Что такое DIN-рейка?

A Рельс DIN — это стандартизированная металлическая монтажная рейка, используемая внутри электрических шкафов и шкафов управления для крепления автоматических выключателей, источников питания, реле, клеммных колодок, ПЛК и другого промышленного оборудования управления. Вместо того чтобы просверливать отдельные монтажные отверстия для каждого компонента, инженеры просто защелкивают устройства на рейке — это позволяет сэкономить время, сэкономить место и значительно упростить будущие модификации.

Название происходит от Немецкий институт стандартизации — Немецкий институт стандартизации. То, что в 1928 году началось как немецкое инженерное решение, разработанное совместно компаниями Phoenix Electrical Supply Company и энергетической компанией RWE, в течение 1950-х годов было доработано до тех профилей, которые мы используем сегодня, и в конечном итоге принято в качестве международных стандартов в рамках МЭК.

Представьте себе DIN-рейку как каркас панели управления. Она обеспечивает исключительно механическую опору — она не предназначена для проведения электрического тока, как шина, хотя при правильном соединении может служить заземлением каркаса. По оценкам, в типичном промышленном шкафу управления на DIN-рейках устанавливается 70% или более компонентов. Без этой простой детали из прессованного металла сборка панелей была бы более медленной, громоздкой и гораздо менее модульной.

Типы DIN-рельсов и их размеры

Первый вопрос после “что это такое?” всегда звучит так: “какой тип мне нужен?”. Ответ зависит от того, что вы собираетесь установить — и для 90% вариантов применения есть один однозначный ответ. Прежде чем подробно рассмотреть каждый тип, давайте разберемся в общей картине: компоненты определяют направление движения. Ознакомьтесь с техническими характеристиками крепления любого промышленного устройства, которое вы устанавливаете — в них указано, для какого профиля оно предназначено.

Рельс «Top Hat» TS35 — отраслевой стандарт

Пройдите мимо любой панели управления на любом заводе на любом континенте — и вы почти наверняка увидите направляющую TS35: шириной 35 миллиметров с характерным поперечным сечением в форме шляпы. Это универсальный монтажный интерфейс для современных промышленных компонентов управления.

Модель TS35 выпускается в двух вариантах глубины в рамках Международная электротехническая комиссия 60715. Стандарт TH35-7,5 имеет размеры 35 мм в ширину и 7,5 мм в глубину и подходит для подавляющего большинства устройств управления: миниатюрных автоматических выключателей (MCB), процессорных и ввод-выводных модулей ПЛК, клеммных колодок, плоских реле, преобразователей сигналов и стандартных источников питания для монтажа на DIN-рейку. Если компоненты становятся более массивными — например, крупные контакторы, многовыходные источники питания мощностью свыше 240 Вт или установки, подверженные постоянной вибрации, — то более глубокий TH35-15 (35 × 15 мм) обеспечивает необходимую дополнительную жесткость. Практическое правило: если вес отдельного компонента превышает примерно 1 килограмм или если шкаф будет устанавливаться на движущееся оборудование, следует использовать рейку глубиной 15 мм.

Одно из понятий, которое стоит понять, — это система ширины модулей. Устройства, предназначенные для рельсов TS35, имеют модульный шаг, при котором 1 модуль (1M) равен 18 миллиметрам. Однополюсный автоматический выключатель занимает 1M (18 мм), трёхполюсный — 3M (54 мм), а компактный ПЛК может занимать 4M (72 мм). Эта система позволяет производителям щитов планировать компоновку, просто подсчитывая количество модулей — рулетка при этом не требуется.

Рельсы TS35 выпускаются в следующих вариантах: перфорированный (с предварительно пробитыми монтажными пазами) и без перфорации варианты. Перфорированная рейка упрощает крепление к задней панели, поскольку пазы одновременно служат отверстиями для винтов; неперфорированная рейка обеспечивает более аккуратную поверхность при использовании отдельных монтажных кронштейнов.

TS15 Миниатюрная рейка типа «цилиндр»

Когда места в шкафу мало — например, при установке компактной распределительной коробки или при модернизации старого корпуса с ограниченным пространством — TS15 Рельс представляет собой упрощённую альтернативу шириной 15 мм и глубиной 5,5 мм. Модель TS15, соответствующая требованиям стандарта EN 50045 (BS 6273, DIN 46277-2), предназначена для небольших реле, модулей интерфейса датчиков и лёгких клеммных колодок.

Компромисс заключается в грузоподъёмности. На рейках TS15 не следует размещать компоненты весом более 0,5 кг. Если у вас достаточно места, TS35 всегда будет лучшим выбором — но когда важен каждый миллиметр, TS15 решает реальную проблему.

Шины сечения C и типа G — традиционные и сверхпрочные

Такие рельсы чаще встречаются в старых установках, чем в новых конструкциях. Рельсы для кесарева сечения (стандартизированные в соответствии с ныне утратившим силу стандартом EN 50024) имеют симметричное C-образное поперечное сечение шириной 32 мм и выпускаются в четырёх вариантах высоты: C20 (20 мм), C30 (30 мм), C40 (40 мм) и C50 (50 мм). Рельсы типа G (ранее EN 50035, BS 5825, DIN 46277-1) имеют асимметричный G-образный профиль — шириной 32 мм и глубиной 15 мм — причем более глубокая сторона расположена внизу, благодаря чему оборудование зацепляется за верхний выступ и поворачивается на место.

Оба типа были вытеснены стандартом IEC 60715 TS35, применяемым к новым конструкциям. Однако при обслуживании или модернизации оборудования, изготовленного примерно до начала 2000-х годов, вы всё ещё можете обнаружить внутри рельсы типов C и G. Имейте в виду, что многие современные компактные компоненты не будут подходить к этим профилям без переходников.

Стандарты, определяющие характеристики DIN-рейк

Если бы каждый производитель создавал собственную систему крепления, автоматический выключатель Siemens не подошёл бы к той же шине, что и контактор Allen-Bradley. Причина, по которой это возможно, — и причина, по которой DIN-шина стала мировым стандартом, а не просто немецкой особенностью, — заключается в стандартизации.

В настоящее время действующим нормативным документом является Международная электротехническая комиссия 60715 (опубликованный в Европе под номером EN 60715), полное название которого звучит как Размеры низковольтных распределительных и управляющих устройств — Стандартизированный монтаж на рейках для механической фиксации электрических устройств. В действующей редакции, опубликованной в 2017 году, определены размерные и функциональные требования, гарантирующие, что любой соответствующий стандарту компонент от любого производителя будет надежно устанавливаться на любую соответствующую стандарту рельсу в любой точке мира.

Если вы запомните только один стандарт, пусть это будет именно он Международная электротехническая комиссия 60715. Он предназначен для рельса, на котором устанавливаются более 90% промышленных компонентов, предназначенных для монтажа на DIN-рельс, по всему миру.

Материалы и качество изготовления DIN-рейки

Вот в чём заключается «слепое пятно» большинства руководств по DIN-рейкам: в них рассказывается о типах и размерах, но почти никто не упоминает, из чего на самом деле изготовлена рейка — а выбор материала имеет гораздо большее значение, чем думает большинство инженеров. Неправильно выбранный материал не приведёт к выходу панели из строя в первый же день. Он незаметно выйдет из строя через три года, когда коррозия заклинит автоматические выключатели на рейке, и их будет невозможно снять.

Существует три основных группы материалов, о которых стоит знать, и выбор между ними определяет срок службы рельса, условия эксплуатации, в которых он сможет выдержать, а также стоимость.

Оцинкованная сталь — оптимальный выбор

Примерно 90% DIN-рейки, продаваемых по всему миру, изготовлены из холоднокатаной углеродистой стали с защитным цинковым покрытием. Исходный материал — как правило, сталь марок DC01 или DX51D (европейское обозначение) либо Q195/Q235 (китайский стандарт) — формуется в профиль типа «шляпа», C или G толщиной от 1,0 до 1,5 миллиметра, после чего на него гальваническим способом наносится слой цинка толщиной от 5 до 12 микрометров.

Именно этот тонкий слой цинка обеспечивает основную защиту от ржавчины. В стандартных условиях промышленного помещения — на производственном цехе с климат-контролем или в электрощитовой коммерческого здания — оцинкованная DIN-рейка может без проблем прослужить от 15 до 20 лет без значительной коррозии. Цинк электрохимически «жертвует» собой, прежде чем сталь под ним успевает окислиться.

Однако оцинкованная сталь не справляется с воздействием влаги и химических веществ. В наружных корпусах, на объектах, расположенных в прибрежных районах, на предприятиях пищевой промышленности, где применяются процедуры промывки, или в любых условиях, где в воздухе присутствуют хлориды, слой цинка толщиной 5–12 мкм изнашивается за годы, а не десятилетия. Стандартный контрольный показатель испытания в солевом тумане для обычной гальванизированной DIN-рейки составляет от 48 до 96 часов в нейтральном солевом тумане (NSS) — этого достаточно для использования в помещениях, но недостаточно для суровых условий эксплуатации.

Нержавеющая сталь — для экстремальных условий эксплуатации

Когда условия установки становятся агрессивными — например, на морских платформах, в фармацевтических чистых помещениях, на станциях очистки сточных вод или в любом месте в радиусе одного километра от соленой воды — DIN-рейка из нержавеющей стали перестает быть вариантом премиум-класса и становится необходимостью.

В промышленных системах на DIN-рейках преобладают два класса. AISI 304 Нержавеющая сталь (содержание хрома 18–20%, никеля 8–10,5%) устойчива к воздействию большинства коррозионных сред, не содержащих хлоридов, и обеспечивает превосходную долговечность в условиях пищевой, напиточной и общей химической промышленности. AISI 316 В состав нержавеющей стали добавляется 2–3% молибдена, что обеспечивает устойчивость к точечной коррозии под действием хлоридов — именно эту марку следует выбирать для использования в морских условиях, на прибрежных объектах, а также во всех случаях, когда происходит воздействие солевого тумана или морской воды.

Нержавеющая DIN-рейка, как правило, не имеет дополнительного поверхностного покрытия — защитой от коррозии служит сам материал. При испытании в солевом тумане нержавеющая DIN-рейка может выдерживать воздействие NSS более 200 часов без значительного появления ржавчины, в то время как для оцинкованной стали этот показатель составляет 48–96 часов. Разница в стоимости существенна — ожидайте, что вам придется заплатить примерно в три-пять раз больше, чем за аналогичную оцинкованную рейку, — но в коррозионной среде эта надбавка обеспечивает вам 20-летний срок службы вместо 3-летнего цикла замены.

Алюминий и медь — нишевые области применения

Два материала дополняют перечень вариантов, хотя ни один из них не является распространенным в производстве панелей общего назначения. Алюминиевая DIN-рейка (как правило, сплав 6063-T5 с анодированным покрытием) весит примерно в три раза меньше стали — это существенное преимущество в авиастроении, производстве железнодорожных транспортных средств и мобильной техники, где каждый килограмм имеет значение. Его естественный оксидный слой обеспечивает достаточную коррозионную стойкость без дополнительного покрытия. Медная DIN-рейка занимает узкую нишу, в которой сама рельса выполняет функцию заземляющей шины, что позволяет использовать превосходную проводимость меди, однако высокая стоимость и низкая механическая прочность делают её непригодной для широкого применения в монтажных работах.

Для приложений типа 99% выбор однозначен: оцинкованная сталь — для панелей управления, устанавливаемых в помещении, а нержавеющая сталь — для всего, что подвергается воздействию влаги или химических веществ.

Как правильно установить DIN-рейку

Знать, какую DIN-рейку нужно купить, — это только половина дела. Правильная установка — обрезка по длине без создания угрозы безопасности, монтаж по уровню и с соблюдением необходимого расстояния, а также заземление, обеспечивающее реальную защиту людей, — вот что определяет качество щитка.

Три этапа, каждый из которых имеет свой собственный набор обязательных условий.

Резка и подготовка рельса

DIN-рейка обычно поставляется стандартной длиной 1 или 2 метра, и первое, что вам предстоит сделать, — это отрезать её так, чтобы она подходила к задней панели корпуса. Выбор инструмента не так важен, как техника работы: ножовка с мелким зубьем (24–32 зуба на дюйм) подойдет для единичных работ; ленточная пила обеспечивает более чистые и ровные пропилы для серийного производства; угловая шлифовальная машина с отрезным кругом работает быстро, но выделяет тепло, которое может повредить цинковое покрытие вблизи кромки разреза. Специальные ножницы для DIN-рейки дают самый аккуратный результат, но их стоимость окупается только на крупных предприятиях по производству панелей.

Три правила позволяют отличить профессиональную стрижку от опасной. Первый, отметьте линию реза с помощью угольника — даже если угол отклонения от перпендикуляра составит всего 2 градуса, рейка будет прилегать к задней пластине криво. Второе, удалите заусенцы со всех обрезанных краёв. Острый заусенец от пильного среза с одинаковой лёгкостью прорежет как изоляцию провода, так и кожу человека — несколько движений мелкозубчатым напильником или ручным инструментом для удаления заусенцев займут всего десять секунд и устранят опасность. Ни в коем случае не используйте шлифовальный круг для удаления заусенцев; тепло, возникающее в результате трения, прожигает цинковое покрытие и образует участок голой стали, который за ржавеет в течение нескольких месяцев. Третье, проверьте конечную длину с допуском ±0,5 мм — если рейка обрезана слишком коротко, на конце останется зазор, а если слишком длинно — она не подойдет.

Монтаж, расстояние между элементами и расположение

После обрезки рельса по длине закрепите его на задней панели корпуса с помощью винтов, продетых через монтажные пазы рельса. Располагайте крепежные элементы с шагом 200–250 миллиметров по всей длине рельса, при этом на каждом конце должно быть как минимум по одному винту — неподпертый конец рельса будет прогибаться под весом компонентов и со временем приведет к износу монтажных зажимов всех прикрепленных к нему устройств. При монтаже используйте уровень. Даже слегка наклоненная DIN-рейка создает уклон, по которому компоненты могут постепенно сползать вниз под воздействием вибрации, а клеммные колодки на наклонной рейке подвергаются неравномерному усилию зажима.

Между рядами DIN-рейки следует оставлять от 50 до 100 миллиметров свободного пространства для кабельного канала (кабельного желоба). Кабельный канал служит для прокладки полевой проводки по панели, и экономия на пространстве для канала приведет к перегрузке каналов, затруднит техническое обслуживание и вызовет накопление тепла. Над самым высоким компонентом на каждой рейке оставьте не менее 25–50 миллиметров до следующего кабельного канала или рейки — это пространство необходимо для того, чтобы можно было устанавливать и снимать компоненты, не задевая соседние конструкции.

Устройства, выделяющие тепло — источники питания, контакторы, твердотельные реле — нуждаются в пространстве для вентиляции. Оставляйте воздушный зазор шириной от 5 до 10 миллиметров между этими компонентами и соседними элементами. Кроме того, при проектировании любой панели следует зарезервировать от 20 до 25 процентов от общей длины шин в качестве свободного места для будущего расширения. Полностью укомплектованная панель выглядит аккуратно, но вынуждает проводить дорогостоящую доработку, если через два года заказчик решит добавить оборудование.

Заземление и концевые ограничители

Самым опасным заблуждением при сборке панелей является предположение, что крепление DIN-рейки к металлической задней пластине с помощью болтов автоматически обеспечивает её заземление. Это не так. Слои краски, анодированного покрытия, цинкового покрытия и оксидные слои действуют как электрические изоляторы между рейкой и задней пластиной. Даже если мультиметр показывает наличие проводимости в нормальном режиме, этот путь может выйти из строя под действием тока короткого замыкания.

Правильный подход очевиден: установить специальный заземляющий проводник — из меди сечением не менее 2,5 мм² в соответствии со стандартом IEC 61439-1 — от DIN-рейки до заземляющей шины корпуса, используя заземляющий клеммный блок для DIN-рейки со встроенным металлическим пружинным контактом, который прокалывает поверхностное покрытие рейки. Эти клеммы имеют зелено-желтую цветовую маркировку для мгновенной идентификации.

Не менее важное условие: конечные остановки (также называемые концевыми зажимами или концевыми кронштейнами) на обоих концах каждого ряда компонентов. Без них устройства могут сдвигаться по направляющей во время транспортировки, под воздействием вибрации от расположенного поблизости оборудования или просто в результате циклов теплового расширения и сжатия. Пара концевых упоров стоит несколько долларов. А поиск ПЛК, который соскочил с направляющей из-за вибрации и оторвал полевую проводку во время транспортировки, обойдется в сотни долларов на устранение неисправности — и ударит по вашей репутации. Стандарты UL 508A и IEC требуют механической фиксации на обоих концах каждой группы установленных компонентов.

Что можно установить на DIN-рейку? Области применения и руководство по выбору

Всё, о чём шла речь до сих пор, подводит нас к одному вопросу: что же на самом деле устанавливается на эти рейки? Краткий ответ заключается в том, что DIN-рейка является основой современного промышленного управления — в приведённой ниже таблице представлены наиболее распространённые категории компонентов, устанавливаемых на DIN-рейки по всему миру.

Когда вы готовы выбрать DIN-рейку и комплектующие для проекта, порядок принятия решения довольно прост. Во-первых, определитесь с типом шины — в 99,1 % случаев вам понадобится оцинкованная стальная шина TS35/7,5 с пазами. Во-вторых, подберите материал с учётом условий эксплуатации: для установки в помещении и в условиях с контролируемым климатом подходит оцинкованная сталь; для наружной установки, в зонах с высоким уровнем влажности или в прибрежных районах требуется нержавеющая сталь. В-третьих, приобретите аксессуары одновременно — концевые упоры, клеммы заземления и крепежные детали — это мелкие позиции, которые могут вызвать значительные задержки, если о них забыть.

При выборе компонентов, устанавливаемых на шину — особенно источника питания, который является самым важным элементом любой панели управления, — следует проявить особую внимательность. Обращайте внимание на широкий диапазон входного напряжения (полный диапазон 85–264 В переменного тока означает, что один и тот же источник питания будет работать в любой электросети мира), признанные сертификаты безопасности (CE, RoHS, UL, где это требуется), а также на производителя, ассортимент продукции которого достаточно широк, чтобы покрыть весь ваш энергетический бюджет из одного источника.

Данное руководство было разработано с учетом стандарта IEC 60715:2017, исторической документации по стандартам DIN/EN, а также практического опыта производителей щитов по всему миру.

Ссылки: Авторы Википедии. “DIN-рейка”. Википедия. · Международная электротехническая комиссия. “IEC 60715:2017”. · OMCH. “Импульсный источник питания”.” omch.com · ОМЧ. omch.com