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什么是单相和三相交流电源连接器及标准?

通过杰夫·谢泼德|2022年4月1日

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电源连接器的主要设计目的是确保设备与交流电源的安全可靠连接,尽管它们通常适用于交流和直流电压。交流插座和插头有各种配置,具有不同的叶片宽度、形状、位置和尺寸,旨在使它们能够安全使用,并且不可与不同的电压、电流容量和接地组合互换。本FAQ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。

美国符合ANSI/NEMA WD 6接线设备规格的交流电源连接器的典型额定电压为15至60 A,最高达600 V,最高达400 Hz。在欧洲,IEC 60309连接器的最大电流额定值为800a,电压额定值高达1000v,最大频率为500hz。有24种常见的非锁定NEMA连接器配置,分为四种电压等级(表1)。

表1:用于接地和不接地连接的NEMA交流连接器类别。(表:维基百科)

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,在这种情况下,插座被划分为两极和地(2P+E)。

NEMA标识分为三个元素,用破折号(-)分隔:第一个数字是等级,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,和;第三个元件是一个字母,表明它是插头(P)还是插座(R)。如下所述,NEMA 7-15P插头是一个接地的,额定电压为277V和15A的两极插头。以下是24种常见NEMA连接器类的简要概述:

NEMA 1有两个扁平的尖头,用于两个极点,额定125 V的两线非接地连接。在新设计中不使用NEMA 1;它已经被接地的结构所取代。

NEMA 2也过时了,它是两线制的,额定电压为250v。

NEMA 3是一个计划的系列,额定电压为277 V,有两根电线。

NEMA 4是一个计划的额定电压为600v的两根电线系列

NEMA 5有两个极,三个带两个刀片的导线和一个接地脚。额定电压为120伏(图2)。

图2:废弃的NEMA 1不接地连接器(左)和替换的NEMA 5接地连接器(右)。(图片:维基百科)

NEMA 6为三线接地,适用于208v和240v商业或工业设备。

NEMA 7是额定电压为277 V的双极接地连接器。NEMA 7-15插头和插座的载流引脚彼此成角度(图3)。

图3:NEMA 7-15P插头是一个接地的双极插头,额定电压为277V和15A。(图片:世界脐带套装)

图3:NEMA 7-15P插头是一个接地的双极插头,额定电压为277V和15A。(图片:世界脐带套装)

NEMA 8是一个计划中的系列,将有三根导线,两根极点,接地额定电压为480伏。

NEMA 9计划与NEMA 8相似,额定电压为600v。

NEMA 10已过时,已被NEMA 14所取代。NEMA 10为125/250 V非接地(热-热-中性点),设计用于将电器框架间接接地到中性点,这在国家电气规范增加单独安全接地要求之前是允许的。安全操作依赖于中性导体在断路器处连接到系统接地。如果中性导体断裂、断开或产生高电阻,电器框架可能会以危险的电压水平通电。

NEMA 11为三相250v三线三极不接地系列。

NEMA 12是计划中的三线、三极、三相和480v不接地系列。

NEMA 13是一个计划中的系列,类似于NEMA 12,额定电压为600v。

NEMA 14为四线接地,额定电压为250v。

NEMA 15与NEMA 14相似,但它是三相的,没有中性导体。

NEMA 16是计划中的四线三极接地三相480v额定电压系列。

NEMA 17将类似于NEMA 16的600v额定值。

NEMA 18为120Y/208V三相不接地。

NEMA 19是277/480Y四线、三极、不接地的计划系列。

NEMA 20将类似于NEMA 19, 247/600Y不接地。

NEMA 21是计划中的120/208Y,五线,三极,中性,三相和接地系列。

NEMA 22将类似NEMA 21用于277/480Y的使用。

NEMA 23也将类似于NEMA 21用于347/600Y的使用。

NEMA 24是双极和接地,额定电压为347v,主要用于加拿大。

锁定

锁定连接器的设计是为了确保连接是安全的,不会意外断开。这些连接器有带有弯曲叶片的插头,当插入插座时可以转动。如NEMA L6、NEMA L7或NEMA L21中所示,锁定连接器的编号前面标有“L”。

大多数锁定连接器都有相应的非锁定连接器。NEMA 21是个例外。NEMA 21直叶设备“为未来配置保留”,目前没有该系列的设计。然而,有NEMA L21系列锁定连接器。

图4:l221 -30插头。(图片:维基百科)

锁定连接器被发现在商业和工业系统,以及更高功率的住宅电器。还有一些用“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过大的情况。

IEC 60309连接器

在欧洲,大多数连接器符合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)。在英国,这些通常被称为CEE工业连接器、CEEform连接器或CEE连接器。大多数三相交流连接器都有接地连接,但可能不包括中性点,因为一些负载(如电机)不需要中性点连接。这些连接器有四个连接,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)、2P+E(平衡单相)、3P+E(三相无中性)和3P+N+E(三相带中性),额定电流可达200a。具有不同电流额定值的连接器具有不同的总体尺寸,因此不可能连接不兼容的配置。像NEMA一样,IEC 320连接器有许多品种。一些例子包括:

IEC 320 C13/C14连接器在PC和AV行业中很常见。与C13插座配套的连接器是C14插头,它通常安装在计算机电源或电源变压器的凹进式面板或机箱中。

IEC 320 C5是一种极化电源插座,通常用于笔记本电脑的电源。

IEC 320 C7(非极化)是一种双叉连接器,有两个圆叉并排使用,主要用于消费电子产品。

IEC 320 C7(极化)有一个方形的套模在插座的一端提供中性连接。

CEE 7/7连接器为圆形,具有两个圆形引脚和一个插座,可接受来自“F型”欧洲壁式插座的接地引脚。

在北美的医院级别

在北美,医院级交流电源连接器必须符合一般医疗设备标准以及与电源连接和连接相关的特定标准。一般医疗设备标准包括UL 60601-1第57.2节和57.3节,要求在“患者附近”使用医院级交流电源连接器和“患者护理设备”,以及CAN/CSA C22.2号。21.特定于连接器的要求包括:

附件标准-UL 498和CAN/CSA C22.2号。42和UL 60601包括对突然插头拔出、接地引脚保持、故障电流、接地接触温度和电阻、装配安全性、电源线握力应变缓解和电源线拉力、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号21和NEMA WD-6要求包括:叶片必须是实心的,而不是折叠的黄铜;刀片可以镀镍;插头必须包括一个内部电缆保持装置或应变缓解装置,以防止插头内部连接的任何应力;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:这款医院级交流紧身衣结合了NEMA 5-15带绿点的插头和IEC-60320-C13防振动和防拉插头。(图片:Memotronics)

UL 498和817标准只允许NEMA 5-15、5-20、6- 15和6-20直叶片设备被标记为医院级。CSA将允许NEMA 1-15被分类为医院级,如果它是双重绝缘和满足所有其他要求。

总结

电源连接器的设计目的是提供安全可靠的电源连接。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。已经为单相和三相配电系统开发了数十种连接器格式,这些系统具有不同的极、中性点和地连接组合。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。

参考文献

工业和多相电源插头和插座,维基百科
NEMA连接器,维基百科
NEMA参考指南,世界线套装
电源连接器指南, C2G Legrand


了下:连接器技巧
标记:常见问题解答

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