Назад к обзору

Проверка качества изоляционных материалов

Поставляемые изоляционные корпусы изготавливаются из различных термопластических материалов. Подходящая пластмасса подбирается в зависимости от предъявляемых требований к электрическим и механическим свойствам. Все пластмассы, используемые компанией Phoenix Contact, соответствуют директивы RoHS. Все пластмассы, используемые компанией Phoenix Contact, сертифицированы для применения в США лабораторией UL (Underwriters Laboratories Inc.).

Качественные характеристики изоляционных материалов

Термопласт
Корпуса большинства поставляемых нами изолированных корпусов изготавливаются из термопластов, которые можно разделить на две группы: аморфные и частично кристаллические пластмассы. При изготовлении продукции из термопластов используются недорогие и экологически безопасные технологии (литье под давлением). Материал легко перерабатывается и может применяться повторно. Применение различных модифицированных материалов позволяет достичь соответствия электрических, тепловых и механических характеристик готовых изделий предъявляемым к ним высоким требованиям. Используемые термопласты не содержат галогенов, при их горении не возникают газы, способные вместе с жидкостями создавать коррозирующие растворы. В их составе также нет силиконов, формальдегида, полихлорированного дифенила и терфенила.

Поведение пластмасс при температурных воздействиях (температуры эксплуатации)
При длительном тепловом воздействии наступает процесс так называемого термического старения пластмассы, вызывающий изменение как электрических, так и механических свойств материала. Дополнительные внешние факторы, например, излучение, механическое, электрическое и химическое воздействие, еще больше усиливают этот эффект. Специальные испытания позволяют выработать точные критерии для сравнения качественных показателей различных типов пластмасс. При изготовлении деталей из пластмассы качественные показатели можно определять только с определенной погрешностью, и конструктор должен использовать эти данные только с учетом всех обстоятельств. Стандарт МЭК 60947-7-1/EN 60947-7-1 устанавливает для клеммных блоков значение допустимого перегрева при номинальной нагрузке, равное 45 К. Клеммы Phoenix Contact удовлетворяют этому требованию.

Воспламеняемость пластмасс (UL 94)
Процедура испытания пластмасс на воспламеняемость определена нормой UL 94 бюро по стандартизации Underwriters Laboratories (США). Она действительна для всех отраслей промышленности, включая электротехнику. Испытания пластмассовой детали проводятся в открытом пламени в вертикальном или горизонтальном положении. Уровни пожаробезопасности в порядке степени возрастания разделены на классы HB, V1, V2, V0. Результаты испытаний заносятся в так называемые «Желтые карточки» и ежегодно публикуются в справочнике компонентов и материалов Recognized Component Directory.

Термопласт: неусиленный полиамид, PA
Мы применяем частично кристаллический изолирующий материал полиамид, без которого невозможно представить современную электротехнику и электронику. Полиамид сертифицирован и допущен к применению многими международными организациями и комиссиями по стандартизации, такими как, CSA, KEMA, PTB, SEV, UL, VDE и уже долгое время является основным материалом, применяемым при производстве изделий. Даже при повышенной температуре этот материал прекрасно сохраняет электрические, механические, химические и другие свойства. При использовании стабилизаторов теплового старения полиамид способен выдерживать кратковременный нагрев до 200°C. Точка плавления зависит от типа пластмассы (PA 4.6, 6.6, 6.10 и т.д.) и находится в диапазоне от 215 °C до 295 °C. Полиамид поглощает воду из атмосферы, в среднем 2,8% от общего объема. Однако влага содержится в материале не в форме кристаллизационной воды, а в виде химически связанных групп H2O в молекулярной структуре. Благодаря этому полиамид сохраняет пластичность и прочность даже при температурах до - 40 °C. Согласно норме UL 94, полиамид по воспламеняемости соответствует категории от V2 до V0.

Термопласт: армированный стекловолокном полиамид, PA-F
Армирование стекловолокном придает полиамиду дополнительную жесткость и твердость и одновременно повышает температурную стойкость материала. Благодаря этому полиамид может использоваться при изготовлении устройств защиты от перенапряжений. Влагопоглощение ниже по сравнению с неармированным полиамидом. В остальном свойства соответствуют неармированному поликарбонату. По UL 94 категория пожаробезопасности соответствует классам от HB до V0. Полиамиды класса V0, как правило, предлагаются только черного цвета.

Термопласт: ABS
Термопластичный материал ABS применяется при изготовлении изделий, требующих наряду с высокой механической прочностью и жесткостью, также стойкости к ударным нагрузкам. Продукты с особым качеством поверхности и твердости отличаются устойчивостью к химическому воздействию и образованию усталостных трещин. Стойкость формы изделия прекрасно сохраняется даже при высоких и низких температурах. Поверхность изделий из ABS может быть металлизирована, например, покрываться никелем. Класс воспламеняемости применяемой нами формовальной массы находится, согласно UL 94, в пределах от HB до V0.

Термопласт: поливинилхлорид ПВХ
ПВХ устойчив к солевым растворам, слабым и концентрированным щелочам, а также к большинству разведенных и концентрированных кислот вплоть до содержащей олеум серной кислоты и концентрированной азотной кислоты. ПВХ является трудновоспламеняемым веществом даже без специальной обработки (B1 согласно DIN 4102 до UL 94 V0)

ХарактеристикиЕдиница/
Ступень
Полиамид
PA
Полиамид
PA
Полиамид
PA-GF
Полиамид
PA-GF
Поликарбонат
PC-GF
Температура при продолжительной эксплуатации, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
Температура применения (без механической нагрузки)[°C]- 60- 60- 60- 60- 60
Электрическая прочность, МЭК 60243-1/ DIN VDE 0303-21[кВ/см]600600550475175
Стойкость к токам утечки, МЭК 60112 / DIN VDE 0303-1CTI…хорошаяхорошаяхорошаяхорошаяхорошая
Тропико- и термитостойкость      
Удельное объемное сопротивление
МЭК 60093 / VDE 0303-30, МЭК 60167 / VDE 0303-31

[Ω см]

1012101210121012> 1014
Поверхностное сопротивление
МЭК 60093 / VDE 0303-30, МЭК 60167 / VDE 0303-31
[Вт]1010101010121012> 1014
Класс воспламеняемости согласно UL 94 V0V2V0HBV0
ХарактеристикиЕдиница/
Ступень
Полиамид
PA
Полиамид
PA
Полиамид
PA-GF
Полиамид
PA-GF
Поликарбонат
PC-GF
Температура при продолжительной эксплуатации, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
Температура применения (без механической нагрузки)[°C]- 60- 60- 60- 60- 60
Электрическая прочность, МЭК 60243-1/ DIN VDE 0303-21[кВ/см]600600550475175
Стойкость к токам утечки, МЭК 60112 / DIN VDE 0303-1CTI…хорошаяхорошаяхорошаяхорошаяхорошая
Тропико- и термитостойкость      
Удельное объемное сопротивление
МЭК 60093 / VDE 0303-30, МЭК 60167 / VDE 0303-31

[Ω см]

1012101210121012> 1014
Поверхностное сопротивление
МЭК 60093 / VDE 0303-30, МЭК 60167 / VDE 0303-31
[Вт]1010101010121012> 1014
Класс воспламеняемости согласно UL 94 V0V2V0HBV0
Вернуться вверх

Характеристики изоляционного материала - МЭК 60210-1 / UL 746 B

При следующих испытаниях моделируется повышенная нагрузка на клемму в течение продолжительного времени. Поведение пластика при постоянно повышенных температурах описывается на основании его прочности на разрыв и изоляционных характеристик. В МЭК 60216 и UL 746 B заданы температурные индексы, свидетельствующие о продолжительности срока службы пластиков при тепловой нагрузке. Характерными значениями для этих двух характеристик являются

  • – механические в соответствии с МЭК 60216 в качестве значения TI,
  • – электрические в соответствии с UL 746 B в качестве значения RTI

МЭК 60216 — значение TI
Прочность на разрыв измеряется в течение 5 000 часов, и результат экстраполируется на 20 000 часов. При этом фиксируют температуру, при которой по истечении указанных 20 000 часов прочность на разрыв уменьшается вполовину.
UL 746 B — значение RTI
Значение RTI определяет наивысшую температуру использования до образования электрического пробоя при определенных условиях испытания. Используемые Phoenix Contact полиамиды имеют следующие характеристики:

 UL 94 V2UL 94 V0
TI105 °C125 °C
RTI125 °C130 °C

Для использования в условиях повышенной температуры в ассортименте, к примеру, имеются керамические клеммы.

Вернуться вверх

Класс воспламеняемости поверхности - ASTM E 162

Испытание на воспламеняемость поверхности  

① Нагреватель ② Пламя ③ Пластиковый образец

Распространение пожара под тепловым воздействием описано в вышеназванном стандарте. Для оценки воспламеняемости поверхностей пластиков в соответствии с ASTM E 162 определяется «Flame-Spread-Index» (индекс распространения пламени), описывающий распространение пламени при заданных условиях испытаний.

Для этого образец (152 мм x 457 мм x макс. 25,4 мм) подвергается воздействию источника тепла (815 °C) под углом в 30° и сверху поджигается при помощи источника открытого пламени. В течение 15 минут испытания определяется время, за которое огонь перемещается между двумя точками измерения находящимися на расстоянии 76 мм друг от друга. Индекс распространения пламени «Flame-Spread-Index» рассчитывается исходя из времени распространения пламени и рассчитанного фактора тепловыделения. Для американской железнодорожной отрасли допускается максимальное предельное значение 35. Затем производятся наблюдения за плавлением пластика с последующей оценкой. Клеммные блоки Phoenix Contact достигают индекса распространения пламени 5 и капают негорящими каплями. Поэтому их показатели находятся намного ниже допустимых максимальных значений Федерального управления железных дорог (FRA) министерства транспорта США.

Вернуться вверх

Образование дымовых газов - ASTM E 662

Образование дыма в дымоплотной камере  

① Нагреватель ② Пламя ③ Пластиковый образец

В стандарте ASTM E 662 описан порядок действий для определения специфической оптической плотности образовывающегося дыма при открытом горении или тлеющем пожаре. При этом рассматривают процентную светопроницаемость в соотношении с объемом камеры горения. В испытании исследуется образец (76 мм x 76 мм x макс. 25 мм), который помещается в определенную NBS (Национальным бюро стандартов) дымоплотную камеру (см. рисунок). Образец подвергается воздействию источника тепла с интенсивностью 2,5 Вт/см2. В заключение в течение 20 минут моделируются следующие процессы:

  1. Горение при открытом огне
  2. Тление, избегание открытого огня

Существуют специальные предельные значения оптической плотности дыма для обоих процессов, которые регистрируются по истечение 1,5 и 4 минут.

a. Удельная оптическая плотность дыма (Ds1,5) — предельное значение 100
b. Удельная оптическая плотность дыма (Ds4) — предельное значение 200
c. Максимальная плотность дыма (Dm) в течение 20 минут испытания.

Используемые в производстве клеммных блоков от Phoenix ‍Contact полиамиды соответствуют всем требованиям стандарта ASTM E 662 «Федерального управления железных дорог (FRA)» министерства транспорта США.

Вернуться вверх

Воспламеняемость - NF F 16-101

В NF F 16-101 на основании двух индексов (I и F) описано поведение полимерных материалов при горении. При этом проводятся следующие испытания: испытание с телом накала, кислородный индекс, непрозрачность дымового газа, токсичность дымового газа.

ИндексКислородный индексТело накала
I 070 %960 °C, образования пламени нет
I 145 %960 °C, образования пламени нет
I 232 %960 °C, образования пламени нет
I 328 %850 °C, образования пламени нет
I 420 %850 °C, образования пламени нет

1. Определение индекса I (0 - 4) Индекс I определяется на основании следующей таблицы по результатам испытания с телом накала и кислородного индекса. При этом I 0 является наилучшей, а I 4 наихудшей классификацией.
2. Определение дымового индекса F (0 - 5) Основанием для этого являются непрозрачность дымового газа и его токсичность. Следующие концентрации веществ в миллионных долях [ppm] считаются критическими:

Окись углерода (CO) – 1750
Углекислый газ (CO2) – 90.000
Соляная кислота (HCl) – 150
Бромистоводородная кислота (HBr) – 170
Синильная кислота (HCN) – 55
Плавиковая кислота (HF) – 17
Сернистый газ (SO2) – 260

По результатам испытания определяется дымовой индекс, который в зависимости от значения соответствует классам F 0 – F 5. При этом F 0 является наилучшей, а F 5 наихудшей классификацией. Клеммные блоки от Phoenix Contact достигают классификации I 2/F 2.

Вернуться вверх

Токсичность дымовых газов - SMP 800-C

В SMP 800-C описаны максимально допустимые значения токсичных дымовых газов, выделяемых в процессе сгорания пластика. По сравнению с BSS 7239 (стандарт Boeing) данный нормативный документ описывает более точные методы измерения для определения качества и количества токсичных дымовых газов, выделяющихся при полном сгорании испытуемого образца. Дымовые газы для данных измерений берутся из камеры для испытаний NBS в соответствии с ASTM E 662. При данном испытании действует такая же временная схема, как и при ASTM E 662. Запись данных проводится в течение 20 минут. Предельные значения содержания токсичных дымовых газов по SMP 800-C в [ppm]:

Окись углерода (CO) – 3500
Углекислый газ (CO2) – 90000
Оксиды азота (NOX) – 100
Диоксид серы (SO2) – 100
Соляная кислота (HCl) – 500
Бромистоводородная кислота (HBr) – 100
Плавиковая кислота (HF) – 100
Синильная кислота (HCN) – 100

Применяемые Phoenix Contact полиамиды выделяют во много раз меньше токсичных газов, чем необходимо для достижения критической концентрации.

Вернуться вверх

Защита от воспламенения без галогенов - DIN EN ISO 1043-4

Варианты цветов  

Варианты цветов

К галогенам относятся химические элементы фтор, хлор, бром и йод. Использование соединений галогенов способствует снижению горючести пластмасс. В ходе противопожарных исследований была выявлена связь между выделяемыми ядовитыми газами и наличием галогенов. Клеммные блоки системы CLIPLINE complete изготавливаются из полиамида 6.6 (PA 6.6) с классом пожарной безопасности UL 94 V0. Вместо содержащих галогены огнезащитных средств используются цианураты меламина. Поэтому все клеммные блоки Phoenix Contact без исключения не содержат галогенов.

Вернуться вверх

Образование сквозной проводящей дорожки (CTI) — DIN EN 60112

Образование сквозной проводящей дорожки на испытуемом образце  

Образование сквозной проводящей дорожки

Влажность и загрязнения способствуют образованию сквозных проводящих дорожек на пластиковой поверхности. Образование сквозных проводящих дорожек — это формирование проводящих соединений между соседними потенциалами. При этом следует учитывать зависимость потенциалов от разности их напряжений под электролитическим воздействием. Значение CTI пластика отображает его способность препятствовать образованию таких сквозных проводящих дорожек. На образец 20 x 20 x 3 мм устанавливают два платиновых электрода на расстоянии 4 мм друг от друга. На оба электрода подается контрольное напряжение в соответствии с предписанием стандарта. Затем при помощи специального приспособления на электроды каждые 30 секунд капают испытательный раствор. В результате испытания выявляется максимальное значение напряжения, при котором образец выдерживает 50 капель без тока короткого замыкания > 0,5 A. Используемые Phoenix ‍Contact пластмассы соответствуют высочайшей категории контрольного напряжения со значением CTI 600.

Вернуться вверх

Испытание нитью накала - МЭК 60695-2-11

Испытание нитью накала на клемме  

Испытание нитью накала

При перегрузке токопроводящие части клеммного блока или подсоединенные проводники могут очень сильно нагреваться. Это дополнительное тепло оказывает воздействие и на пластиковые корпуса. Испытание электротехнических компонентов нитью накала позволяет смоделировать данный источник опасности. Нить накала разогревается до определенной температуры 550 °C, 650 °C, 750 °C, 850 °C или 960 °C. Как показано на рисунке, данная нить накала прижимается к самому тонкому месту корпуса образца под прямым углом. Усилие составляет 1 Н. Испытание считается выдержанным, если в течение испытания не возникает пламя или тление, если пламя или тление затухает в течение 30 секунд после удаления нити накала, если лежащая под нитью накала папиросная бумага не загорается под воздействием падающих горящих капель. Все полиамиды, используемые Phoenix Contact для производства корпусов, выдерживают испытание нитью накала, разогретой до температуры 960 °C (самый высокий уровень).

Вернуться вверх

Испытание точечным пламенем — МЭК 60947-7-1/-2

Испытание точечным пламенем на клемме  

Испытание точечным пламенем

При использовании клеммных блоков важным критерием является поведение пластика при прямом контакте с источником воспламенения. Такими источниками воспламенения может быть, например, электрическая дуга на пути утечки. Клеммы не должны способствовать распространению пожара или ускорять его, пластмассы должны реагировать самозатуханием. В процессе данного пожарного испытания исследуется поведение конструктивных элементов под воздействием внешнего источника воспламенения. Открытое пламя газовой горелки (бутан) воздействует на край или поверхность испытуемого образца под углом 45° в течение 10 секунд (см. рисунок). Затем производятся наблюдения за поведением образца без источника воспламенения. Считается, что образец выдержал испытание,

  • если горение или тление после удаления пламени затухает в течение 30 секунд,
  • если лежащая под образцом папиросная бумага не загорается под воздействием падающих горящих капель.

Все клеммные блоки Phoenix Contact выдерживают испытание точечным пламенем благодаря использованию высококачественного пластика и специальной конструкции.

Вернуться вверх

Теплопроизводительность пластмассы — DIN 51900-2/ASTM E 1354

На основании опыта пожаров с человеческими жертвами технические установки все чаще классифицируются по степени теплоотдачи при пожаре. Основной идеей при этом является ограничение теплоотдачи в отношении размера поверхности.

Пожарная нагрузка

Под пожарной нагрузкой понимают выделяемое при пожаре количество энергии на определенную площадь поверхности. Значение пожарной нагрузки выражается в МДж/м2. Чем больше теплота сгорания и объем материала, тем больше количество выделяемой при пожаре энергии. Полиамиды обладают относительно высокой теплотой сгорания. Поэтому все чаще для определения пожарной нагрузки используют теплоту сгорания клеммных блоков. Теплота сгорания используемых Phoenix Contact пластмасс в соответствии с:

DIN 51900-2: ASTM E 1354: 
Полиамид 66 V2прибл. 30 МДж/кгПолиамид 66 V2прибл. 22 МДж/кг
Полиамид 66 V0прибл. 32 МДж/кгПолиамид 66 V0прибл. 24 МДж/кг
  Для сравнения: жидкое топливоприбл. 44 МДж/кг

Для расчета пожарной нагрузки отдельных конструктивных элементов необходимо умножить значение теплоты сгорания соответствующего полиамида на вес детали.

Вернуться вверх

Определение класса воспламеняемости - UL 94

Методика испытания по UL 94  

Методика испытания по UL 94

В UL 94 описаны особо важные для электротехники испытания горючести. Основной характеристикой при этом является поведение при горении. Присваиваются следующие классы: UL 94 HB (горизонтальное горение) или UL 94 V (вертикальное горение). Тесты показывают, что классификация 94 V0/1/2 является более ценной, чем классификация 94 HB.

UL 94 V0/1/2

После подготовки образец зажимается вертикально и многократно подвергается воздействию пламени в течение 10 секунд. Между отдельными процедурами воздействия засекается время, необходимое для того, чтобы образец погас. В завершение анализируется время до прекращения горения и характеристики стекания. Используемые для клеммных блоков Phoenix Contact пластики соответствуют высоким критериям для классификации в качестве материала V0.

Вернуться вверх
КлассификацияUL 94 V0UL 94 V1UL 94 V2
Продолжительность горения после каждого воздействия пламенем< 10 с< 30 с< 30 с
Общая продолжительность горения после 10 повторов< 50 с< 250 с< 250 с
Время прогрева после второго повтора< 30 с< 60 с< 60 с
Полное сгораниеНетНетНет
Возгорание ваты под образцомНетНетНет

PHOENIX CONTACT - Россия
OOO "Феникс Контакт РУС"

119619, Москва,
Новомещерский проезд, д. 9, стр. 1
+7 (495) 933-8548