Há muito a ser dito sobre a facilidade de montagem na fiação de sinais elétricos. Mesmo que os elétrons não se importem com o modo como os fios são colocados no lugar, os seres humanos que precisam manter o sistema certamente o fazem. Não são apenas instalações fáceis de navegar e solucionar problemas, mas elas tendem a inspirar um padrão similar de limpeza quando são feitas alterações.
As fotografias a seguir ilustram a excelente prática de fiação. Estude-os com cuidado e esforce-se para emular o mesmo nível de profissionalismo em seu próprio trabalho. Aqui vemos fiação de distribuição de energia CA de 120 volts. Observe como os fios de "jumper" em formato de bastidor são todos cortados para (quase) o mesmo comprimento e como cada uma das etiquetas de fio é orientada de modo que a impressão seja fácil de ler:
Esta próxima fotografia mostra uma ótima maneira de terminar o cabo de sinal de vários condutores para os blocos de terminais. Cada um dos pares foi torcido juntos usando uma broca manual em velocidade muito lenta. Observe como a extremidade do cabo é enrolada em uma pequena seção da tubulação termo-retrátil para uma aparência elegante:
Além das preferências estéticas para a fiação do sinal do instrumento, existem várias práticas baseadas na teoria . As subseções a seguir descrevem e explicam essas práticas de fiação.
Conexões e terminações de fios
Existem muitas técnicas diferentes para conectar condutores elétricos juntos: torção, solda, cravamento (usando conectores de compressão) e fixação (seja pela tensão de uma mola ou sob a compressão de um parafuso) são exemplos populares. A maioria das conexões de fiação de campo industrial utiliza uma combinação de “lugs” de crimpagem no estilo de compressão (geralmente chamados de terminais de compressão ou terminais) e braçadeiras de parafuso para prender os fios aos instrumentos e a outros fios.
A fotografia seguinte mostra uma faixa terminal típica ou uma matriz de blocos de terminais, através da qual cabos de sinal de par trançado se conectam a outros cabos de sinal de par trançado. Barras de metal dentro de cada seção terminal de plástico formam conexões horizontalmente, de modo que os fios presos ao lado esquerdo são conectados aos fios presos ao lado direito:
Se você olhar de perto para esta fotografia, você pode ver as bases das anilhas estilo climp nas extremidades dos fios, exatamente onde elas se inserem nos módulos do bloco de terminais. Esses blocos de terminais usam parafusos que mantém os fios em contato elétrico próximo com uma barra de metal dentro de cada bloco, as anilhas de metal foram prensadas na extremidade de cada fio para fornecer uma ponta mais robusta para o parafuso do bloco terminal . Uma figura detalhada abaixo mostra como uma dessas buchas se parece na ponta de um fio:
Também é evidente nesta fotografia os pontos de conexão de dois níveis no lado esquerdo de cada bloco de terminais. Dois pares de condutores de sinal trançado se conectam no lado esquerdo de cada par de terminais, onde apenas um par trançado se conecta no lado direito. Isso também explica por que cada seção do bloco de terminais possui dois orifícios de parafuso à esquerda, mas apenas um orifício de parafuso à direita.
Uma fotografia em close-up de uma seção de um único bloco de terminais mostra como o sistema de fixação por parafuso funciona. No lado direito deste bloco, um único fio (inclinado com uma ponteira de compressão reta) é preso com segurança. Nenhum fio é inserido no lado esquerdo:
Se outro fio fosse preso pelo parafuso no lado esquerdo deste bloco de terminais, ele ficaria eletricamente comum com o fio do lado direito em virtude da barra de metal que une os dois lados.
Alguns bornes são sem parafusos, usando um clipe de mola para fazer contato firme e mecânico com a extremidade do fio:
Para extrair ou inserir um terminal de fio de ou para um bloco de terminais “sem parafusos”, você deve inserir uma chave de fenda estreita em um orifício no bloco próximo ao ponto de inserção e girar a chave de fenda (como uma alavanca) para exercer força sobre o clipe de primavera. Os bornes sem parafusos são geralmente mais rápidos de terminar e não terminam do que os terminais do tipo rosca, e a ação de empurrar da ferramenta de liberação é mais suave no corpo do que a ação de torção necessária para soltar e apertar os parafusos.
Muitos estilos diferentes de blocos de terminais são fabricados para atender às diferentes necessidades de fiação. Alguns módulos de bloco de terminais, por exemplo, possuem múltiplos “níveis” em vez de apenas um. A fotografia a seguir mostra um bloco de terminais de dois níveis com braçadeiras de arame sem parafusos:
A próxima fotografia mostra um bloco de terminais de três níveis com braçadeiras tipo parafuso:
Alguns blocos terminais multi-nível fornecem a opção de jumpers internos para conectar dois ou mais níveis juntos, de modo que eles serão eletricamente comuns em vez de isolados eletricamente. Esse uso de um bloco de terminais de vários níveis é preferível à prática de inserir vários fios no mesmo terminal, quando os fios precisam ser comuns um ao outro.
Outros blocos de terminais incluem recursos como lâmpadas indicadoras de LED, interruptores, fusíveis e até mesmo disjuntores reajustáveis em sua largura estreita, permitindo a colocação de componentes de circuito reais próximos aos pontos de conexão. A fotografia a seguir mostra um módulo do bloco de terminais com abertura oscilante na posição aberta:
Os blocos de terminais modulares são úteis para fazer conexões com fios de metal sólidos e trançados. A força de fixação aplicada à ponta do fio pelo mecanismo de parafuso dentro de um desses blocos é direta, sem nenhum deslizamento ou outros movimentos envolvidos. Alguns blocos de terminais, no entanto, são menos sofisticados em design. Esta próxima fotografia mostra um par de terminais “isotérmicos” projetados para conectar os fios do termopar. Aqui você pode ver como a ponta do parafuso aplica pressão no fio inserido no bloco:
A força rotativa aplicada à ponta de cada fio por esses parafusos exige o uso de fio sólido. O fio encalhado ficaria desgastado por essa combinação de forças.
Muitos instrumentos de campo, no entanto, não possuem pontos de conexão estilo “bloco”. Em vez disso, eles são equipados com parafusos de cabeça cilíndrica projetados para comprimir as pontas dos fios diretamente entre as cabeças dos parafusos e uma placa de metal abaixo.
Os fios sólidos podem ser adequadamente unidos a um ponto de conexão de cabeça de parafuso envolvendo parcialmente a extremidade desencapada ao redor da circunferência do parafuso e apertando a cabeça na parte superior do fio, como é o caso das duas pontas de fio curtas terminadas neste instrumento:
O problema com a compressão direta de uma ponta de fio sob a cabeça de um parafuso é que a ponta é submetida a forças compressivas e de cisalhamento. Como resultado, a ponta do fio tende a se tornar mutilada com conexões repetidas. Além disso, a tensão no fio tenderá a girar o parafuso, potencialmente soltando-o ao longo do tempo.
Esta técnica de terminação é totalmente inadequada para o fio trançado, porque as forças de cisalhamento causadas pela rotação da cabeça do parafuso tendem a “desgastar” os fios individuais. A melhor maneira de prender uma ponta de fio trançada diretamente a um ponto de conexão do tipo parafuso é primeiro prensar um terminal de estilo de compressão no fio. A parte plana do terminal metálico do terminal é então inserida embaixo da cabeça do parafuso, onde pode tolerar facilmente as forças de cisalhamento e compressão exercidas pela cabeça.
Esta próxima fotografia mostra cinco fios de cobre trançados conectados a pontos de conexão do tipo parafuso em um instrumento de campo usando terminais do tipo compressão:
Terminais de estilo de compressão vêm em duas variedades básicas: garfo e anel.
Os terminais dos garfos são mais fáceis de instalar e remover, pois exigem apenas o afrouxamento do parafuso do conector, em vez da remoção do parafuso. Terminais de anel são mais seguros, uma vez que eles não podem “cair fora” do ponto de conexão se o parafuso se soltar acidentalmente.
Assim como a terminação direta sob a cabeça do parafuso é totalmente inadequada para fios trançados, os terminais do tipo compressão são totalmente inadequados para fios sólidos. Embora a crimpagem inicial possa parecer segura, os terminais de compressão perdem sua tensão rapidamente no fio sólido, especialmente quando há qualquer movimento ou vibração que force a conexão. Os terminais do cabo de compressão devem ser apenas prensados no fio trançado!
A instalação adequada de um terminal do tipo de compressão em uma extremidade de fio requer o uso de uma ferramenta especial de crimpagem.
A próxima fotografia mostra uma dessas ferramentas em uso:
Observe os diferentes locais na ferramenta de crimpagem, rotulados para diferentes tamanhos de fio (medidores). Um local é usado para o calibre 16 a bitola 10, enquanto o local usado na fotografia é para calibres de fio 22 a 18 (o fio dentro do terminal crimpado é calibre 18). Esta versão específica de uma ferramenta “crimping” realiza a maior parte da compressão na parte de baixo do terminal, deixando a parte superior inalterada. O terminal final frisado fica assim quando visto de cima:
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