采用Weidmuller标准直通型弹片接线端子设计机柜配线方案的技术经验分享

接线端子在工业、轨道交通、市政交通和电力等行业内包含机柜或箱体类的系统产品中得到广泛使用。曾经基于螺钉联接技术的接线端子，在没有振动工作环境要求的系统产品机柜中得到广泛应用。由于螺钉联接技术的接线端子安装配线不方便、耗时比较长和抗振性能差的缺陷，因此，基于弹片联接技术的接线端子应运而生，其便捷和快速的配线方式及不锈钢弹片结构天然的抗振性能，使其逐渐成为机柜类系统产品内部配线的主流，也使其成为火车车辆、机车和高速动车上相关配套产品进行配线的首选方案。

德国魏德米勒(Weidmuller)集团公司采用弹片联接技术生产的Z系列接线端子以优异的特性满足工业、轨道交通、测试测量、电力和矿产等行业内包含机柜或箱体类系统产品内部配线的要求。下面我将以该公司Z系列直通型标准接线端子为例，分享在机柜内使用弹片接线端子的使用经验和技术要点。

1、特点优势

魏德米勒Z系列接线端子采用弹片联接技术进行设计。其内部结构如图1所示(ZDU2.5内部结构示例，其它型号弹片接线端子的内部结构和组成与其类似)，其主要由不锈钢的弹片、铜导电片和高品质宽温塑料组成。Z系列接线端子具备以下特点和优势：

（1）抗振性能好：采用不锈钢弹片和铜导电片组成可靠的联接结构，在保证连接可靠性的同时，通过不锈钢弹簧片的天然属性，保证了Z系列接线端子具备很好的抗振性能。

（2）接线方便快捷：采用一字螺丝刀直插弹片控制孔，打开弹片和铜导电片之间的间隙，插入导线，最后拔出螺丝刀后，即完成整个配线过程。Z系列接线端子不需要向螺钉接线端子接线一样不停的拧螺丝刀，也不需要考虑螺丝拧紧的程度。Z系列弹片接线端子具备天然保证接触可靠性的结构（如图1所示）。

（3）高品质宽温塑料：Z系列弹片接线端子的持续工作温度范围是-50℃～120℃，保证了在低温和高温工作环境下，进行配线操作时，不会出现塑料外壳变形或开裂的缺陷。另外，该塑料外壳阻燃等级达到UL94标准的V0级别。

（4）类型丰富：Z系列接线端子根据不同的应用场景，生产了不同类型的弹片接线端子，其分类如图2所示。另外，同种类型不同颜色的彩色弹片接线端子也为用户的机柜配线添色不少。

（5）附件齐全：标记号、警告标志牌、测试适配器、插拔式横联件、挡板、隔板、固定器和专用配线螺丝刀等附属配线产品非常齐全，满足不同的用户需求。

（6）标准导轨安装方式：Z系列弹片接线端子满足35mm标准导轨安装的方式。

（7）外形尺寸小：Z系列弹片接线端子在保证高性能的前提下，尽可能的把接线端子的宽度、高度和厚度做到最小，以提高在单条接线端子排上的布线密度，达到缩小产品体积的目的。

图1 ZDU2.5型2接线点弹片接线端子

图2 魏德米勒Z系列弹片接线端子的总体分类

2、彩色物语

魏德米勒Z系列弹片接线端子不仅有标准的灰色接线端子，也提供了电气配线中常用的红色、黑色、黄色、绿色、蓝色和棕色接线端子，另外还提供了具备个性化的橙色和紫色等颜色的接线端子。以其来满足用户在不同产品配线上的标准需求和个性化设计要求。

图3 ZDU2.5直通型标准弹片彩色接线端子示意图

图4、ZDU2.5/4AN直通型标准弹片彩色接线端子示意图

由于在机柜或箱体类产品配线中，一般情况下，使用量最大的是能满足额定电缆芯线截面积为2.5平方毫米的标准直通型弹片接线端子，因此，我们从魏德米勒官网和图2中关于ZDU2.5标准端子的信息，可以看出该类型接线端子的产品分类是最多的，彩色端子类型也是最多的，其彩色端子示意如图3所示，ZDU2.5/4AN型4接线点的彩色端子示意如图4所示。当然，其使用量最大的主要的原因是：ZDU2.5直通型弹片接线端子能适用于0.5平方毫米至4平方毫米导线的连接（详细信息，需参阅ZDU2.5标准弹片接线端子数据手册）。

在产品的配线设计中，如果采用0.5平方毫米至1.5平方毫米的导线，且接线端子排空间和产品体积受限的情况下，那么，选择ZDU1.5标准直通型弹片接线端子比较合适。虽然其色系没有ZDU2.5多，但是，其3.5mm的宽度优势，让其在空间和体积受限的产品中，应用非常广泛。

对于需要通过高电流，必须采用4平方毫米以上导线的产品配线应用而言，选择ZDU4、ZDU6、ZDU10、ZDU16和ZDU35标准直通型弹片接线端子比较合适。由于适用于截面积为4平方毫米以上导线的接线端子用量相对较少，因此，其类型和彩色端子相对较少。

由于公司为了减少弹片接线端子的类型和通用性，一般情况下，公司都采用普通的灰色标准直通型弹片接线端子。彩色弹片接线端子一般应用在需要区分不同配线或要求个性化的产品中。对于使用彩色弹片接线端子的产品，建议不要选择超过3中以上的颜色，否则，接线端子排看起来会比较凌乱。一般情况下，在机柜配线中，选择红色和黑色作为AC 220V的火线和零线接线端子(也可以采用棕色和蓝色接线端子)，另外再选择常用的灰色接线端子即可。

3、巧妙分组

在采用接线端子设计机柜内配线方案过程中，常常需要根据不同的模块、信号、接地、直流和交流等依据，对交流电源线、直流电源线、信号线、接地线和特定模块输入输出线进行分类，并用挡板、隔板和接线端子排把接线端子进行分组，再把分组的配线按照特定方式和规律原则进行巧妙的组合，在保证配线可靠完整的情况下，让整个机柜内的配线看起来顺畅、整齐和美观。在分组时，同组同配线的接线端子之间采用插拔式横联件进行短接，可以减少短接配线。

当在机柜中采用弹片式接线端子进行分组时，一般应考虑以下原则和经验：

（1）就近配线原则：每组接线端子或接线端子排应尽可能的靠近需要配线的模块或端子，确保机柜内配线尽可能的短，一方面可以节省线材成本，另一方面，可以避免过长的走线，导致其容易受到干扰和引起需要隔离的配线产生重合或交叉，而产生电磁兼容性问题。

（2）直流和交流电源线分开原则：为了防止包含丰富频谱的交流电源线通过电磁感应方式对直流电源线产生干扰，导致直流电源纹波变大的问题，一般要求直流和交流电源线分开绑扎，最好分开在机柜左右两侧进行布线。当无法远距离分开时，至少保证20mm以上的间距，即通过增加彼此间的距离减少交流电源线对直流电源线的干扰。当实在无法保证20mm间距时，可以采用彼此十字交叉的原则进行绑扎配线。

（3）电源和信号线分开原则：为了防止电源线（一般是指交流电源线，对于低压直流电源线，一般和信号线在同侧布线，不需要分开）对信号线产生干扰，通常采用电源线和信号线在机柜内分开两侧进行布线。即机柜左侧布电源线，右侧布信号线。

（4）十字交叉配线原则：当彼此容易产生干扰的配线无法保存间距和分开时，必须采用这两种配线互相十字交叉，以减少两者的并行面积，从而减轻彼此的互相影响。

（5）输入和输出配线分开原则：对于经过滤波器或UPS之后的输入电源线和输出电源线，为了防止机柜外侧电源引入的干扰源通过输入电源线耦合到输出电源线和防止输出电源线所接自身电气设备产生的干扰耦合到输出电源线上，导致系统产品的电磁兼容指标不合格，通常必须禁止输入和输出电源线绑扎在一起，一般要求在同侧并行时，至少保证彼此间距大于20mm，且独立绑扎。当非要交叉时，必须遵守“十字交叉配线原则”。对于隔离变压器的输入和输出电源配线，同样遵循该原则。另外，对于信号线的输入和输出配线，如果不产生干扰的话，那么，不需要遵守该原则，否则，必须遵守该原则。

4、精细布局

在对机柜内的配线进行巧妙分组后，需要在机柜内设计接线端子排的整体布局方案。在进行端子排布局设计时，一般需要参考以下原则和经验：

（1）就近布局原则：把接线端子排固定在距离相关机柜内电气设备最近的位置，达到减少配线长度、节约线材成本和减少线间耦合干扰的目的。

（2）对外接口端子排布局靠近出口原则：该原则要求包含输入和输出配线接线端子的端子排布局在机柜内靠近配线出口的位置。这样做的目的是减少机柜对外接口输入输出配线深入机柜内部，减少和避免其与机柜内配线产生线间干扰耦合的缺陷，提高系统的抗干扰能力和电磁兼容性能。

5、接线窍门

在使用Z系列弹片式接线端子设计机柜配线方案时，工程师经常需要解决不同类型的导线采用什么样的导线接头形式更好的问题。该问题的本质是解决导线如何与弹片式接线端子可靠联接的问题。下面针对不同类型导线的接线方式，总结一些我的经验和巧门供大家参考。

图5 导线接头该如何处理？

（1）单股硬导线：由于单股硬导线本身具备无毛刺、不散开、不易变形和不易折断的优势，因此，在剥除约10mm导线绝缘皮后，在螺丝刀的辅助下，直接插入Z系列弹片接线端子接线孔内弹片和铜导电片间，拔出螺丝刀即可。无需对导线接头进行其它特殊处理。

（2）多股硬导线：对与截面积不大于2.5平方毫米的多股硬导线，为了防止导线接头出现散开、毛刺和变形的缺陷，在剥除约10mm导线绝缘皮，且采用压接管状端头的方式对导线接头进行处理后，再接入弹片接线端子上即能保证此类多股硬导线连接的可靠性。当使用截面积不小于4平方毫米的多股硬导线时，由于该类导线不易出现散开、毛刺和变形的缺陷，在剥除约10mm导线绝缘皮后，无需对导线接头进行特殊处理，直接接入弹片接线端子即可。

（3）多股软导线：对于软导线，由于该类导线极易出现散开、毛刺和变形导致接线不可靠或产生短路风险的缺陷，因此，必须采用剥除约10mm导线绝缘皮，压接管状端头后，再接入弹片接线端子的接线方式。

注意：对于多股硬导线和软导线，由于对导线接头镀锡后，容易出线镀锡不均匀和不易渗透到内部及锡相对柔软的特性，不能很好的解决解决多股硬导线和软导线接头出现散开、毛刺和变形的缺陷，因此，对于该类导线接头，禁止采用在镀锡替换管状端头的方式。