Złącza silnoprądowe

Złącza elektryczne są niezwykle istotnym elementem niemal każdego projektu systemu elektronicznego, a wersje o dużej obciążalności, przeznaczone do pracy w aplikacjach przemysłowych i energetycznych, tworzą awangardę zaawansowania technicznego. Bez względu na aplikację, złącza podążają za ogólnymi zmianami w samej elektronice, tj. coraz większą miniaturyzacją urządzeń, także tych dużej mocy. Coraz więcej aplikacji ma konstrukcję modułową, gdzie bloki funkcjonalne łączone są w jednej obudowie za pomocą dobranych komponentów połączeniowych. Łatwiejszy montaż i demontaż zapewniany jest przez logiczny podział aplikacji na części, liczne systemy szybkich połączeń niewymagających stosowania narzędzi. Do tego potrzebne są niezawodne elementy połączeniowe.

Złącza silnoprądowe to najczęściej wersje kabel-kabel lub kabel-panel, w której jedna część jest mocowana do obudowy. Obudowa może być okrągła lub prostokątna, z metalu albo tworzywa, zawierać różną liczbę pinów oraz raster i mieć różną obciążalność, a także sposób montażu przewodu. Elementy te są dostępne w wersji prostej i kątowej, Można powiedzieć, że na rynku da się kupić praktycznie każdą kombinację wielkości i rodzaju tych komponentów.

Najważniejsze dla klientów cechy ofert brane pod uwagę przy kupowaniu złączy

 

Zestawienie najważniejszych cech złączy silnoprądowych branych pod uwagę przez klientów podczas selekcji produktu i dostawcy jest typowe i w niczym nie zaskakuje. Cena, jakość, termin dostawy oraz parametry techniczne tworzą rdzeń procesu selekcji w taki sposób, że klienci optymalizują wartość, jaką otrzymują za daną sumę pieniędzy. Poza tą czwórką reszta ma już znaczenie znacznie mniejsze, niemniej kompetencje techniczne sprzedawcy też były często wskazywane w naszych ankietach.

Drugą i mniejszą pod względem potencjału część asortymentu tworzą złącza o dużej obciążalności przeznaczone do montażu na płytce drukowanej, jako element przewlekany oraz także SMT. W tym drugim przypadku wlutowane w płytkę złącze jest jeszcze zwykle mocowane do obudowy urządzenia lub stabilizowane za pomocą obejmy, co zapewnia stabilność mechaniczną połączenia.

Ważną część rynku złączy silnoprądowych, zwłaszcza w aplikacjach z elektroniki i oświetlenia, tworzą ponadto terminal bloki. Są to modułowe złącza kablowe z zaciskiem śrubowym lub sprężynowym do montażu na PCB. Występują jako wersje kątowe, rozłączalne, do montażu SMT i THT, a także jako rozwiązania pozwalające zamontować więcej niż jeden przewód w styku. Znaleźć je można w ofertach wielu producentów, zarówno tanich chińskich dostawców, jak i wiodących światowych producentów. Terminal bloki to produkty o dużej uniwersalności i szerokim spektrum zastosowań. Ich obciążalność prądowa sięga kilkudziesięciu amperów na pin, co pokazuje, że mogą być stosowane w wielu różnych aplikacjach.

Jeszcze inną grupę produktową stanowią elementy połączeniowe przeznaczone do montażu na szynie DIN. Są one bazą do tworzenia systemów i instalacji w przemyśle, automatyce, energetyce i można je znaleźć w wielu obudowach, szafach technicznych, rozdzielniach itp. Zainteresowanie nimi to pochodna i konsekwencja ogólnego zainteresowania urządzeniami tego typu, do których zaliczają się przekaźniki, sterowniki, wyłączniki, transformatory i inne podobne komponenty, które dzięki wąskiej standardowej obudowie, którą się łatwo zatrzaskuje na metalowym wsporniku, zyskały uznanie rynku. Złącza na szynę pozwalają na wygodne okablowanie takich instalacji i mają postać wąskich płaskich elementów, które można składać w większe zespoły, podobnie, jak spaja się terminal bloki. Mają też możliwość wewnętrznego połączenia biegunów, co ułatwia tworzenie dystrybucji zasilania poprzez stworzenie tzw. szyny.

Branże o największym potencjale zakupowym

 

Dla złączy silnoprądowych branżą o największym potencjale zakupowym jest szeroko rozumiany przemysł, prawdopodobnie z uwagi na jego dużą wielkość i znaczenie branżowe w Polsce. Służą one do podłączania zasilania, elementów wykonawczych, silników maszyn i wszystkich innych odbiorników pobierających znaczną moc. Poza tymi naturalnymi obszarami omawiane złącza trafiają do aplikacji transportu kołowego i szynowego, w którym także jest coraz więcej elektroniki.

Rola wsparcia technicznego

W warunkach, gdy asortyment złączy jest bardzo duży, mamy dziesiątki (jak nie setki) producentów, marek, serii, kluczową sprawą w doborze produktu jest kompetentne wsparcie techniczne. Zamiast przekopywać się przez dziesiątki stron internetowych, platform sprzedażowych, często łatwiej i szybciej jest zapytać przez telefon specjalistę, co poleciłby do danego zastosowania. Przekazanie problemu doboru złącza specjalistom pracującym w sieci dystrybucji lub przedstawicielom producenta, poza aspektami technicznymi, jest zasadne z punktu widzenia dostępności elementu, tego, czy może być wybierany do nowych projektów i będzie produkowany przez dłuższy czas, czy jest popularny i zamawiany przez wielu klientów i z innych podobnych względów. Popularne złącze zamawiane przez wiele firm jest zwykle dostępne z buforowego magazynu lokalnego i tym samym zapewnia małe ryzyko.

Dobór złącza do aplikacji wymaga też wsparcia po stronie mechanizmów informatycznych w platformach sprzedaży. Wyszukiwarki parametryczne są stale rozbudowywane i pozwalają wybierać produkty po coraz większej liczbie kryteriów, takich jak marka, typ, raster, liczba pinów, obciążalność lub montaż. Liczba pól, które można zaznaczyć, aby ograniczyć liczbę wyników u czołowych dostawców, z roku na rok się zwiększa i bardzo dobrze, że tak się dzieje. Skoro oferty liczą się w tysiącach pozycji, nie ma innej metody, aby szukanie elementu nie zamieniło się w wyczerpujący czasowo koszmar.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

 

Główne czynniki negatywne dla rynku złączy silnoprądowych to ciągle długie czasy dostaw, a w dalszej kolejności także silna konkurencja oraz dostępność wielu zamienników i podróbek o niepewnym pochodzeniu i jakości. Co ciekawe, wysokie ceny nie są postrzegane jako czynnik negatywny, mimo że złącza są kosztowne, a w ostatnich miesiącach wyraźnie podrożały. Wysoką pozycję na wykresie zamienników i podróbek można tłumaczyć dużymi cenami produktów markowych, ale gdyby taka teza była prawdopodobna, to wysokie ceny uplasowałyby się wyżej. Stąd negatywne oddziaływanie na rynek podróbek i zamienników jest efektem nie tyle drożyzny, co kiepskiej dostępności.

Ale w praktyce parametrów do wyboru jest zawsze za mało, a podzespołów w sprzedaży jest coraz więcej. Dlatego jako jeden z ważnych czynników wspierających sprzedaż powinna być rozbudowa możliwości selekcji, nie tylko o kolejne parametry, ale także ułatwienia takie jak zestawy wymagań, zakresy od–do, elementy równoważne innych marek itd. Konieczne jest uruchomienie mechanizmów, które proponują zgodne akcesoria i elementy do pary, jak piny, część męską do żeńskiej, dostępne pasujące obudowy itd. Wyszukiwanie parametryczne powinno ponadto obejmować dostępność, popularność, klasę cenową, gdyż jak wiadomo, wybór produktu zawsze jest powiązany jakoś z kosztami.

Nie jest to łatwe zadanie, zapewne kosztowne i pracochłonne, stąd zmiany dokonują się tak ewolucyjnie. Być może sztuczna inteligencja przyniesie przełom i niedługo będziemy mogli dobierać złącza, korzystając z możliwości AI.

Zamienniki - problem się zwiększa

Podróbki, tanie zamienniki dla rozwiązań markowych były na rynku komponentów elektronicznych od zawsze, ale faktem jest, że ich potencjał ciągle się zmienia. Dawniej, gdy złącza markowe były znacznie droższe od zamienników, pozycja zamienników, mierzona przez ich wpływ na relacje rynkowe, była stosunkowo duża. Potem, z upływem czasu i dojrzewaniem rynku, zamienniki stopniowo traciły na znaczeniu, gdyż różnice w cenach między produktami markowymi i resztą przestały być ogromne, a jednocześnie wymagania klientów związane z jakością, wsparciem technicznym, certyfikacją i podobnymi zagadnieniami zaczęły przechylać szalę wyboru na stronę produktów znanych producentów.

Aktualnie obserwujemy kolejną falę wzrostu zainteresowania rynku zamiennikami, która tym razem nie ma wymiaru cenowego, tylko jest związana z mniejszą dostępnością. Niestety na wiele typów złączy trzeba dość długo czekać, co wielu klientom realizującym projekty sprawia problemy. Gdy potrzebnego komponentu nie ma, to albo stają oni przed koniecznością przeprojektowania konstrukcji pod coś innego, takiego, co udało się kupić albo szukania złącza poza autoryzowanymi kanałami sprzedaży, np. u brokerów, dostawców chińskich, na platformach aukcyjnych. W takim momencie klienci przyglądają się też ofercie całego rynku, wychodząc poza utarte szlaki i ścieżki zaopatrzenia, a produkty podobne wydają się jakimś rozwiązaniem kłopotów. Proces ten dla rynku przynosi wiele zmian, na lepsze i na gorsze. Zacznijmy od korzyści.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Zestawienie czynników pozytywnie oddziałujących na rozwój rynku ma na szczycie trzy czynniki: presję na jakość, dostępny szeroki asortyment produktów oraz rosnące wymagania klientów. Wysoka jakość usług i produktów to cecha rynków specjalistycznych, takich, gdzie liczy się wartość dodana zapewniana przez urządzenie. Od wielu lat nasz rynek zmienia się w tym kierunku, a niewielkie serie złożonego sprzętu, projekty tworzone na indywidualne zamówienia stanowią ważną część aktywności. Złącza silnoprądowe z racji warunków pracy i pełnionej funkcji mają dużą rolę do odegrania w zapewnieniu jakości, stąd przedstawiona na wykresie ocena jest tak wyraźnie skierowana w tę stronę.

Z pewnością, gdy warunki rynkowe są stabilne i nie ma większych kłopotów z zaopatrzeniem, kupujący złącza raczej wybierają rozwiązania wypróbowane oraz dostawców, z którymi współpracowali wcześniej i produkty, które nie sprawiły im kłopotów. Taka sytuacja tworzy warunki trudne do zmiany, w których wprowadzenie nowości, nawiązanie współpracy z innym dostawcą następuje rzadko. Konserwatywny rynek ma wiele zalet, ale nie zalicza się do nich dynamicznego rozwoju. Brak dostępności elementów zmusza odbiorców do poszukiwań zamienników, a tym samym wzrasta zainteresowanie nietypowymi rozwiązaniami i niszowymi dostawcami. W takiej sytuacji łatwiej jest się im przebić, zyskać nowy kontakt oraz zaproponować coś nowego, innego, z czym dawniej nie mieliby wielkich szans.

Nie zawsze zamiennik jest wyrobem o kontekście negatywnym, gdyż nie wszystkie aplikacje działają na krawędzi możliwości zastosowanych podzespołów i dla wielu z nich wystarczą produkty z tzw. średniej półki. Stąd wyjście poza schemat może okazać się korzystne. Z drugiej strony jest w tym działaniu ryzyko. Zawsze może się okazać, że jakość alternatywnych elementów nie będzie satysfakcjonująca. Dotyczy to na przykład odporności użytych tworzyw sztucznych, elastyczności metali, pokryć styków, dokładności wykonania oraz tolerancji pasowania elementów. Decyzja na pewno nie jest łatwa.

Główne zjawiska techniczne

 

Za najważniejsze zjawisko techniczne zmieniające rynek złączy uznano miniaturyzację. W dalszej kolejności wymieniono dostępność wersji specjalistycznych i modułowych oraz rozwiązania ze stykiem sprężynowym. Wersje specjalistyczne to kategoria kryjąca rozwiązania dopasowane do wymagań aplikacyjnych i branżowych, w której kryją się elementy zapewniające wysoki stopień ochrony środowiskowej, spełniające normy wojskowe lub z certyfikatem Atex.

Rośnie znaczenie specjalizacji

Rynek złączy zmienia się w kierunku rosnących wymagań klienta i coraz większej specjalizacji tych komponentów, zwiększającego się udziału wersji wykonywanych na bazie indywidualnej specyfikacji (kastomizowane). To efekty tego, że urządzenia elektroniczne stają się coraz mniejsze, obsługują coraz większe moce i są w większym stopniu integrowane z systemami niż dawniej. W takich okolicznościach użycie złącza o specyficznych dla aplikacji właściwościach może pomóc osiągnąć wyrafinowane parametry techniczne, przynieść oszczędność miejsca, zapewnić mniejsze koszty oraz wygodę montażową.

Dostosowanie parametrów nie dotyczy jedynie parametrów elektrycznych. To także rodzaj specyficznego wykończenia mechanicznego, jak np. układ i typ pinów, pokryć styków, uszczelnienia, ochrony elektromagnetycznej, montażu przewodu, a nawet koloru. Za pomocą barwy koduje się informacje takie jak wejście/wyjście (czerwony/zielony), paruje wtyczki z gniazdami itd. Kastomizacja złączy to także kodowanie, czyli takie wykonanie mechaniczne wtyczki i gniazda, aby nie była możliwa pomyłka i instalacja w złym miejscu. Aby produkcja złączy o specyficznych własnościach była możliwa, producenci rozwijają systemy modułowe, składające się z zestawu części, takich jak pola kontaktowe, elementy obudowy, a także akcesoria, jak uszczelnienia, mocowanie kabla, ekrany, zapięcia zapobiegające rozłączeniu.

Miniaturyzacja

Z pewnością jednym z ważniejszych trendów jest miniaturyzacja. Stwarza ona producentom wiele problemów na skutek konieczności zapewnienia dużej obciążalności złączy przy niewielkich rozmiarach styków i konieczności uzyskania stabilności mechanicznej i elektrycznej połączenia w długim czasie. Dużą obciążalność przy małych wymiarach zapewnia odpowiednia konstrukcja styków, dająca równomierny i silny docisk na niewielkiej powierzchni oraz odporne na ścieranie pokrycia minimalizujące rezystancję połączenia i tym samym wydzielanie ciepła. Dobre parametry zapewniają także trwałe mechanicznie tworzywa sztuczne, charakteryzujące się wysoką stabilnością mechaniczną konstrukcji i wysoką dokładnością wykonania, pozwalającą na dokładne spasowanie elementów konstrukcyjnych. Efekt miniaturyzacji to także rosnąca obciążalność styków przy tych samych wymiarach. Na rynku dostępne są elementy, w których dopuszczalne prądy przenoszone przez styki wynoszą setki amperów, także w wersji do montażu na PCB.

Jakość jest niezmiennie kluczem do rynku

Podobnie jak dla wielu innych elementów elektronicznych, tematem dyżurnym w branży złączy jest jakość, a najbardziej to, jak ją uzyskać po możliwie najmniejszych kosztach. Dotyczy to w zasadzie wszystkich aspektów związanych z projektowaniem i produkcją urządzeń, niemniej akurat w złączach silnoprądowych trend ten jest szczególnie istotny z uwagi na bezpieczeństwo i trwałość. Zainteresowanie jakością widać od około dekady i jest to splot wielu czynników: coraz większej wymiany handlowej z zagranicą, dużego potencjału usług EMS realizowanych na zlecenie partnerów zagranicznych, dużego znaczenia branży przemysłowej. Jakość to też sposób krajowych przedsiębiorców na wspólną egzystencję z rynkowymi gigantami oraz w pewnym sensie wartość dodana do specjalistycznej produkcji. W przypadku omawianych złączy jest to szczególnie istotne, bo często są to elementy, które pełnią krytyczną funkcję konstrukcyjną i ich awaria oznacza nie tylko całkowity brak działania, ale też zagrożenie (pożarem, porażeniem, oparzeniem).

Napływ niskiej jakości azjatyckiej produkcji od lat spędzał dystrybutorom renomowanych produktów sen z powiek i sprowadzał działania marketingowe do mozolnej edukacji klientów. Póki na rynku były ciężkie czasy, nie było to łatwe zadanie, ale w ostatnich latach świadomość klientów zauważalnie się poprawiła i stąd też bierze się wzrost zainteresowania jakością. Ponadto jest to też wynik tego, że pierwotny duży dystans między wysokimi cenami czołowych marek a tanimi wyrobami chińskimi zmniejszył się już znacząco i nie tworzy przepaści.

Nowe obszary aplikacyjne i ewolucyjny rozwój

Złącza silnoprądowe są kluczowym komponentem dla wielu aplikacji, stąd na rynku pojawiają się co chwilę nowe wykonania ukierunkowane na aplikacje zyskujące na popularności, takie jak fotowoltaika, e-mobilność, stacje ładowania akumulatorów.

Rynek elementów silnoprądowych powoli otwiera się na elementy z szybkim mocowaniem przewodu, tj. szybkozłącza. Sprawdziły się one doskonale w obwodach o mniejszej mocy, zapewniając jakość i dobre połączenie bez konieczności dokręcania z całej siły śruby. Dlatego stopniowo, wraz z kolejnymi generacjami produktowymi, szybki montaż upowszechnia się w tych bardziej wymagających rozwiązaniach. Wpływ na to ma szybkość operowania, a jednocześnie bezpieczeństwo użytkowania pozwalające na zwiększenie efektywności pracy. To dlatego, że złącza z zaciskiem sprężynowym i inne podobne rozwiązania charakteryzujące się dużą szybkością montażu, często też brakiem konieczności używania narzędzi są coraz bardziej innowacyjne i pozwalają na większą obciążalność. Zauważalny także jest trend do stosowania terminal bloków w obwodach, gdzie płyną prądy o bardzo dużym natężeniu – zwłaszcza w urządzeniach energoelektroniki, zasilaczach do oświetlenia LED i podobnych. Pozytywny wpływ na rynek złączy ma rosnąca świadomość użytkowników i coraz większa potrzeba wykorzystywania komponentów, których jakość, trwałość i przystosowanie do pracy w określonych warunkach potwierdzona jest licznymi certyfikatami. Bezkompromisowa jakość jest szczególnie ważna dla produkcji przemysłowej, gdzie złącza przeznaczone są do długotrwałej pracy w ekstremalnych warunkach.

Takie procesy rozwojowe mają charakter ewolucyjny, gdyż w branży złączy procesy upowszechniania się nowości technologicznych trwają dość długo. Być może jest to wynik tego, że w omawianych elementach przełomy zdarzają się mniej więcej raz na wiele lat, poza nimi trwa mozolna ewolucja polegająca na doskonaleniu poszczególnych produktów, modernizacjach istniejących wersji.