Badania elektryczne Badania elektryczne koncentrują się głównie na przepływie prądu w złączkach szynowych. Symulowane są różne scenariusze, na przykład testowanie złączek pod kątem maksymalnych prądów zwarciowych i nagrzewania przy prądzie znamionowym. Dodatkowo złączki szynowe przechodzą badanie spadku napięcia w celu zapewnienia efektywności oraz badania właściwości izolacji elektrycznej, wyładowania zupełnego i odstępów izolacyjnych powierzchniowych.

Charakterystyka obciążalności prądowej elementu przedstawia obciążalność w zależności od temperatury otoczenia i sąsiednich styków. Ma na nią wpływ materiał styków i obudów izolacyjnych. W celu ustalenia obciążalności prądowej wtykanych złączek szynowych wybrano różne układy złączek o różnej liczbie biegunów połączonych szeregowo przewodami o jednakowym przekroju. W celu praktycznego określenia charakterystyki obciążalności prądowej wtykowych złączek szynowych wyznacza się zgodnie z normą PN-EN 60512-5-1. Przy obciążeniu prądem o różnym natężeniu i ustawieniu równowagi temperatury mierzono maksymalny przyrost temperatury na badanych próbkach. Uwzględniając górną graniczną temperaturę izolacji (tu przyjmowano zawsze 100°C), na podstawie tych wartości można określić charakterystykę obciążalności prądowej, czyli „krzywą bazową”, która jest uzależniona od temperatury otoczenia. Zgodnie z normą PN-EN 60512-5-2 tworzy się skorygowaną charakterystykę obciążalności prądowej, tzw. krzywą zmniejszenia obciążalności. Zgodnie z tą normą dopuszczalny prąd obciążenia wynosi 0,8 wartości prądu bazowego. Współczynnik redukcyjny „uwzględnia rozrzut produkcyjny parametrów systemu stykowego poszczególnych egzemplarzy złączy, jak również niedokładności w pomiarach temperatury i układzie pomiarowym”. Dla wtykowych złączek szynowych Phoenix Contact podawane są charakterystyki obciążalności prądowej o układzie 2-, 5-, 10- i 15-pinowym.

Złączki szynowe powinny się jak najmniej nagrzewać pod wpływem prądu. Aby warunek ten był spełniony, rezystancja styku powinna być jak najmniejsza. Badanie to dokumentuje przyrost temperatury złączki obciążonej prądem probierczym w temperaturze pokojowej.

IEC 60947-7-1/-2
Na jednej szynie montuje się poziomo pięć złączek szynowych, a następnie łączy się je szeregowo 1- lub 2-metrowymi pętlami przewodów o przekroju znamionowym. Złączki szynowe obciąża się następnie prądem o natężeniu równym obciążalności prądowej danego przekroju znamionowego. Dokumentowany jest przyrost temperatury środkowej złączki. Przy wyjściowej temperaturze pokojowej ok. +20°C maksymalny dopuszczalny wzrost temperatury w złączce wynosi 45 K (kelwin). Na koniec przeprowadza się na złączce badanie spadku napięcia.

UL 1059
Przebieg odpowiada co do zasady badaniu IEC, jedyną różnicę stanowią długości przewodów. W badaniu wg UL 1059 obok siebie montuje się poziomo trzy złączki szynowe. Pomiar przeprowadza się przy temperaturze otoczenia 25°C, przy czym maksymalny dopuszczalny wzrost temperatury (mierzonej jak najbliżej punktu zaciskowego) wynosi 30 K. Ponieważ zaciski w złączkach szynowych Phoenix Contact są wykonane z najwyższej jakości materiałów, we wszystkich technikach przyłączeniowych obserwuje się niższy wzrost temperatury niż wymagają tego podane normy. Wysokiej jakości miedź i niezawodne niezawodne połączenia styków gwarantują niską rezystancję styków w złączkach szynowych.

W praktyce złączki szynowe muszą wykazywać się także odpornością na prądy zwarciowe, aż odpowiednie wyposażenie ochronne odetnie dopływ prądu. Może to trwać kilka dziesiątych sekundy i występować przy kilkukrotnie wyższym prądzie znamionowym. W celu przeprowadzenia badania na wsporniku mocującym montuje się złączkę szynową i podłącza przewodem o przekroju znamionowym. Następnie złączki szynowe przewodu ochronnego obciąża się trzykrotnie przez 1 s prądem o gęstości 120 A/mm², o natężeniu odpowiednim dla przekroju znamionowego. Wymagania są spełnione, jeżeli po badaniu nie występują uszkodzenia poszczególnych elementów i zapewniona jest możliwość dalszego użytkowania. Przed i po badaniu złączka szynowa jest poddawana badaniu spadku napięcia. Spadek napięcia przed i po badaniu nie powinien przekroczyć 3,2 mV na złączce szynowej lub 1,5-krotności wartości zmierzonej przed badaniem. Złączki wysokoprądowe 240 mm² firmy Phoenix Contact muszą bez pogorszenia jakości wytrzymać przepływ prądu 28 800 A trwający jedną sekundę.

Pomiary odstępów izolacyjnych powietrznych i powierzchniowych mają na celu zweryfikowanie właściwości izolacji z uwzględnieniem następujących czynników:

• Konstrukcja
• Spodziewane zabrudzenie
• Spodziewane warunki otoczenia

Kontrolę przeprowadza się między dwoma sąsiednimi złączkami szynowymi oraz między przewodzącymi elementami metalowymi a wspornikiem mocującym z uwzględnieniem najkrótszych odstępów. Izolacja powietrza to odstęp izolacyjny powietrzny, a odległość wzdłuż powierzchni to odstęp izolacyjny powierzchniowy. Minimalne odstępy określone są w normach IEC 60947-1.

Odstęp izolacyjny powietrzny to:
Najmniejszy odstęp między dwoma potencjałami elektrycznymi w powietrzu. Minimalny odstęp izolacyjny powietrzny ustala się przy znamionowym napięciu udarowym, biorąc pod uwagę kategorię przepięciową złączki szynowej oraz spodziewany stopień zanieczyszczenia. Znamionowe napięcie udarowe wynika z napięcia przewodu neutralnego w odniesieniu do kategorii przepięciowej. O ile brak jest innych ustaleń, dla złączek szynowych przyjmuje się kategorię przepięciową III. Urządzeniami tej kategorii są urządzenia używane w instalacjach stałych oraz takie, wobec których stawia się szczególne wymagania pod względem niezawodności i dyspozycyjności. Odstęp izolacyjny powietrzny jest opisany w tabeli 2 (fragment) w normie IEC 60664-1. Kolejnym wymogiem jest ogólnie niejednorodne pole do aplikacji oraz stopień zanieczyszczenia 3 (występuje zanieczyszczenie przewodzące wzgl. patrz tabela 2 w normie IEC 60664-1: zanieczyszczenie nieprzewodzące, które staje się przewodzące z powodu spodziewanej kondensacji).

Odstęp izolacyjny powierzchniowy to:
Najmniejszy odstęp między dwoma potencjałami wzdłuż powierzchni izolacji. Dla określenia minimalnego odstępu izolacyjnego decydująca jest wartość skuteczna systemu napięcia stałego lub zmiennego (faza-faza, faza-uziemienie, faza-przewód neutralny), patrz tabela 3a i 3b normy IEC 60664-1. Tabela 4 w normie IEC 60664-1 przedstawia zależność między wartością skuteczną napięcia, stopniem zanieczyszczenia (3) i grupą materiałów izolacyjnych (I.) obudowy złączki szynowej.

W kodeksie NEC (National Electrical Code) od kwietnia 2006 r. wymaga się podawania odporności na zwarcia sterowników przemysłowych. Wartość SCCR (Short Circuit Current Rating) można obliczyć na podstawie normy UL 508A. Wynik musi być podawany w USA na tabliczce znamionowej każdej rozdzielnicy przemysłowej dla wszystkich obwodów głównych oraz dla obwodu sterowniczego. W normie UL 508A (tabela SB 4.1) są podane standardowe współczynniki dla komponentów nieobjętych specyfikacją. Dla złączek szynowych przyjmuje się tutaj standardowo wartość 10 kA. Wartość SCCR określa prąd znamionowy zwarciowy systemu lub komponentu przy określonym napięciu znamionowym. Jest to maksymalny dopuszczalny symetryczny prąd upływu, który nie prowadzi do znacznych uszkodzeń, ewentualnie może mieć negatywny wpływ na użytkowanie lub prowadzi do niebezpiecznej obsługi. W przypadku kompletnego systemu wartość SCCR jest oparta na najsłabszym zainstalowanym komponencie w odpowiednim obwodzie dystrybucyjnym lub zasilającym. Złączki szynowe systemu CLIPLINE complete mają współczynnik 100 kA SCCR w UL File XCFR2_ E60425. Dzięki nim można wykonać wydajne systemy o wyższych wartościach SCCR.

Do obwodów, w których nie można zamontować komponentów o wyższych wartościach, można poprzez montaż odpowiedniej złączki bezpiecznikowej o wysokim prądzie poprawić parametry całego obwodu. Złączki bezpiecznikowe UK 10,3-CC HESI N umożliwiają ocenę SCCR dla dalszych obwodów na 200 kA.

W każdym punkcie zaciskowym złączki szynowej podłącza się jeden lub kilka przewodów w zależności od techniki przyłączeniowej. Przewodzenie prądu zależy w dużym stopniu od rezystancji między przewodem a szyną przewodzącą. W przypadku zestyków wysokiej jakości połączenie jest gazoszczelne. Daje to gwarancję trwałości i niezawodności połączenia. Opisywane badanie elektryczne ma na celu określenie spadku napięcia złączki szynowej (dwa punkty zaciskowe). Na tej podstawie można wyciągać wnioski na temat rezystancji i jakości styku. Do złączki szynowej podłącza się przewody o przekroju znamionowym. W celu dokonania pomiaru złączki obciąża się prądem stałym o natężeniu równym 0,1 obciążalności prądowej danego przekroju znamionowego. Spadek napięcia mierzy się w odległości ≤ 10 mm od środka punktu zaciskowego (patrz rysunek). W temperaturze otoczenia ok. +20°C spadek napięcia przed i po próbie nie powinien przekroczyć 3,2 mV lub 1,5-krotności wartości zmierzonej na początku próby. Złączki szynowe Phoenix Contact spełniają wymogi minimalne nawet z 60% nawiązką.

Badanie napięciem udarowym wskazuje bezpieczne odstępy izolacyjne powietrzne między dwoma sąsiadującymi potencjałami. W tym celu pięciokrotnie przeprowadza się badanie z przepięciem (w każdej polaryzacji) zależnym od napięcia znamionowego izolacji. Odstęp między nimi wynosi min. 1 s. Badanie odnosi się do odstępu między sąsiednimi złączkami szynowymi lub między złączką a szyną. W trakcie badania nie mogą wystąpić niezamierzone przeskoki iskry. Znamionowe napięcia udarowe dla złączek szynowych Phoenix Contact wynoszą od 6 do 8 kV wg normy IEC 60664. Wysokość zależy od napięcia znamionowego. Sprawdza to bezpieczeństwo eksploatacji złączek szynowych przy napięciach roboczych podanych w dokumentacji. Kategoria III kategorii przepięciowej 4 to ustawienie domyślne.