Ensayos eléctricos para bornas para carril

La curva derating representa la capacidad de corriente de un componente en función de la temperatura ambiente y de los contactos adyacentes. Esta se ve influida por los materiales del contacto y la carcasa aislante. Para determinar la capacidad de corriente de las bornas para carril enchufables, se eligen diferentes disposiciones de polos, conectadas eléctricamente en serie con conductores de la misma sección. Para la determinación práctica de las curvas derating, se determina la capacidad de corriente para las bornas para carril enchufables según DIN EN 60512-5-1. Para ello, bajo carga con diferentes intensidades y tras ajustar el equilibrio térmico, se mide el aumento máximo de temperatura que se produce en las piezas de ensayo. Teniendo en cuenta la temperatura límite superior del material aislante (aquí y normalmente se supone que es de 100 ºC), se obtiene de estos valores una curva derating en función de la temperatura ambiente (la "curva base"). Según DIN EN 60512-5-2 se crea una curva de capacidad corregida, denominada "Curva derating". De acuerdo con esta norma, la corriente de carga admisible es 0,8 veces superior a la corriente de base correspondiente. El factor de reducción "considera dispersiones unitarias en el sistema de contacto de conectores. Asimismo, tiene en cuenta inseguridades en la medición de temperatura y en la disposición de medición". Para bornas para carril enchufables de Phoenix Contact, se indican curvas derating con disposiciones de 2, 5, 10 y 15 polos.

El calentamiento de una borna para carril mediante calefacción eléctrica debe mantenerse lo más bajo posible. A tal efecto, la resistencia de contacto debe ser lo más baja posible. En este ensayo, el calentamiento se documenta a temperatura ambiente bajo carga con corriente de prueba.

IEC 60947-7-1/-2
Para ello, se montan cinco bornas horizontalmente sobre un carril y se conectan en serie con bucles de conductores de 1 m y/o 2 m de longitud de la sección transversal de dimensionamiento. Las bornas para carril se cargan con una corriente de prueba conforme a la capacidad de corriente de la sección transversal de dimensionamiento. Se documenta el calentamiento en la borna intermedia. Partiendo de una temperatura ambiente de aprox. +20 °C, se admite un calentamiento en la borna de como máximo 45 K (Kelvin). Finalmente, debe realizarse un ensayo de caída de tensión en la borna.

UL 1059
El desarrollo del proceso corresponde esencialmente al ensayo IEC; no obstante, las longitudes de los conductores son diferentes. En la norma UL 1059 se montan tres bornas horizontalmente, una al lado de otra. La medición se efectúa a una temperatura ambiente de 25 °C y se admite un calentamiento máximo de 30 K (medida tomada, si es posible, cerca del punto de embornaje). Gracias a los materiales de contacto de alta calidad empleados en las bornas para carril de Phoenix Contact, todas las tecnologías de conexión ofrecen valores de calentamiento inferiores a los exigidos en las normas mencionadas. Los materiales de cobre de alta calidad y los pasos de contacto fiables garantizan resistencias de paso bajas en las bornas para carril.

En la práctica, las bornas para carril deben soportar también corrientes de cortocircuito sin problemas hasta que el dispositivo de protección correspondiente desconecta la corriente. Esto puede durar unas centésimas de segundo y producirse a la altura de la corriente nominal múltiple. Para el ensayo, se monta una borna para carril sobre el soporte de fijación y se conecta a un conductor de la sección transversal de dimensionamiento. Las bornas para carril de conductores de tierra se someten a carga en tres pasos durante un segundo con una densidad de corriente de 120 A/mm² de la sección transversal de dimensionamiento. Los requisitos se cumplen si, después del ensayo, no aparecen daños en las diferentes piezas y si el posterior uso sigue estando garantizado. Antes y después del ensayo, la borna para carril debe superar un ensayo de caída de tensión. Para ello, la caída de tensión antes y después del ensayo no debe sobrepasar 3,2 mV por borna para carril ni 1,5 veces el valor medido al inicio del ensayo. En el caso de una borna de alta potencia de 240 mm² de Phoenix Contact, se conduce un impulso de corriente de prueba de 28.800 A durante un segundo a través de la borna sin merma de calidad.

El control dimensional de las líneas de fuga y distancias de aislamiento de aire demuestra suficientes características de aislamiento eléctrico en cuanto a

• la construcción
• la suciedad esperada
• las condiciones ambientales esperadas

La verificación se realiza entre dos bornas para carril contiguas, así como entre piezas de metal conductoras y el soporte de fijación teniendo en cuenta las distancias más cortas. Para ello, por un lado, se considera el aislamiento del aire como distancia de aislamiento de aire y, por otro lado, la distancia a lo largo de la superficie como línea de fuga. Los espacios mínimos se determinan en la norma IEC 60947-1.

Para la distancia de aislamiento de aire se aplica:
es el tramo más corto entre dos potenciales eléctricos a través del aire. La tensión transitoria nominal y la categoría de sobretensión de la borna para carril son determinantes para el dimensionado de las distancias de aislamiento en aire mínimas y el grado de polución que cabe esperar. La tensión transitoria nominal deriva de la tensión del conductor neutro referida a la categoría de sobretensión. Si no se documenta lo contrario, para las bornas para carril se asume la categoría de sobretensión III. La categoría describe equipamientos en instalaciones fijas y para aquellos casos en los que se requieren exigencias especiales en cuanto a fiabilidad y disponibilidad. La distancia de aislamiento de aire correspondiente se describe en la tabla 2 (extracto) de la norma IEC 60664-1. Otras de las especificaciones son el campo no homogéneo general para la aplicación y el grado de polución 3. (se produce contaminación conductiva o véase la tabla 2 de la IEC 60664-1: una contaminación no conductiva, que pasa a ser conductiva, porque cabe esperar condensación).

Para la línea de fuga se aplica:
es el tramo más corto entre dos potenciales a lo largo de la superficie del aislamiento. Para determinar la línea de fuga mínima es decisivo el valor efectivo del sistema de tensión continua o alterna (conductor a conductor, conductor a tierra, conductor a conductor neutro), véase la tabla 3a y 3b de la norma IEC 60664-1. La tabla 4 de la norma IEC 60664-1 muestra la relación entre el valor efectivo de la tensión, el grado de polución (3) y el grupo de material aislante (I.) de la carcasa de bornas para carril.

En el NEC (National Electrical Code) se solicitan desde abril de 2006 las especificaciones de la resistencia a cortocircuitos para sistemas de control industriales. El cálculo de estos valores SCCR (Short Circuit Current Rating) puede realizarse mediante la norma UL 508 A. En los Estados Unidos, el cálculo debe indicarse resumidamente en la placa de características de cada instalación de conmutación industrial para todos los circuitos principales, así como para la alimentación de la tensión de control. En la UL 508 A (tabla SB 4.1), se indican los valores estándar para componentes no especificados. Para bornas para carril se especifica un valor estándar de 10 kA. Este valor SCCR describe la tensión nominal de cortocircuito de una instalación o componente especificando una tensión nominal. Se trata de la corriente de fuga simétrica máxima admisible, que no conlleva ningún daño significante que dado el caso afecte al uso o provoque un manejo peligroso. Por parte de una instalación completa, el valor SCCR se basa en el componente montado más débil en el correspondiente circuito de distribución o alimentación. Las bornas para carril del sistema CLIPLINE complete están documentadas con valores SCCR de 100 kA en UL-File XCFR2_ E60425. Le ayudan a crear instalaciones potentes con valores SCCR calculados mayores.

Para circuitos eléctricos en los que no es posible instalar componentes con clasificación más elevada, el conjunto del circuito eléctrico puede mejorarse preconectando una borna para fusible apropiada clasificada como de alta corriente. Las bornas para fusible UK 10,3-CC HESI N permiten la evaluación de SCCR para circuitos eléctricos posconectados a 200 kA.

En cada punto de embornaje de una borna para carril hacen contacto uno o varios conductores, según la tecnología de conexión. La transmisión de corriente está muy influenciada por la resistencia eléctrica entre el conductor y la barra colectora. Los contactos de alta calidad generan una conexión estanca a los gases. De esta forma, se garantiza una conexión duradera y fiable. Por ello, este ensayo eléctrico determina la caída de tensión en una borna para carril (dos puntos de embornaje), con lo que pueden sacarse conclusiones sobre la resistencia de paso y la calidad del contacto. Las bornas para carril se conectan con la sección transversal de dimensionamiento. Para las mediciones, las bornas se cargan con una corriente continua de prueba que corresponde a 0,1 veces la capacidad de corriente de la sección transversal de dimensionamiento. La caída de tensión se toma a una distancia ≤ 10 mm del centro del punto de embornaje (véase croquis). Para una temperatura ambiente de aprox. +20 °C, la caída de tensión antes y después del ensayo no debe sobrepasar los 3,2 mV ni 1,5 veces el valor medido al inicio del ensayo. Las bornas para carril de Phoenix Contact quedan hasta un 60 % por debajo de los valores límite exigidos por la norma.

Mediante la prueba de tensión transitoria se demuestran distancias de aislamiento de aire suficientemente grandes entre dos potenciales contiguos. Para ello, el ensayo se realiza con la sobretensión en cada polaridad en función de la tensión nominal de aislamiento cinco veces. En este caso, los intervalos son de como mínimo 1 s. Se observa la distancia entre dos bornas para carril adyacentes y/o entre la borna para carril y el carril DIN. Durante el ensayo, no deben ocurrir descargas disruptivas involuntarias. Las tensiones transitorias nominales para bornas para carril de Phoenix Contact están en 6 y/u 8 kV según IEC 60664. La respectiva altura deriva de la tensión nominal. Por tanto, las tensiones de servicio documentadas de las bornas se confirman como eficaces para su aplicación de servicio segura. La categoría III de la categoría de sobretensión 4 representa el ajuste predeterminado.