Badania mechaniczne złączek szynowych W ramach badań mechanicznych testowane są głównie korpusy zaciskowe złączek szynowych oraz obudowy izolacyjne. Testy koncentrują się na zdolności przyłączeniowej i odporności złączek szynowych na ruch przewodu, wyciągnięcie przewodu i czynniki zewnętrzne.

To badanie mechaniczne potwierdza podane przez producenta parametry podłączenia ze standardowymi przewodami. Złączki szynowe muszą być zbudowane w taki sposób,
aby umożliwiały podłączenie przewodów o przekroju znamionowym podanym w dokumentacji i zapewniały znamionową zdolność przyłączeniową. Producent podaje parametry w jednostkach metrycznych (mm²) oraz angloamerykańskich (AWG). Przekrój znamionowy to największy możliwy przekrój wszystkich podłączanych przewodów (linek, jedno- lub wielodrutowych), dla którego określone są wymagania dotyczące parametrów termicznych, mechanicznych i elektrycznych. Znamionowa zdolność przyłączeniowa to zakres przekroju od największego do najmniejszego, jaki można podłączyć (redukcja min. 2 stopnie) oraz liczba możliwych do podłączenia przewodów, dla których skonstruowano złączkę szynową. W ramach badania do złączki szynowej podłączana jest maksymalna przewidziana dla niej liczba przewodów o przekroju znamionowym i znamionowej zdolności przyłączeniowej. Alternatywnie można używać również wzorników o przekroju znamionowym. (patrz ilustr.) Przewody lub wzorniki muszą dać się wsunąć lub podłączyć bez przeszkód do otwartego punktu zaciskowego. Wymiary złączek szynowych Phoenix Contact wykraczają znacznie poza wartości określone w normie dla danego przekroju znamionowego. Dzięki odpowiedniej konstrukcji do wszystkich złączek szynowych systemu CLIPLINE complete można podłączać przewody o przekroju znamionowym również z tulejkami izolowanymi.

Instalacje i urządzenia elektryczne muszą zapewniać wysoki poziom bezpieczeństwa podczas pomiarów i testów. Do pracy w pobliżu części czynnych zgodnie z przepisami BGV A3 wymagane jest odłączenie danych elementów instalacji niskiego napięcia do 1000 V AC i 1500 V DC od źródła napięcia. Aby zapobiec porażeniu prądem elektrycznym, części czynne muszą być zabezpieczone przed dotykiem bezpośrednim poprzez ich zasłonięcie. Złączki szynowe firmy Phoenix Contact zapewniają osobom wykwalifikowanym w zakresie elektrotechniki i osobom poinstruowanym ochronę przeciwporażeniową zgodnie z normą EN 50274. Podczas kontroli zgodnie z normą EN 50274 sondy kontrolne są dosuwane do próbki z kierunku obsługi. Połączenie elektryczne między sondami a częściami czynnymi jest niedopuszczalne. Zabezpieczenie przed dotknięciem dłonią jest testowane przy sile 10 N, a zabezpieczenie przed dotknięciem dłonią przy sile 50 N. Złączki szynowe Phoenix Contact są wykonane najczęściej zgodnie z normą DIN EN 50274. Dokładne informacje znajdują się w dokumentacji produktów.

Prawidłowo oprzewodowane złączki szynowe muszą gwarantować wysoki stopień bezpieczeństwa mechanicznego. Obejmuje to niezawodne zaciśnięcie przewodu. Dlatego przeprowadza się badania z przewodami jednodrutowymi i elastycznymi o minimalnym przekroju, maksymalnym przekroju oraz przekroju znamionowym. Do ustawionej pionowo złączki podłącza się przewód. Na końcu przewodu zawiesza się odważnik o masie odpowiedniej do przekroju przewodu. Przewód przeciąga się przez otwór w obrotowej płytce leżący w odległości 37,5 mm od jej środka, a następnie płytka wykonuje 135 obrotów wokół własnej osi. Nie może to spowodować uszkodzenia miejsca zacisku na przewodzie. Styk musi następnie przejść próbę wyciągania przewodu. Konstrukcja złączek szynowych firmy Phoenix Contact gwarantuje pewne połączenie przewodu w miejscu zacisku. Przewód i zacisk pozostają nienaruszone, a ich parametry nie zmieniają się nawet po wielokrotnym odłączeniu i zaciśnięciu przewodu.

Swobodne spadanie to test uderzenia, który symuluje 50-krotny upadek próbki z wysokości 500 mm w znormalizowanym, wirującym bębnie. Badanie to jest przeprowadzane na pojedynczych złączkach szynowych. Próbka nie może ulec uszkodzeniom, które miałyby negatywny wpływ na dalsze działanie złączki szynowej. Należą do nich wszystkie uszkodzenia, które mają wpływ na dobre osadzenie na szynie DIN oraz wykruszenia i pęknięcia pogarszające izolację lub odstępy izolacyjne powietrzne i powierzchniowe. W przypadku złączek szynowych firmy Phoenix Contact badanie to dodatkowo stanowi gwarancję dobrego osadzenia elementów zamontowanych w obudowie, biorąc pod uwagę niekiedy długi transport zapakowanych złączek szynowych, zanim zostaną zainstalowane.

W praktyce podczas wykonywania oprzewodowania lub w trakcie eksploatacji na przewody w zaciskach mogą działać siły ciągnące. Dlatego prawidłowo oprzewodowane złączki szynowe muszą gwarantować wysoki stopień bezpieczeństwa mechanicznego. Podczas badania punkt zaciskowy musi przez ponad 60 sekund wytrzymać działanie siły ciągnącej o wysokości uzależnionej od przekroju przewodu. Test ten przeprowadza się po próbie zginania. Wykonanie prób bezpośrednio po sobie stanowi dodatkowe zaostrzenie wymagań. Przewód w zacisku obciążany jest działaniem siły ciągnącej. Zacisk musi utrzymać przewód bez jakichkolwiek uszkodzeń. Siła ciągnąca AWG zależy od badanego przekroju (patrz tabela). Wyniki prób złączek szynowych firmy Phoenix Contact przekraczają nawet o 150% wymagane wartości minimalne.

Wytrzymałość mechaniczną punktu zaciskowego sprawdza się za pomocą próby odzwierciedlającej praktyczne warunki użytkowania. Punkty zaciskowe złączki szynowej muszą wytrzymać wielokrotne przyłączanie i odłączanie bez pogorszenia jakości połączenia zaciskowego. Do złączki szynowej podłącza i odłącza się pięciokrotnie drut o przekroju znamionowym zgodnie z danymi producenta. Próbę przeprowadza się na środkowej złączce 5-złączkowego bloku. Przed i po próbie wykonywane jest badanie spadku napięcia na złączce szynowej. Punkt zaciskowy musi wytrzymać podłączanie/odłączanie przewodu bez widocznego uszkodzenia. Spadek napięcia przed próbą nie może przekroczyć 3,2 mV. Spadek napięcia po próbie nie może przekroczyć 1,5-krotności początkowej wartości pomiarowej. Złączki szynowe firmy Phoenix Contact mogą być stosowane do wielokrotnego podłączania i odłączania przewodów bez widocznego pogorszenia jakości. Liczba możliwych operacji wynosi w zależności od techniki przyłączeniowej nawet 5000 cykli.

Norma IEC 62262 opisuje metodę badania w celu określenia stopnia ochrony (wartości IK) określającego odporność na obciążenia mechaniczne. Stopień ochrony określa się głównie dla obudów i skrzynek. Podczas badania określony element uderzeniowy (młot) opada pięciokrotnie pionowo na różne miejsca zamontowanej poziomo próbki z określoną precyzyjnie energią. Obszar uderzania elementu ma kształt półkola. Elementy uderzeniowa dla różnych stopni ostrości są podzielone na sześć kategorii. Obudowy wtyku CLIPLINE complete do serii Push-in COMBI mają stopień ochrony IK5.

Badanie odporności na udary stosuje się w celu sprawdzenia i udokumentowania odporności połączenia zaciskowego na nieregularne udary o różnej energii. Do symulacji obciążeń występujących w pojazdach szynowych przyjmuje się przy tym stopnie ostrości według normy DIN EN 50155 lub IEC 61373 (międzynarodowej normy dot. kolejnictwa). Udar definiuje się za pomocą przyspieszenia i czasu trwania. Według normy IEC 60068-2-27 wymagane są trzy pozytywne i negatywne udary we wszystkich trzech osiach przestrzennych (X, Y, Z). Symulowane przyspieszenia osiągają 50 m/s² dla wstrząsu trwającego 30 ms. Połączenie zaciskowe nie może ulec uszkodzeniu, które miałoby negatywny wpływ na dalszą eksploatację. Podczas badania monitorowane jest zachowanie styków w próbkach. Zgodnie z normą kolejową niedopuszczalne są przerwy połączenia > 1 µs. Złączki szynowe firmy Phoenix Contact wytrzymują takie obciążenia udarowe i nadają się do zastosowań,
w których występują skrajnie silne wstrząsy.

W procesach technologicznych w pobliżu źródeł ciepła i zimna występują często gwałtowne zmiany temperatury. Zadaniem tego badania jest wykazanie stałej wysokiej jakości styku punktów połączeniowych w warunkach szybkich zmian temperatury. W celu przeprowadzenia badania na wsporniku mocującym montuje się pięć złączek szynowych i podłącza je przewodem o przekroju znamionowym. Konstrukcję tę poddaje się gwałtownym zmianom temperatury poprzez naprzemienne umieszczanie w dwóch komorach klimatycznych. Temperatury w komorach to górna i dolna wartość temperatury granicznej złączki szynowej. Z reguły jest to zakres temperatur od -60°C do +100°C. Czas przebywania w komorze klimatycznej wynosi za każdym razem 45 minut, natomiast przeniesienie z komory do komory trwa tylko kilka sekund. Przeprowadzanych jest 100 cykli zmian. Wymagania są spełnione, jeżeli po badaniu nie występują uszkodzenia poszczególnych elementów i zapewniona jest możliwość dalszego użytkowania.

W licznych aplikacjach złączki szynowe są zawsze narażone na działanie wibracji i wstrząsów. Obciążenia te nie zawsze są harmonijne, regularne lub o stałej częstotliwości. Takie wibracje mogą być wywołane np. przez montaż w środkach transportu, np. pojazdach szynowych. Tego rodzaju obciążenia mogą występować również w maszynach produkcyjnych lub górniczych. Kolejnictwo odgrywa tu wiodącą rolę w określaniu stopnia ostrości testów wibracyjnych. Zgodnie z normą DIN EN 50155, jeśli brak jest innych regulacji, obowiązują wymagana normy EN 61373, kategoria 1, klasa B. Wynikają z tego następujące parametry (patrz tabela). W celu symulacji występujących w praktyce drgań próbki są poddawane działaniu szerokopasmowych przypadkowych wibracji. W ten sposób na złączce szynowej i przyłączonym przewodzie powstają przyspieszenia odpowiadające występującym w warunkach rzeczywistych. Aby mieszanka sygnałów była zbliżona do rzeczywistości, musi być zagwarantowany określony rozkład przyspieszeń i amplitud. Do badania kategorii 1B stosowany jest zakres częstotliwości od 5 Hz do 150 Hz. Wartość skuteczna przyspieszenia wynosi do 5,72 m/s². Próbki są badane w trzech osiach (X, Y, Z), po 5 godzin w każdej. Ponadto w trakcie próby monitorowane jest połączenie elektryczne, czy nie dojdzie do jego przerwania. W złączkach szynowych nie mogą się pojawić żadne uszkodzenia, które miałyby negatywny wpływ na ich dalsze użytkowanie. W trakcie badania niedopuszczalne są przerwy połączenia trwające dłużej niż 1 µs. Rezystancję styku mierzy się przed i po badaniu. Rezystancja musi wynosić ≤ 1,5-krotność wartości początkowej. Złączki szynowe firmy Phoenix Contact niezależnie od techniki przyłączeniowej spełniają te wymagania bez niedozwolonych przerw połączenia. Nadają się zatem również do zastosowań, w których wymagane jest niezawodne połączenie zaciskowe również w warunkach występowania wstrząsów.

Badanie to ma na celu określenie odporności połączenia zaciskowego na długotrwałe wibracje, wywoływane np. wirującymi masami. Drgania takie występują np. w turbinach i generatorach elektrowni, w turbinach wiatrowych oraz w silnikach lub napędach. W systemie badań wibracyjnych (stół wibracyjny) w celu symulacji równomiernych sił próbkę poddaje się działaniu harmonijnych, sinusoidalnych drgań. Badanie przebiega w zakresie częstotliwości od 5 Hz do 150 Hz na cykl, a następnie z powrotem do 5 Hz. Amplituda wychylenia na stole wibracyjnym jest utrzymywana na stałym poziomie do 25 Hz. Powyżej tej wartości przyspieszenie elementu pozostaje stałe. Wartość skuteczna przyspieszenia wynosi maksymalnie 50 m/s². Częstotliwość zmienia się o oktawę na minutę, tzn. co 60 sekund częstotliwość wzrasta lub spada dwukrotnie. Próbki są badane w trzech osiach (X, Y, Z), po 2 godzin w każdej. W złączkach szynowych nie mogą się pojawić żadne uszkodzenia, które miałyby negatywny wpływ na ich dalsze użytkowanie. W trakcie badania niedopuszczalne są przerwy połączenia trwające dłużej niż 1 µs. Rezystancję styku mierzy się przed i po badaniu. Rezystancja musi wynosić ≤ 1,5-krotność wartości początkowej. Wszystkie techniki przyłączeniowe spełniają te wymagania bez niedozwolonych przerw połączenia. Nadają się zatem również do zastosowań, w których wymagane jest niezawodne połączenie zaciskowe również w warunkach występowania wstrząsów.