Comece com a placa de montagem
A placa de montagem (também chamada de placa traseira ou subpainel) é a placa removível na qual os dispositivos são parafusados. Ela fica afastada da parede traseira por meio de prisioneiros, livre das paredes laterais e do flange da porta, portanto é sempre menor que o interior do gabinete. Essa é a área onde você faz o layout.
Um exemplo do nosso catálogo: o gabinete de sobrepor em aço inoxidável 24 × 20 × 8 in de 304 tem, conforme seu desenho de referência, um interior nominal de 606.6 × 505.0 × 200.2 mm, uma placa de montagem de 545.6 × 444.0 mm (cerca de 21.5 × 17.5 in) e uma profundidade útil de 184.9 mm da face da placa até o interior da porta fechada. Cada gabinete de sobrepor NEMA4 Enclosure tem uma placa de montagem removível galvanizada em estacas soldadas, então você pode tirá-la, montar o layout em uma bancada e colocá-la de volta.
Trabalhe nesta ordem: desenhe o contorno do gabinete em escala real ou em CAD, posicione as linhas de trilho e a canaleta entre elas e, em seguida, preencha as linhas com os dispositivos com base nas dimensões de seus datasheets. A soma das áreas dos dispositivos sempre subestima o espaço, pois os dispositivos só cabem em linhas inteiras e a canaleta ocupa uma grande parte do gabinete. O guia de dimensionamento aborda o espaço de reserva e a profundidade; este guia aborda o layout em si.
Perfis de trilho DIN conforme IEC 60715
"Trilho DIN" é o nome comum para os trilhos metálicos padronizados nos quais dispositivos de manobra e controle são encaixados. A norma atual é a IEC 60715:2017, "Dimensões de dispositivos de manobra e controle de baixa tensão - Montagem padronizada em trilhos para suporte mecânico de dispositivos de manobra, controle e acessórios". Ela substituiu a primeira edição da 1981 e sua emenda 1995. Os perfis que você encontrará:
| Perfil | Dimensões (largura x profundidade) | Onde é definido | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Top hat, padrão | 35 × 7.5 mm | IEC/EN 60715 (antigamente EN 50022, DIN 46277-3) | Blocos de terminais, disjuntores, relés, fontes de alimentação, PLCs |
| Top hat, profundo | 35 × 15 mm | IEC/EN 60715 | Os mesmos dispositivos nos quais um trilho mais profundo é especificado |
| Top hat miniatura | 15 × 5.5 mm | EN 50045 (DIN 46277-2) | Terminais pequenos e acessórios |
| Trilho tipo G | - | EN 50035 (retirada), DIN 46277-1 | Componentes mais antigos, pesados e de maior potência |
Trilhos são geralmente de aço carbono laminado a frio com acabamento zincado ou cromado. Eles são destinados ao suporte mecânico e não são usados como barramento, embora possam fornecer a conexão de aterramento do chassi de um dispositivo. A edição 2017 da IEC 60715 observa que a função elétrica do trilho para aterramento de proteção é coberta pela norma de produto relevante, portanto, não assuma que um trilho aterra um dispositivo, a menos que o manual dele diga o contrário. Consulte aterramento e equipotencialização de um gabinete para saber como conectar o trilho e a placa ao terra de proteção.
Fixe cada trilho na placa de montagem ao longo de seu comprimento com parafusos de máquina em furos roscados ou porcas em prisioneiros, e mantenha os trilhos na horizontal, a menos que o manual do dispositivo permita o contrário. Alguns dispositivos são sensíveis à orientação: um fabricante de fontes de alimentação para trilho DIN exige que os terminais de entrada fiquem na parte inferior e uma redução na corrente de saída para qualquer outra orientação.
Linhas e canaletas
O layout clássico alterna linhas de trilhos e canais de fiação com furos, com a alimentação de entrada e o disjuntor principal em uma extremidade e os terminais de campo perto das entradas de cabos. Deixe cada linha com comprimento suficiente para seus dispositivos mais parafusos de extremidade e posições extras. Uma revisão passo a passo do layout da placa organiza o trabalho: entradas de cabos e dispositivos grandes primeiro, depois acesso aos terminais e fluxo de ar, isolamento, conexão, proteção de ramal e terminais de campo.
- Preenchimento de canaleta. Um fabricante de canaletas de fiação define o preenchimento máximo de fios em todas as suas tabelas de preenchimento em 50% da seção transversal interna da canaleta, citando a NFPA 79-2012 seção 13.5.2, "Percentage Fills of Raceways (Ducts)", e explica que, na prática, 50% é tudo o que uma canaleta pode suportar devido aos espaços de ar entre cabos redondos. Considere 50% como um limite para o painel finalizado, não como uma meta no primeiro dia.
- Material da canaleta. O mesmo fabricante afirma que, sob a NFPA 79-2015 seção 13.3.1, canaletas não metálicas são permitidas dentro de gabinetes apenas quando feitas de material retardante de chama, com a retardância de chama definida pelo teste IEC 60332-1.
- Espaço de reserva. Engenheiros de painéis de controle descrevem de 20 a 25% de espaço de reserva como o típico. Mantenha isso como capacidade de trilho e canaleta vazia nas fileiras onde adições sejam prováveis.
- Espaço para curvatura. Condutores grandes precisam de espaço para curvatura em seus terminais; a NEC 312.6 estabelece isso para gabinetes e caixas de passagem. Deixe o maior espaço nos terminais de energia principal.
As folgas dos dispositivos constam nos manuais dos dispositivos
Fontes de alimentação, drives, PLCs e computadores especificam espaço livre ao redor deles para fluxo de ar e para o acesso aos seus terminais. Esses valores variam conforme o produto e o tamanho da estrutura, portanto, consulte cada manual. Como exemplo, a folha de dados de uma fonte de alimentação de trilho DIN de 24 V solicita:
- 40 mm acima, 20 mm abaixo e 5 mm nos lados esquerdo e direito;
- 15 mm nos lados onde o vizinho for uma fonte de calor, como outra fonte de alimentação;
- folga lateral que pode cair para zero apenas quando a unidade estiver permanentemente carregada abaixo de 50%;
- sem obstrução do fluxo de ar ou da grade de ventilação.
O espaço acima e abaixo de um dispositivo é frequentemente onde a canaleta passa, portanto, verifique se a borda da canaleta está fora da zona de folga, e não dentro dela. Corrigindo o layout de um painel de controle lotado analisa um caso prático de uma fonte de alimentação cercada por uma canaleta, e por que aparar a canaleta ou adicionar um ventilador não restaura a folga. As folgas também se acumulam ao longo de uma fileira: uma fileira de quatro fontes de alimentação perde mais largura devido às folgas laterais do que o esperado.
Zonas de calor: o que deve ficar no alto e o que deve ficar embaixo
O ar quente se acumula no topo de um gabinete fechado. Engenheiros de aplicação que escrevem para a Control Design fornecem estas regras de layout:
- Monte componentes sensíveis ao calor na parte inferior do gabinete, onde a temperatura é mais baixa, e mantenha-os o mais longe possível de componentes que geram calor.
- Mantenha os dispositivos que geram calor juntos, o que facilita o gerenciamento do calor.
- Sempre que possível, monte componentes que geram calor, como transformadores, reatores de linha e drives, fora do gabinete.
- Siga o espaçamento recomendado pelo fabricante do componente e posicione os componentes de modo que impeçam o fluxo de ar o mínimo possível. Espaçadores que elevam os trilhos da placa de montagem e dispositivos nas paredes laterais podem aumentar o espaço de ar.
Em um gabinete NEMA 4X-type selado, o calor deve sair através das paredes, portanto o layout não pode corrigir um gabinete que seja pequeno demais para sua carga. Verifique o total primeiro com o cálculo de calor do gabinete, depois use o layout para manter os pontos quentes longe das peças sensíveis.
Mantenha a fiação de potência e de sinal separadas
O ruído se acopla da fiação de potência para os cabos de sinal e comunicação que correm ao lado dela. Uma diretriz de fiação e aterramento amplamente utilizada de um grande fabricante de automação (1998 edição) classifica os condutores em categorias: categoria 1 para controle e potência CA, categoria 2 para cabos analógicos, digitais de baixa potência e de comunicação, categoria 3 para interconexões entre componentes do sistema dentro do gabinete. Para cabos da categoria 2, ela fornece estas distâncias mínimas dos condutores da categoria 1:
| Condutores de potência | Em canaleta ou eletroduto metálico contínuo | Não em eletrodutos ou calhas metálicas |
|---|---|---|
| Condutores de categoria 1 abaixo de 20 A | 0.08 m (3 pol) | 0.15 m (6 pol) |
| Linhas de energia CA de 20 A ou mais, até 100 kVA | 0.15 m (6 pol) | 0.3 m (1 ft) |
| Linhas de energia CA acima de 100 kVA | 0.3 m (1 ft) | 0.6 m (2 ft) |
A mesma diretriz afirma que os cabos de sinal que devem cruzar linhas de energia devem fazê-lo em ângulos retos, e que seus espaçamentos são apenas para imunidade a ruídos: as normas locais regem a segurança. Dentro de um gabinete, isso geralmente significa um duto separado para cabos analógicos e de rede, no lado oposto do trilho em relação à fiação de energia, e terminais de campo agrupados por categoria. Onde os próprios terminais de um dispositivo estejam mais próximos entre si do que o espaçamento, a diretriz aceita isso.
Dispositivos na porta e partes vivas na porta
Botões, luzes piloto, chaves seletoras, medidores e displays na porta avançam para o interior do gabinete. Quando a porta fecha, eles não devem obstruir nenhum dispositivo na placa de montagem, e sua fiação precisa de um laço flexível no lado da dobradiça. Meça a profundidade atrás da porta de cada dispositivo em relação à profundidade útil, e mantenha dispositivos altos na placa longe da área atrás dos dispositivos da porta. O guia de recortes e prensa-cabos cobre os tamanhos de furos para operadores de 22 e 30 mm e recortes de HMI.
Terminais energizados no interior de uma porta também representam um risco de contato quando ela está aberta. De acordo com um resumo da NFPA 79-2024 de um laboratório de testes, o escopo esclarecido da cláusula 6.2.3.1 inclui explicitamente partes vivas montadas na superfície interna de portas ou tampas, sendo a proteção considerada eficaz quando um dedo de teste articulado de 12.5 mm (1/2 pol) não consegue tocá-las; uma nova cláusula 6.2.3.1.1 exige proteção contra contato direto não intencional, mesmo onde o acesso é controlado por chave, ferramenta ou seccionador intertravado. Terminais protegidos contra toque, capas e barreiras resolvem esse problema. Onde os dispositivos são montados em uma porta condutiva, ela também precisa de um jumper de aterramento; consulte o guia de aterramento.
Espaço de manutenção interno e externo
Um projeto que se encaixa não está concluído até que alguém possa trabalhar nele. No interior, deixe espaço para alcançar cada parafuso de terminal com uma chave de fenda, ler as etiquetas e substituir um dispositivo sem remover os vizinhos. No exterior, verifique o giro da porta e o espaço de trabalho em frente ao gabinete. A NEC 110.26(A) (edições 2020 e 2023) exige espaço de trabalho em frente aos equipamentos que possam ser inspecionados, ajustados, reparados ou mantidos sob tensão, incluindo a abertura de pelo menos 90 graus das portas do equipamento; a profundidade depende da tensão e das condições. Nosso exemplo de 24 × 20 × 8 pol tem um raio de giro da porta de 511.3 mm (cerca de 20.1 pol) em seu desenho de referência. Verifique a edição que a sua autoridade jurisdicional aplica.
Antes de fazer o seu pedido, projete o seu layout sobre o contorno da placa de montagem do CAD de referência em qualquer página de produto, verifique a profundidade em relação à porta e deixe espaço livre no trilho e na canaleta. O guia de especificação de gabinetes personalizados lista o que enviar quando nenhum tamanho de catálogo servir.
Projetos personalizados. A NEMA4 Enclosure fabrica gabinetes personalizados a partir de uma unidade em aço inoxidável 304 e 316L, aço carbono com pintura eletrostática a pó, alumínio, policarbonato e poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV), entregues em 10 dias úteis a partir da aprovação do desenho. Se o seu layout precisar de aberturas na porta ou nas paredes, nós cortamos as aberturas para isso; envie as posições com a sua solicitação de orçamento. Gabinetes de sobrepor (montagem em parede) em 304 e 316L são classificados pelo fabricante como NEMA 4X / IP66; não listado pela UL.
Perguntas frequentes
Qual o tamanho padrão do trilho DIN?
O trilho tipo top-hat de 35 mm definido na IEC 60715, seja o perfil de 35 × 7.5 mm ou o perfil mais profundo de 35 × 15 mm. Um trilho miniatura menor de 15 × 5.5 mm existe para acessórios pequenos.
Quão cheia a canaleta de fios pode ficar?
Fabricantes de dutos baseiam suas tabelas de preenchimento em um máximo de 50% da seção transversal interna, citando a NFPA 79. Na prática, cabos redondos deixam espaços de ar, portanto, planeje para menos que isso e mantenha capacidade de reserva para alterações.
Um trilho DIN pode ser usado como aterramento?
Não por padrão. Trilhos são suportes mecânicos, e a IEC 60715:2017 deixa a função de aterramento de proteção de um trilho para a norma de produto relevante. Conecte o trilho à placa de montagem e ao barramento de aterramento, e siga o manual de cada dispositivo.
Qual deve ser a distância entre os cabos de potência e de sinal?
Uma diretriz de automação amplamente utilizada estabelece 3 pol de distância dos condutores de energia sob 20 A quando o cabo de sinal estiver em uma eletrocalha metálica contínua, e 6 pol quando não estiver, com distâncias maiores para linhas de energia mais pesadas. Cruze as linhas de energia em ângulos retos.
Onde os dispositivos que aquecem devem ser colocados na placa de montagem?
Agrupe as fontes de calor e mantenha os dispositivos sensíveis ao calor em posições baixas e afastadas delas, ou mova transformadores e drivers para fora do gabinete. Sempre respeite as folgas especificadas pelos fabricantes dos dispositivos.
Fontes
- IEC 60715:2017, Dimensões de dispositivos de manobra e controle de baixa tensão - Montagem padronizada em trilhos (título, edição, alterações técnicas)
- Wikipedia, "DIN rail" (designações de perfil, material, apenas suporte mecânico)
- Panduit, Soluções Abrangentes de Calhas de Fiação, WDSG03 (50% de preenchimento conforme NFPA 79 13.5.2, calha retardante de chama conforme NFPA 79 13.3.1)
- PULS, folha de dados da fonte de alimentação DIN-rail CS5.241 24 V (distâncias de instalação, orientação)
- Design de Controle, "Painéis superlotados: discussão acalorada" (posicionamento de componentes para calor)
- Design de Controle, "Especialistas opinam sobre as melhores práticas para invólucros de painéis de controle" (espaço reserva)
- Rockwell Automation, Diretrizes de Fiação e Aterramento de Automação Industrial, publicação 1770-4.1 (categorias de condutores e espaçamento)
- Intertek, atualização da NFPA 79-2024, parte 3 (partes vivas em portas, cláusulas 6.2.3.1 e 6.2.3.1.1)
- NFPA 70, National Electrical Code (acesso gratuito apenas para leitura): 110.26, 312.6
- EC&M, "requisitos do NEC para espaços de trabalho" (110.26 de abertura da porta)
