Testes elétricos Os testes elétricos se concentram principalmente no fluxo de corrente nos bornes. Vários cenários são simulados para testar os bornes quanto a, p. ex., correntes de curto-circuito máximas e aquecimento com corrente nominal. Além disso, a queda de tensão é testada para garantir a eficiência e o isolamento elétrico é testado quanto a descarga disruptiva elétrica, distâncias de fuga e propriedades de isolamento.
Estrutura de teste para a determinação da capacidade de condução de corrente no exemplo do conector COMBI PP-H-2,5/5
Redução de carga do conector (DIN EN 60512-5-2)
A curva de redução de carga representa a capacidade de condução de corrente de um componente em função da temperatura ambiente e contatos adjacentes. É influenciada pelos materiais dos contatos e pela caixa isolante. Para determinar a capacidade de condução de corrente de réguas de bornes plugáveis, são selecionadas disposições de vários polos, ligados eletricamente em série com condutores com a mesma bitola. Para a determinação das curvas de redução de carga voltadas para uso prático, se verifica a capacidade de condução de corrente das réguas de bornes plugáveis conforme DIN EN 60512‑5‑1. Sob carga com diversas intensidades de corrente e, após ajuste da compensação de temperatura, se mede o aumento máximo da temperatura ocorrido nos corpos de teste. Considerando a temperatura limite superior do material isolante (neste caso e normalmente dimensionado com 100 ºC) resultará destes valores uma curva de redução de carga, de acordo com a temperatura ambiente (a "curva básica"). Conforme DIN EN 60512‑5‑2, é criada uma curva de capacidade de carga corrigida, a "curva de redução de carga". De acordo com essa norma, a corrente de carga permitida corresponde a 0,8 vezes a respectiva corrente básica. O fator de redução "considera as dispersões exemplares no sistema de contato de conectores. Além disso considera imprecisões na medição de temperatura e no posicionamento de medição". Para réguas de bornes plugáveis da Phoenix Contact são indicadas curvas de redução de carga com disposições de 2, 5, 10 e 15 polos.
Teste de elevação de temperatura
Teste de elevação de temperatura (IEC 60947-7-1/2 e UL 1059)
O aquecimento de uma régua de bornes devido a calor da corrente deve ser mantido tão reduzido quanto possível. Para isso, a resistência de passagem deve ser a menor possível. Neste teste o aquecimento à temperatura ambiente é documentado sob carga de uma tensão de teste.
IEC 60947-7-1/-2
Neste caso são montados cinco bornes horizontalmente sobre um trilho e conectados em série com loops de condutor da bitola nominal de 1 m ou 2 m de comprimento. As réguas de bornes são submetidas a uma carga de teste na altura da capacidade de condução de corrente da bitola nominal. O aquecimento no borne central é documentado. Partindo de uma temperatura ambiente de cerca de 20 °C, são permitidos no máximo 45 K (Kelvin) de aquecimento no borne. Por fim, deve ser realizado um teste de queda de tensão no borne.
UL 1059
O processo corresponde essencialmente ao teste de IEC, no entanto, há diferenças nos comprimentos dos condutores. Na UL 1059 são montados três bornes na horizontal, um ao lado do outro. A medição é efetuada a uma temperatura ambiente de 25 °C, em que é permitido um aquecimento máximo de 30 K (medido o mais perto possível do ponto de conexão). Devido ao material de alta qualidade dos contatos nas réguas de bornes da Phoenix Contact, todas as tecnologias de conexão oferecem valores de aquecimento mais baixos que os exigidos nas normas mencionadas. Os materiais de cobre de alta qualidade e as passagens de contato confiáveis garantem resistências de contato baixas nas réguas de bornes.
Teste de isolamento com tensão alternada suportável (IEC 60947-7-1/2 e UL 1059)
Este teste elétrico serve para comprovar se as distâncias de fuga são suficientes. São testadas se as distâncias entre os potenciais de duas réguas de bornes adjacentes, assim como entre a régua de bornes e o trilho de fixação são suficientes por meio da aplicação de uma tensão de teste correspondente. Definição: a tensão de isolamento nominal (Ui) é o máximo valor efetivo ou de tensão contínua que pode ocorrer de modo constante no uso correto. A tensão de teste deve ser mantida por mais de 60 s. A atribuição que consta da tabela apresentada serve como base.
IEC 60947-7-1/-2
Durante o teste não podem ocorrer descargas disruptivas. As correntes de fuga superficiais têm de permanecer abaixo de 100 mA.
UL 1059
Tensão de teste = 1000 V mais duas vezes a tensão de isolamento nominal Ui. As réguas de bornes da Phoenix Contact com 800 V de tensão de isolamento nominal resistem de modo constante ao teste de isolamento com 2000 V ~.
Valores de teste do teste de isolamento
A tabela seguinte mostra os valores de teste do teste de isolamento. Aqui é atribuída a tensão de teste à tensão de isolamento nominal.
Tensão de teste (efetiva) [V] | |
---|---|
Tensão de isolamento nominal Ui [V] | |
Ui <= 60 | 1000 |
60 < Ui <= 300 | 1500 |
300 < Ui <= 690 | 1890 |
690 < Ui <= 800 | 2000 |
800 < Ui <= 1000 | 2200 |
1000 < Ui <= 1500 |
Segurança de contatos elevada, também em caso de sobrecarga extrema
Resistência de corrente de curto prazo (IEC 60947-7-1/-2)
Na prática, as réguas de bornes devem resistir a correntes de curto-circuito sem sofrer danos até que o dispositivo de proteção desligue a corrente. Isso pode demorar alguns décimos de segundo e ocorrer no valor da corrente nominal múltipla. Para o teste, uma régua de bornes é montada na base de fixação e cabeada com um condutor da bitola nominal. As réguas de bornes de condutor de proteção são submetidas em três ciclos de 1 s a uma intensidade de corrente de 120 A/mm² da bitola nominal. Os requisitos são satisfeitos se, após o teste, não houver nenhum dano nas peças e puder ser garantida a continuação de uso. Antes e depois do teste a régua de bornes deve ser aprovada no teste de queda de tensão. Nesse teste a queda de tensão antes e depois do teste não pode exceder 3,2 mV por régua de bornes e 1,5 vezes o valor medido antes do teste. No caso de um borne de alta corrente de 240 mm² da Phoenix Contact, é aplicado através do borne um surto de corrente de teste de 28.800 A durante um segundo sem perda de qualidade.
Distância de fuga
Distâncias de isolamento e fuga (IEC 60664-1)
O controle dimensional das distâncias de isolamento e fuga ocupa espaço suficiente do ponto de vista das características de isolamento
- Construção
- grau de sujeira esperado
- condições ambientais esperadas
A comprovação é efetuada entre duas réguas de bornes contíguas, assim como entre as peças metálicas condutoras e a base de fixação, com observação das distâncias mais curtas. Por um lado, é considerado o isolamento do ar como distância de isolamento e, por outro, a distância ao longo da superfície como distância de fuga. As distâncias mínimas estão determinadas na IEC 60947-1.
Para a distância de isolamento aplica-se:
essa é a distância mais curta entre dois potenciais elétricos através do ar. O mais importante para a medição da distância de isolamento mínima é a tensão de impulso nominal, a categoria de sobretensão da régua de bornes e o grau de impurezas esperado. A tensão de impulso nominal deriva da tensão do condutor neutro em relação à categoria de sobretensão. Salvo documentação em contrário, é assumida a categoria de sobretensão III para as réguas de bornes. A categoria descreve equipamentos em instalações fixas e para casos em que haja demandas especiais quanto à confiabilidade e disponibilidade. A distância de isolamento correspondente é descrita na tabela 2 (extrato) da IEC 60664-1. Outros requisitos para tal são o campo não homogêneo geral para a aplicação e o grau de impurezas 3 (ocorre sujeira condutora ou ver a tabela 2 da IEC 60664-1: uma sujeira não condutora que se torna condutora, pois pode ocorrer condensação).
Para a distância de fuga aplica-se:
essa é a distância mais curta entre dois potenciais elétricos ao longo da superfície do isolamento. O mais importante para a determinação da distância de fuga mínima é o valor eficaz do sistema de tensão contínua ou alternada (condutor-condutor, condutor-terra, condutor-condutor neutro), ver tabela 3a e 3b da IEC 60664-1. A tabela 4 da IEC 60664-1 mostra a relação do valor eficaz da tensão, do grau de impurezas (3) e do grupo de material isolante (I.) da caixa para réguas de bornes.
Categorias de sobretensão
Categorias de sobretensão atribuídas à tensão do condutor neutro
Categoria de sobretensão I | Categoria de sobretensão II | Categoria de sobretensão III | Categoria de sobretensão IV | |
---|---|---|---|---|
Tensão do condutor neutro [V] | ||||
300 | 1500 V | 2500 V | 4000 V | 6000 V |
600 | 2500 V | 4000 V | 6000 V | 8000 V |
1000 | 4000 V | 6000 V | 8000 V | 12000 V |
Grau de impurezas conforme a condição A: campo não homogêneo
Na tabela, o grau de impurezas está atribuído à tensão de impulso suportável necessária. Aplica-se o grau de impurezas conforme a condição A: campo não homogêneo.
Grau de impurezas 1 | Grau de impurezas 2 | Grau de impurezas 3 | |
---|---|---|---|
Tensão de impulso suportável necessária | |||
4000 V | 3,0 mm | 3,0 mm | 3,0 mm |
5000 V | 4,0 mm | 4,0 mm | 4,0 mm |
6000 V | 5,5 mm | 5,5 mm | 5,5 mm |
8000 V | 8,0 mm | 8,0 mm | 8,0 mm |
Grupos de material isolante do grau de impurezas 3
Na tabela, os grupos de material isolante do grau de impurezas 3 estão atribuídos ao valor eficaz da tensão.
Grupo de material isolante I | Grupo de material isolante II | Grupo de material isolante III | |
---|---|---|---|
Valor eficaz da tensão | |||
500 V | 6,3 mm | 7,1 mm | 8,0 mm |
630 V | 8,0 mm | 9,0 mm | 10,0 mm |
800 V | 10,0 mm | 11,0 mm | 12,5 mm |
1000 V | 12,5 mm | 14,0 mm | 16,0 mm |
Distâncias de isolamento e fuga (UL 1059)
A UL 1059 trilha outros caminhos na atribuição de distâncias de isolamento e fuga. Se também as definições de distância de isolamento e de distância de fuga forem fisicamente idênticas, são aplicáveis neste caso tabelas de distância próprias, bem como uma atribuição por Use groups e faixas de tensão. Neste caso, o Use group C constitui o ajuste padrão.
Distâncias de isolamento (UL 1059)
Intervalos das distâncias de isolamento em polegadas e milímetros entre potenciais não isolados.
Aplicação | Tensão nominal | Distância de isolamento (polegadas) | Distância de isolamento (mm) | |
---|---|---|---|---|
USE GROUP | ||||
A | Elementos de comando, consoles, equipamento de manutenção, entre outros. | 51 V … 150 V | 1/2 | 12.7 |
A | 151 V … 300 V | 3/4 | 19.1 | |
A | 301 V … 600 V | 1 | 25.4 | |
B | Dispositivos comuns, inclusive dispositivos para escritório e dispositivos eletrônicos de processamento de dados, entre outros. | 51 V … 150 V | 1/16 | 1.6 |
B | 151 V … 300 V | 3/32 | 2.4 | |
B | 301 V … 600 V | 3/8 | 9.5 | |
C | Aplicações industriais sem restrições | 51 V … 150 V | 1/8 | 3.2 |
C | 151 V … 300 V | 1/4 | 6.4 | |
C | 301 V … 600 V | 3/8 | 9.5 | |
D | Aplicações industriais, equipamentos com dados de potência reduzidos (limited rating) | 151 V … 300 V (10A) | 1/16 | 1.6 |
D | 301 V … 600 V (5A) | 3/16 | 4.8 | |
E | Réguas de bornes com tensão nominal 601 V - 1500 V | 601 V … 1000 V | 0.55 | 14.0 |
E | 1001 V … 1500 V | 0.70 | 17.8 | |
F | Utilizar dispositivos industriais com abordagem alternativa para distâncias | 51 V … 1500 V | Como determinado através da avaliação | Como determinado através da avaliação |
G | Iluminação LED | 51 V … 300 V | 1/16 | 1.6 |
G | 301 V … 600 V | 1/16 - 3/16 | 1.6 - 4.8 |
Distâncias de fuga (UL 1059)
Intervalos das distâncias de fuga em polegadas e milímetros entre potenciais não isolados.
Aplicação | Tensão nominal | Distâncias de fuga (polegadas) | Distâncias de fuga (mm) | |
---|---|---|---|---|
USE GROUP | ||||
A | Elementos de comando, consoles, equipamento de manutenção, entre outros. | 51 V … 150 V | 3/4 | 19,1 |
A | 151 V … 300 V | 1-1/4 | 31,8 | |
A | 301 V … 600 V | 2 | 50,8 | |
B | Dispositivos comuns, inclusive dispositivos para escritório e dispositivos eletrônicos de processamento de dados, entre outros. | 151 V … 300 V | 1/16 | 1,6 |
B | 51 V … 150 V | 3/32 | 2,4 | |
B | 301 V … 600 V | 1/2 | 12,7 | |
C | Aplicações industriais sem restrições | 51 V … 150 V | 1/4 | 6,4 |
C | 151 V … 300 V | 3/8 | 9,5 | |
C | 301 V … 600 V | 1/2 | 12,7 | |
D | Aplicações industriais, equipamentos com dados de potência reduzidos (limited rating) 151 | 151 V … 300 V | 1/8 | 3,2 |
D | 301 V … 600 V | 3/8 | 9,5 | |
E | Réguas de bornes com tensão nominal 601 V - 1500 V | 601 V ... 1000 V | 0,85 | 21,6 |
E | 1001 V ... 1500 V | 1,20 | 30,5 | |
F | Dispositivos industriais que utilizam uma abordagem alternativa para distâncias | 51 V ... 1500 V | Como determinado através da avaliação | Como determinado através da avaliação |
G | Iluminação LED | 51 V … 300 V | 1/8 | 3,2 |
G | 301 V … 600 V | 1/8 - 3/8 | 3,2 - 9,5 |
Laboratório de alta tensão
Avaliação SCCR (NEC e UL 508 A)
No NEC (National Electrical Code), desde abril de 2006 é exigida a especificação da resistência a curto-circuito para comandos industriais. O cálculo desses valores SCCR (Short Circuit Current Rating) pode ser feito com a ajuda da UL 508 A. O cálculo tem de ser indicado nos EUA na placa de potência de cada instalação de distribuição elétrica industrial, para todos os circuitos de corrente principais, bem como para a alimentação da fonte de tensão dos comandos. Na UL 508 A (tabela SB 4.1) estão indicados valores padrão para componentes não especificados. Para réguas de bornes é indicado aqui um valor padrão de 10 kA. Este valor SCCR descreve a corrente de dimensionamento de curto-circuito de uma instalação ou componente mediante especificação de uma tensão de dimensionamento. Essa é a corrente de fuga simétrica máxima permitida que não provoca qualquer dano significativo que possa eventualmente prejudicar o uso ou levar a um manuseio perigoso. Por parte de uma instalação completa, o valor SCCR é baseado no componente de construção mais fraca no circuito de corrente do distribuidor ou de alimentação correspondente. As réguas de bornes do sistema CLIPLINE complete estão documentadas com SCCR de 100 kA no UL-File XCFR2_ E60425. Elas ajudam a criar instalações potentes com valores SCCR dimensionados mais elevados.
Para circuitos de corrente em que não seja possível a montagem de componentes com documentação mais elevada, pode ser melhorado todo o circuito de corrente através da pré-conexão de um borne fusível correspondente listado com alta corrente. Os bornes fusível UK 10,3-CC HESI N permitem o melhoramento do SCCR para circuitos de corrente a jusante para 200 kA.
Estrutura de teste: teste de queda de tensão
Teste de queda de tensão (IEC 61984)
Em cada ponto de conexão de uma régua de bornes é feito o contato de um ou mais condutores, dependendo da tecnologia de conexão. A transmissão de corrente é fortemente influenciada pela resistência elétrica entre o condutor e as barras de corrente. Os contatos de alta qualidade produzem uma ligação impermeável a gases. Dessa forma, é garantida uma ligação duradoura e confiável. Portanto, esse teste elétrico define a queda de tensão em uma régua de bornes (dois pontos de conexão), de onde se pode tirar conclusões sobre a resistência de passagem e a qualidade do contato. As réguas de bornes são cabeadas com a bitola nominal. Para as medições, é aplicada aos bornes uma tensão contínua de teste que corresponde a 0,1 vezes a capacidade de condução de corrente da bitola nominal. A queda de tensão é detectada com uma distância ≤ 10 mm a partir do meio do ponto de conexão (ver esboço). Com temperatura ambiente de cerca de +20 °C, a queda de tensão antes e depois do teste não pode ultrapassar 3,2 mV nem 1,5 vezes o valor medido no começo do teste. Os valores das réguas de bornes da Phoenix Contact ficam até 60 % abaixo dos valores-limite exigidos nas normas.
Teste de queda de tensão
Valores de teste do teste de queda de tensão
Capacidade de condução de corrente [A] | Bitola nominal AWG | Capacidade de condução de corrente [A] | |
---|---|---|---|
Bitola nominal [mm²] | |||
0,2 | 4 | 24 | 4 |
0,5 | 6 | 20 | 8 |
0,75 | 9 | 18 | 10 |
1 | 13,5 | - | - |
1,5 | 17,5 | 16 | 16 |
2,5 | 24 | 14 | 22 |
4 | 32 | 12 | 29 |
6 | 41 | 10 | 38 |
10 | 57 | 8 | 50 |
16 | 76 | 6 | 67 |
35 | 125 | 2 | 121 |
50 | 150 | 0 | 162 |
95 | 232 | 0000 | 217 |
150 | 309 | 00000 | 309 |
240 | 415 | 500 MCM | 415 |
Ciclos de encaixe (IEC 61984)
A IEC 61984 oferece um cenário de teste completo para conectores na faixa de potência de 50 V – 1000 V com até 500 A de capacidade de condução de corrente. Para tal, as propriedades de proteção construtivas (p. ex. classe IP), bem como as características mecânicas e elétricas, são classificadas e atribuídas conforme a aplicação. É efetuado o teste nos grupos A - E (ver tabela). Uma informação essencial do grupo de teste A é a indicação dos ciclos como teste de vida útil. Os ciclos preferenciais para conectores sem potência de comutação (COC) assim como com potência de comutação (CBC) são 10, 50, 100, 500, 1000, 5000. No teste com potência de comutação são completados três a quatro ciclos de encaixe por minuto. A velocidade está ajustada para 0,8 ± 0,1 m/s. Após o teste deve ser verificado se ocorreu algum dano que prejudique a continuação do uso. Isso inclui um controle óptico do revestimento de proteção contra corrosão e um teste de queda de tensão. Normalmente, as réguas de bornes e os plugues das séries COMBI CLIPLINE complete estão qualificados para 100 ciclos de encaixe.
Grupo de teste B | Grupo de teste C | Grupo de teste D | Grupo de teste E | |
---|---|---|---|---|
Grupo de teste A | ||||
Testes mecânicos | Testes de vida útil | Testes térmicos | Testes climáticos | Testes de grau de proteção |
Progresso de um impulso de tensão ao longo do tempo
Teste de tensão de impulso (IEC 60947-7-1/2)
Por meio do teste de tensão de impulso são comprovadas distâncias de isolamento suficientes entre dois potenciais adjacentes. Para isso, o teste com a tensão de impulso é repetido cinco vezes em cada polaridade dependendo da tensão de isolamento nominal. Os intervalos são, no mínimo, de 1 s. É levada em consideração a distância entre as réguas de bornes adjacentes ou entre a régua de bornes e o trilho. Durante o teste não podem ocorrer descargas disruptivas não esperadas. As tensões de impulso nominais para réguas de bornes da Phoenix Contact estão situadas entre 6 e 8 kV conforme IEC 60664. A altura correspondente é derivada da tensão nominal. Com isso, as tensões operacionais documentadas dos bornes são verificadas de modo eficiente quanto à sua utilização segura na operação. A categoria III da categoria de sobretensão 4 constitui o ajuste padrão.
Tabela de tensão de impulso
A categoria III da categoria de sobretensão 4 constitui o ajuste padrão.
Tensão nominal do sistema de fornecimento de energia (rede) conforme IEC 60038 - Monofásica [V] | Tensão entre condutor e condutor neutro derivada da tensão alternada nominal ou tensão contínua nominal até inclusive [V] | Tensão de impulso nominal [V] | |
---|---|---|---|
Tensão nominal do sistema de fornecimento de energia (rede) conforme IEC 60038 - Trifásica | |||
- | 120-240 | 50 | 800 |
- | 120-240 | 100 | 1500 |
- | 120-240 | 150 | 2500 |
230/400 | 277/480 | 120-240 | 300 | 4000 |
400/690 | 120-240 | 600 | 6000 |
1000 | 120-240 | 1000 | 8000 |