Testes de materiais para réguas de bornes

O comportamento de envelhecimento também tem grande importância com relação a ciclos de vida mais longos de réguas de bornes. Nesse teste é comprovada a qualidade do contato sob ação de simulação de envelhecimento. Para a simulação de uma utilização de vários anos são montadas horizontalmente sobre um trilho cinco réguas de bornes, que são conectadas a condutores da bitola nominal. São conectados condutores de, pelo menos, 300 mm de comprimento e em cada régua de bornes é medida a queda de tensão. A temperatura mais baixa na câmara climática é ajustada em +20 °C. A temperatura superior, pelo contrário, é ajustada de modo a que durante a fase de manutenção de 10 minutos seja alcançada a temperatura de operação máxima permitida (máx. +120 °C) do corpo de teste. Durante a fase de aquecimento e a fase de manutenção com a temperatura máxima, é aplicada a corrente de dimensionamento. Com isso é atingida a temperatura máxima de operação permitida do corpo de teste (máx. +130 °C). Em seguida, ocorre a fase de resfriamento. A queda de tensão é medida após cada um dos 24 ciclos no estado resfriado (aprox. +20 °C). O teste contém 192 ciclos no total. A queda de tensão não pode ultrapassar 3,2 mV no começo e durante ou depois do teste, 4,8 mV ou 1,5 o valor medido depois do 24º ciclo. As réguas de bornes da Phoenix Contact têm extrema durabilidade também em condições hostis de temperatura. Os plásticos e as peças metálicas oferecem reservas de segurança suficientes.

Desde março de 2013 que a EN 45545-2 substituiu as normas nacionais de proteção contra incêndios para veículos sobre trilhos. A versão atual EN 45545-:2013+A1:2015 apresenta os requisitos relativos à reação ao fogo de materiais e componentes. A fim de qualificar plásticos para determinadas classes de construção e operação de veículos sobre trilhos, a norma descreve os chamados Hazard Levels (HL), com base em métodos de ensaio para a determinação de níveis de risco. Neste caso, HL 3 corresponde aos mais elevados requisitos. Os seguintes ensaios são realizados com vista à qualificação de plásticos para aplicações eletrotécnicas:

• Índice de oxigênio conforme DIN EN ISO 4589-2
• Formação de gás de combustão conforme EN ISO 5659-2 (25 kW/m²)
• Toxicidade do gás de combustão NF X70-100-2 (600 °C)
• Ensaio vertical de queimadores pequenos conforme EN 60695-11-10
  As poliamidas não reforçadas usadas nas réguas de bornes da Phoenix Contact com a classe de inflamabilidade UL 94 V0 cumprem os máximos requisitos. Elas cumprem a classe de inflamabilidade HL3 conforme os testes descritos nos "Requirement Sets" R22, R23, R24 e R26.

O padrão UL 94 descreve testes de inflamabilidade que adquiriram significado especial no campo da eletrotécnica. O ponto central é a reação ao fogo. A classificação é feita em UL 94 HB (Horizontal Burn) ou UL 94 V (Vertical Burn). O teste indica que as classificações UL 94 V0/1/2 são mais altas que a classificação UL 94 HB.

UL 94 V0/1/2
Após um condicionamento, a barra de ensaio é tensionada na vertical e é aplicada sobre esta uma chama por 10 s, o que se repete várias vezes. Entre as aplicações da chama é medido o tempo até a extinção do fogo da barra de ensaio. A seguir, são avaliados os tempos de continuação de combustão e o comportamento do gotejamento. O plástico utilizado nas réguas de bornes da Phoenix Contact atende aos critérios de alto valor para a classificação como material V0.

Por carga incendiária se entende a quantidade de energia liberada por um incêndio em uma determinada superfície. O valor da carga incendiária é normalmente expresso e MJ/m². O valor é calculado a partir do valor calorífico de uma substância e do fator de combustão (DIN 18230-1). Quanto maior for o valor calorífico e a quantidade existente de um material, maior será a quantidade de energia liberada em um incêndio. Daí resulta que quanto maior também é a possível carga incendiária. Isto afeta todos os componentes montados na aplicação a ser analisada. Os valores caloríficos das poliamidas como, p. ex., PA 6.6 são relativamente altos (para comparação: o valor calorífico de óleo combustível é de aprox. 44 MJ/kg). Por isso, cada vez mais também são solicitados os valores caloríficos das réguas de bornes para a determinação da carga incendiária. Os valores caloríficos dos plásticos utilizados pela Phoenix Contact conforme DIN 51900-2 e ASTM E 1354 se encontram na seguinte tabela. Para cálculo da carga incendiária dos componentes individuais, o valor calorífico da poliamida em questão é multiplicado pelo peso parcial e o número de artigos montados. A documentação da liberação de calor dos materiais plásticos se efetua no calorímetro cônico conforme ISO 5660-1.

Em caso de sobrecarga, as peças metálicas condutoras da régua de bornes ou os condutores conectados podem aquecer de modo muito acentuado. Esse calor adicional também tem efeito sobre a caixa de plástico. Para a simulação dessa fonte de perigo, em componentes eletrotécnicos, um fio incandescente é aquecido a uma determinada temperatura (+550 °C, +650 °C, +750 °C, +850 °C ou +960 °C). Depois, o fio é pressionado, conforme representado na figura, em ângulo reto e com uma força de 1 N contra o ponto mais fino da caixa do corpo de teste.
O corpo de teste é considerado aprovado no caso dos seguintes resultados:

• se durante o teste não ocorrer nenhuma chama nem processo de incandescência
• se as chamas ou os processos de incandescência se extinguirem dentro de 30 s após o afastamento do fio incandescente
• se o reservatório de papel de seda situado debaixo do corpo de teste não entrar em combustão por causa de gotas em chamas que caiam sobre ele

As poliamidas utilizadas como material de caixa pela Phoenix Contact cumprem integralmente o requisito do teste de fio incandescente a +960 °C (nível de temperatura mais alto).

No teste correspondente, a sobrecarga de valor da régua de bornes é aumentada por um longo período. Para isso, o comportamento dos plásticos com temperaturas altas constantes é observado em relação a resistência a tração (flexibilidade mecânica). Na norma são exigidas um mínimo de três ou, ainda melhor, quatro séries de teste de temperatura diferentes em um corpo de teste. Dependendo da especificação, a resistência a tração é medida antes e depois da armazenagem durante 500 h - 5.000 h e o resultado é extrapolado para 10.000 h (HCI) e 20.000 h (TI). Dessa forma, é determinada a temperatura com a qual a resistência a tração é reduzida para metade após as 20.000 h mencionadas. A IEC 60216 indica o TI como um índice de temperatura que permite deduzir informações sobre a vida útil operacional de plásticos submetidos a sobrecarga de calor.
Valores TI conforme UL 94 V2: +105 °C
Valores TI conforme UL 94 V0: +125 °C

A umidade atmosférica depende da temperatura e da pressão do ar. Quanto mais quente for o ar, mais umidade é capaz de absorver. Uma umidade do ar de 100 % reflete a saturação máxima de vapor de água no ar à respectiva temperatura. O teste aqui descrito abrange um ou vários ciclos de temperatura com uma alta umidade do ar (>90 até 100 % a +40 °C ou +55 °C). Geralmente os invólucros do borne são de poliamida. Estes plásticos absorvem água de forma proporcional e, assim, também alteram sua elasticidade. As poliamidas PA6 e PA66 podem absorver teores de umidade de mais de oito por cento em peso, se forem armazenadas durante vários dias a aprox. +80 °C em água. Além disso, a absorção de umidade implica uma alteração das dimensões devido a "inchamento". Em condições climáticas reais, a poliamida absorve aprox. 2 a 4 % de umidade com uma alteração do comprimento de 0,6 a 0,8 %. Em réguas de bornes, depois de passar os ciclos de teste, é necessário garantir o posicionamento firme, a facilidade de utilização e o funcionamento através de um teste de isolamento e de um teste do posicionamento firme do condutor.
No grau de precisão de teste A, as réguas de bornes são submetidas a dois ciclos a +40 °C.
No grau de precisão de teste B, as réguas de bornes são submetidas a um ciclo a +55 °C.

O seguinte teste com calor seco serve para avaliar a adequabilidade de um componente para a operação, o armazenamento ou o transporte com uma temperatura elevada.

Aqui se distingue entre corpos de teste com e sem libertação de calor. As réguas de bornes fazem parte do segundo grupo e, por isso, são submetidos ao cenário de teste Bb (com alteração de temperatura progressiva). Os níveis de intensidade são definidos através da temperatura e da duração de esforço. Em réguas de bornes, posteriormente é necessário garantir o posicionamento firme e o funcionamento através de um teste de isolamento e de um teste do posicionamento firme do condutor.

O nível de intensidade das réguas de bornes da Phoenix Contact é de +85 °C e 168 h.

O papel essencial de peças de metal em conexões elétricas se torna claro especialmente em ambiente agressivo. Áreas de contato sem corrosão são um pré-requisito para conexões com baixa impedância e, deste modo, de alta capacidade. Este método de teste descreve um teste de corrosão em um ambiente com água condensada com atmosfera contendo dióxido de enxofre. Aqui se formam compostos ácidos <Ph 7, die Metalloberflächen angreifen. In die Prüfkammer werden zwei Liter destilliertes Wasser und ein Liter SO2-Gas eingeleitet. Bei +40 °C Prüftemperatur bildet sich im Testverlauf schweflige Säure (H2SO3). Nach acht Stunden Testzeit trocknen die Prüflinge 16 Stunden bei geöffneter Tür. Nach Prüfungsende erfolgen neben der Sichtprüfung der Prüflinge noch Messungen des Übergangswiderstands, um den Einfluss dieser Korrosionsprüfung auf die Kontaktstelle näher darzustellen. Reihenklemmen von Phoenix Contact erzeugen hochwertige, gasdichte Verbindungen, die auch durch aggressive Medien nicht beeinträchtigt werden können.

Especialmente na construção naval e em aplicações offshore, os componentes técnicos têm de funcionar permanentemente em uma atmosfera corrosiva. O teor de sal do ar, combinado com o aumento da umidade do ar, representa demandas elevadas para as peças de metal utilizadas. Com base na norma citada acima, é possível simular a ação do clima marítimo. A capacidade de resistência das peças em metal e da proteção contra corrosão é testada por meio de névoa de pulverização salina em atmosfera corrosiva. Para isso, os corpos de teste são colocados na câmara de teste e pulverizados com dosagem fina com uma solução de cloreto de sódio a 5 % (NaCl; pH 6,5 - 7,2) a uma temperatura de +35 °C durante 96 h. Para uma melhor avaliação da influência sobre o ponto de contato, após o término do teste é efetuado um teste elétrico e também uma inspeção visual dos corpos de teste. As réguas de bornes da Phoenix Contact de todas as técnicas de conexão produzem uniões estanques a gás e, assim, o ponto de contato é protegido da corrosão também sob condições climáticas extremas.

A umidade e a sujeira contribuem para a formação de curso de fuga na superfície do plástico. A formação de curso de fuga é a formação de ligações condutoras entre potenciais vizinhos. É considerada a dependência dos potenciais relacionada com a diferença de tensão sob influências eletrolíticas. O valor de CTI de um plástico indica o grau em que foi evitada a formação de curso de fuga. Dois eletrodos de platina são colocados sobre um corpo de teste de 20 mm x 20 mm x 3 mm com 4 mm de distância. Em conformidade com as disposições da norma, é aplicada uma tensão de teste nos dois eletrodos. A seguir, os eletrodos são molhados por meio de um dispositivo que libera uma gota de uma solução de eletrolítico a cada 30 segundos. O ensaio avalia o valor de tensão máximo um fluxo de corrente >0,5 A. Com um valor de CTI de 600, os plásticos utilizados pela Phoenix Contact são classificados com a categoria mais alta de tensão de teste.

Para a utilização das réguas de bornes, a reação ao fogo no caso de contato direto com um a fonte de ignição é um critério importante. Essas fontes de ignição inflamáveis podem ser, por exemplo, arcos elétricos em uma distância de fuga. Os bornes não podem colaborar para aumentar nem acelerar incêndios, os plásticos têm de reagir de modo autoextinguível. Com esse teste de incêndio, é simulado o comportamento dos componentes com relação a uma fonte de ignição externa que atua diretamente sobre elas. Em um método de teste, uma chama livre é alimentada com gás butano com um ângulo de 45° durante 10 segundos em uma aresta ou superfície do corpo de teste (ver figura). A seguir, o comportamento do corpo de teste é verificado sem fonte de
ignição. O corpo de teste é considerado aprovado se as chamas ou os processos de incandescência se extinguirem dentro de 30 segundos após o afastamento da chama e o reservatório de papel de seda situado por baixo do corpo de teste não entrar em combustão por causa de gotas em chamas que caiam sobre ele. Todas as réguas de bornes da Phoenix Contact são aprovadas no teste de chama de agulha em virtude da alta qualidade dos plásticos utilizados e da sua estrutura.

Para a avaliação da inflamabilidade da superfície e da disseminação de chamas de plástico, é determinado o chamado "flame spread index" conforme a ASTM E 162. Para isso, uma amostra é irradiada com uma fonte de calor e, adicionalmente, incendiada com uma chama livre. Durante a duração do teste se determina o tempo em que a frente da chama atingiu dois pontos separados entre si. Com base no resultado desse tempo de disseminação das chamas e um fator de desenvolvimento de calor resulta o "flame spread index". Além disso, durante o teste, o comportamento do gotejamento do plástico é observado e avaliado. Na América, o "flame spread index" máximo permitido é de 35. As réguas de bornes da Phoenix Contact alcançam um valor de 5 e não gotejam ao queimar. Assim, as réguas de bornes ficam muito abaixo dos valores máximos permitidos pela "Federal Railroad Administration (FRA)" do Departamento Americano de Transporte.

A EN ISO 5659-2 descreve um processo para a avaliação da formação de fumaça de um material em caso de um incêndio e com calor radiante adicional. O teste se efetua em um total de seis corpos de teste, embora individualmente em uma câmara de teste com fecho hermético. Os corpos de teste têm de ser quadrados (75 mm x 75 mm), possuir uma superfície plana e uma espessura não superior a 25 mm. São envolvidos em película de alumínio de modo a que na parte superior somente permanece livre uma superfície de esforço de 65 mm x 65 mm. Para o teste, o corpo de teste é fixado em posição horizontal em um alojamento e em sua superfície é aplicada durante 10 minutos uma radiação de 25 kW/m². O teste se efetua em respectivamente três amostras sem e com chama de ignição. Aqui, a densidade da fumaça óptica é registrada de forma fotométrica. Primeiro, as alterações de valor do feixe de luz que incide em um fotossensor são medidas em mV. (Quantidade total de luz = 100 %, escuridão = 0 %.)
Os valores determinados são convertidos com base na seguinte fórmula e indicados como densidade da fumaça:
Dsmáx. = 132 * log 10/100 Tmín.

Descrição da imagem: 1. Sistema de medição óptico 2. Regulador de pressão 3. Caminho da luz 4. Abertura de entrada de ar superior (área superior) e abertura de saída de ar inferior, conectadas ao ventilador de extração de ar (na base) 5. Câmara 6. Aquecimento cônico 7. Janela 8. Queimador da chama de ignição 9. Corpo de teste em suporte correspondente 10. Dispositivo de pesagem 11. Porta trancável 12. Janela óptica 13. Fonte de luz

A DIN EN ISO 4589-2 descreve um teste para avaliar a reação ao fogo de plásticos com base em um índice de oxigênio (OI). Para plásticos como, p. ex., os utilizados na indústria elétrica, para o teste deve ser utilizado um tamanho de placa com um comprimento de 70 a 150 mm, uma largura de 6,5 mm (±0,5 mm) e uma espessura de 3 mm (±0,25 mm). Esta placa é montada em posição vertical em um cilindro de vidro, sujeita a uma mistura de oxigênio e nitrogênio e acesa na aresta superior com uma chama de gás propano. Em seguida, a reação ao fogo é analisada com diferentes teores de oxigênio do gás circundante. O acendimento é composto por uma aplicação de chama durante 30 s seguida de uma pausa de 5 s. A aplicação de chama é repetida em intervalos de 5 segundos até o corpo de teste arder na superfície. O objetivo é alcançar um tempo de combustão com uma duração de 180 s após a remoção da chama de gás propano. No processo, medindo desde a aresta acesa, não devem gotejar ou derreter mais de 50 mm ao queimar. São permitidas interrupções de combustão ≤1 s. Se a chama se extinguir um incêndio antes de expirado o período de 180 s, a medição é avaliada com "O" e o teor de oxigênio é aumentado para a sequência seguinte. Se a chama resistir durante o período de 180 s, a medição é avaliada com "X" e o teor de oxigênio é reduzido para a sequência seguinte. Em vários corpos de teste é determinada a precisão do valor limite de oxigênio (em que a amostra não arde) de ≤1 % em relação a sequências "O". Daí é mais tarde calculado o índice de oxigênio OI.

1. Chaminé
2. Porta basculante da chaminé
3. Suporte do corpo de teste
4. Blindagem de tela de arame
5. Difusor e uma câmara de mistura
6. Qualquer medidor de temperatura
7. Tubo
8. Corpo de teste
9. Mistura de oxigênio e nitrogênio
10. Fonte de ignição

A EN 60695-11-10 serve para avaliar a reação ao fogo. O acendimento do material se efetua com uma chama de agulha de 50 W normalizada. Para isso, primeiro tem de ser criado um corpo de teste retangular em forma de barra. Este corpo de teste deve ter as dimensões de 125 mm x 13 mm x uma espessura opcional entre 0,1 e 12 mm. No método de teste "A" são necessárias três barras de ensaio. Durante o teste, cada barra é fixada em posição horizontal e como avaliação é medida a velocidade de combustão linear. Para esse efeito, primeiro foram colocadas duas marcas respectivamente nas medidas de 25 mm e 100 mm. A classificação se efetua, dependendo da distância, segundo HB//HB 40//HB 75//ou na ultrapassagem da marca de 100 mm, com

v= L/t * 60s/min

v = velocidade de combustão
L = comprimento da extensão do dano
t = tempo

No método de teste "B" são necessárias cinco barras de ensaio, devendo cada barra ser pendurada em posição vertical em uma extremidade e na extremidade livre ser acesa uma chama de teste durante 10 s. Por baixo do corpo de teste se encontra uma base de algodão. Em seguida, é determinado o tempo de continuação de combustão t1. Imediatamente a seguir, é efetuada uma segunda aplicação de chama de mais 10 s, sendo medidos o tempo de continuação de combustão t2 e o tempo de continuação de incandescência t3. Neste processo, não podem cair gotas em chamas que acendam a base. Para a avaliação, os valores de medição são calculados da seguinte forma:

tf = (t1,1 +t2,1)(t1,2 +t2,2)(t1,3 +t2,3)(t1,4 +t2,4)(t1,5 +t2,5)