须包含一个“绿点”,表明它们符合医院级电源线和电源线组的要求(图 5)。

图 5:这款医院级交流电源线组将 NEMA 5-15 插头与绿点和防震防拉 IEC-60320-C13 插头相结合。

UL 498 和 817 标准仅允许将 NEMA 5-15、5-20、6-15 和 6-20 直插片设备标记为医院级。如果 NEMA 1-15 具有双重绝缘并满足所有其他要求,则 CSA 将允许 NEMA 1-15 被归类为医院级。

总结

电源连接器旨在提供与主电源的安全可靠连接。NEMA、IEC 和其他标准机构已经建立了许多详细的标准,以确保来自不同制造商的交流电源连接器相互兼容并与配电基础设施兼容。业界已经为单相和三相配电系统开发了数十种连接器格式,具有不同的极点、中性线和接地连接组合。除了满足所有通用行业标准外,医院级交流电源连接器还必须满足几个附加标准。

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