电气测试 电气测试主要涉及接线端子中的电流。接线端子测试模拟了多种场景,例如额定电流下的最大短路电流以及温升。此外,通过测试电气击穿放电、爬电距离和绝缘特性,即可测出确保效率和电气隔离的压降。
用于测定载流能力的测试装置,以PP-H-2,5/5-COMBI插头为例
连接器降额 (DIN EN 60512-5-2)
元件载流能力衰减曲线则反映出环境温度与相邻触点间的函数关系。曲线会受触点材质和绝缘壳体的影响。要确定插拔式接线端子的载流能力,可在相同的导线横截面内选用各种针位的排列进行测定。为确定实际的衰减曲线,根据DIN EN 60512-5-1标准测定插拔式接线端子的载流能力。在测试件上施加各种电流并设置为常温后,可测得被测对象的温升指标。假设绝缘材料的上限温度为100°C,负载电流会随着环境温度的变化形成衰减曲线(即“基础曲线”)。调整后的载流能力曲线,即”衰减曲线“是根据DIN EN 60512-5-2标准生成的。根据该标准,允许的负载电流是对应基础电流的0.8倍。衰减系数须考虑端子产品在生产过程中的正常误差, 以及温度测量和测量方法的不确定性。针对菲尼克斯电气的插拔式接线端子,测试详细说明了采用2、5、10和15位设计的衰减曲线。
温升测试
温升测试 (IEC 60947-7-1/2和UL 1059)
接线端子因焦耳效应引起的温升应尽可能小, 这就要求回路中的接触电阻很低。本测试将记录室温下施加测试电流后的温升数据。
IEC 60947-7-1/-2
在测试中,将五个接线端子水平安装在导轨上,并通过一根长1米或2米且具有额定横截面积的导线串联起来。在接线端子上施加测试电流,此电流值与额定横截面导线的载流能力相同。记录下中间端子的温升数据。室温+20°C时,接线端子的可容许最大温升为45 K(开尔文温度)。测试结束后还要对接线端子进行压降测试。
UL 1059
此测试过程本质上与IEC测试相同,不同的只是导线长度。在UL 1059测试中,将三个接线端子水平安装(彼此相邻)。测量时的环境温度为25°C,容许的最大温升为30 K(尽可能靠近接线点进行测量)。由于菲尼克斯电气的接线端子均采用优质触点材料,因此采用各种连接技术的接线端子的温升值均低于指定标准要求。高品质铜材和可靠的连接过渡均大幅降低了接线端子的接触电阻。
工频耐压绝缘测试 (IEC 60947-7-1/2和UL 1059)
此电气测试用于验证爬电距离。通过施加相应的测试电压,来验证两个相邻接线端子的电位之间以及接线端子与DIN导轨之间的爬电距离。定义:额定绝缘电压 (Ui) 是在规定使用条件下可持续出现的最大有效值或直流电压值。测试电压持续时间必须多于60秒。其对应关系见右表。
IEC 60947-7-1/-2
测试过程中不得有火花放电或者击穿现象。同时漏电流必须低于100 mA。
UL 1059
测试电压 = 1,000 V + 2 x 额定绝缘电压 Ui。额定绝缘电压为800 V的菲尼克斯电气接线端子均可通过2,000 V~的绝缘测试。
绝缘测试的测试值
下表给出了绝缘测试的测试值。表中的测试电压与额定绝缘电压一一对应。
测试电压(有效值)[V] | |
---|---|
额定绝缘电压Ui [V] | |
Ui <= 60 | 1000 |
60 < Ui <= 300 | 1500 |
300 < Ui <= 690 | 1890 |
690 < Ui <= 800 | 2000 |
800 < Ui <= 1000 | 2200 |
1000 < Ui <= 1500 |
即使在过载情况下亦可确保卓越的连接可靠性
短时耐受电流 (IEC 60947-7-1/-2)
实际应用中,在保护设备将电流断开之前,接线端子还必须能承受瞬时短路电流而不受损坏。该瞬时电流可数倍于额定电流,会持续零点几秒。测试时,将接线端子安装在支架上,并与额定横截面的导线相连。向测试端子施加电流,持续时间为1秒钟,电流大小=120 A/mm²(电流密度)x额定截面积。该测试过程共进行三轮。如在测试完成后,单个部件未损坏且仍可使用,则满足测试要求。在该测试前后,接线端子必须通过压降测试。测试前后每个接线端子上的压降不得超过3.2 mV,且测试后的压降则不得超过测试前所测值的1.5倍。对于菲尼克斯电气的240 mm²大电流接线端子,测试电流高达28,800 A,持续时间为1秒,接线端子必须能安全通过测试且无质量损坏。
爬电距离
电气间隙和爬电距离 (IEC 60664-1)
电气间隙和爬电距离的大小应确保高效持久的电气绝缘功能:
- 设计
- 可能受到的污染
- 预期环境条件
在两个相邻的接线端子以及带电金属件与固定支架之间测量该距离,最短距离应考虑在内。其中气隙应视为电气间隙,而沿表面的距离则作为爬电距离。根据IEC 60947-1标准确定最小间距。
电气间隙:
电气间隙即空气中两个电位之间的最短空间距离。确定电气间隙的大小必须以可能出现的最大脉冲耐受电压以及预期污染等级为依据。额定电涌电压由过电压类别对应的中性导线电压确定。若无明确规定,则接线端子适用过电压类别III。该类别的器件可运用于固定安装的场合,尤其是对器件可靠性和可用性要求较高的环境中。IEC 60664-1标准的表2(摘录)给出了相关电气间隙。此处其他规范通常为适用于应用和污染等级3的非均匀电场(出现导电性污染或见表2 – IEC 60664-1:非导电性污染因预期冷凝而转为导电污染)。
爬电距离:
爬电距离即沿两个电位之间隔离表面的最短距离。直流或交流电压系统(导线对导线、导线对地、导线对中性导线)的有效值是确定最短爬电距离的决定性因素,具体见IEC 60664-1标准的表3a和3b。IEC 60664-1标准的表4给出了电压有效值、污染等级 (3)、接线端子绝缘材料组别 (I) 之间的关系。
过电压类别
对应各中性导线电压的过电压类别
过电压类别I | 过电压类别II | 过电压类别III | 过电压类别IV | |
---|---|---|---|---|
中性导线电压 [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 |
条件A下的污染等级:非均匀电场
表格中的污染等级与额定脉冲耐受电压一一对应。条件A下的污染等级:适用非均匀电场。
污染等级1 | 污染等级2 | 污染等级3 | |
---|---|---|---|
额定脉冲耐受电压 | |||
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 |
污染等级3的绝缘材料组别
表格中污染等级3的绝缘组别对应与电压有效值。
绝缘材料组别I | 绝缘材料组别II | 绝缘材料组别III | |
---|---|---|---|
电压有效值 | |||
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 |
电气间隙和爬电距离 (UL 1059)
UL 1059标准针对电气间隙和爬电距离的分配采取了不同方法。尽管气隙和爬电距离具有相同的物理定义,但此标准适用不同的距离表,并根据使用组别和电压范围进行分配。在此情况下,使用组别C为默认设置。
电气间隙 (UL 1059)
未绝缘电位间的电气间隙(单位:英寸和毫米)。
应用 | 额定电压 | 电气间隙(英寸) | 电气间隙 (mm) | |
---|---|---|---|---|
使用组别 | ||||
A | 操作元件、控制台和维护设备等 | 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 | 商用设备,包括办公设备与电子数据处理设备等 | 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 | 工业应用场合,无限制 | 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 | 工业应用场合,限定额定值的运行设备 | 151 V … 300 V (10A) | 1/16 | 1.6 |
D | 301 V … 600 V (5A) | 3/16 | 4.8 | |
E | 额定电压为601 V ... 1500 V的接线端子 | 601 V … 1000 V | 0.55 | 14.0 |
E | 1001 V … 1500 V | 0.70 | 17.8 | |
F | 使用替代间隔方案的工业设备 | 51 V … 1500 V | 经评估确定 | 经评估确定 |
G | LED照明灯 | 51 V … 300 V | 1/16 | 1.6 |
G | 301 V … 600 V | 1/16–3/16 | 1.6–4.8 |
爬电距离 (UL 1059)
未绝缘电位间的爬电距离(单位:英寸和毫米)。
应用 | 额定电压 | 爬电距离(英寸) | *爬电距离 (mm) | |
---|---|---|---|---|
使用组别 | ||||
A | 操作元件、控制台和维护设备等 | 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 | 商用设备,包括办公设备与电子数据处理设备等 | 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 | 工业应用场合,无限制 | 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 | 工业应用场合,限定额定值151的运行设备 | 151 V … 300 V | 1/8 | 3.2 |
D | 301 V … 600 V | 3/8 | 9.5 | |
E | 额定电压为601 V ... 1500 V的接线端子 | 601 V ... 1000 V | 0.85 | 21.6 |
E | 1001 V ... 1500 V | 1.20 | 30.5 | |
F | 使用替代间隔方案的工业设备 | 51 V ... 1500 V | 经评估确定 | 经评估确定 |
G | LED照明灯 | 51 V … 300 V | 1/8 | 3.2 |
G | 301 V … 600 V | 1/8–3/8 | 3.2–9.5 |
高压实验室
SCCR等级 (NEC和UL 508 A)
自2006年4月起,NEC(美国国家电气规范)要求必须列出工业控制器的额定短路电流。SCCR(额定短路电流)值可依照UL 508A标准计算得出。在美国,所有工业开关设备的铭牌上必须注明其主电路以及控制电源馈入的额定短路电流。未规定部件的标准值在UL 508A标准表SB 4.1中列出。接线端子的标准参考值是10 kA。该SCCR值描述了系统或部件在额定电压规范下的额定短路电流。这是所允许的最大对称故障电流,其不会导致影响使用的重大损坏或造成危险操作。就整个系统而言,此SCCR值由相关分配器或馈入电路中所安装的薄弱部件而定。在UL文件XCFR2_ E60425的记录中,CLIPLINE complete系统接线端子的SCCR值为100 kA。该产品可助力打造具备高SCCR测量值的强大系统。
对于无法安装更高规格部件的电路而言,可通过在前级连接相应大电流保险丝端子来提高整个电路的额定值。UK 10,3-CC HESI N保险丝端子可将其后级电路的SCCR值提升至200 kA。
测试装置:压降测试
压降测试 (IEC 61984)
根据连接技术的不同,接线端子的各个接线点可连接一根或多根导线。导线和电流条之间的电阻会对电流传输造成很大的的影响。高质量触点可形成气密性连接。而这可确保连接持久可靠。因此,此电气测试检验了接线端子(两个接线点)上的压降,由此值可推知接触电阻的大小和连接质量的好坏。使用额定横截面的导线连接接线端子。测试时,在接线端子上施加直接测试电流,此电流为额定横截面导线载流能力的0.1倍。压降测试点在距接线点中央 ≤10 mm处(见示意图)。在约20°C室温下,测试前后每个接线端子上的压降不得超过3.2 mV,且测试后的压降则不得超过测试前所测值的1.5倍。菲尼克斯电气接线端子的电压降比标准限值低60%。
压降测试
压降测试的测试值
载流能力 [A] | 额定横截面AWG | 载流能力 [A] | |
---|---|---|---|
额定横截面 [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 |
插拔次数 (IEC 61984)
IEC 61984标准为功率范围在50 V到1,000 V之间且载流能力高达500 A的连接器给出了完整测试方案。为此,标准根据具体应用对设计保护性能(如IP等级)以及机械和电气特性进行分类和规定。测试分为A-E组(见表格)。以插拔次数作为耐久性测试指标是测试组A的一项关键声明内容。无开关容量 (COC) 及有开关容量 (CBC) 连接器的首选次数为10、50、100、500、1,000、5,000。测试有开关容量连接器时,每分钟完成三到四次插拔。速度设置为0.8 ±0.1 m/s。测试结束后,必须确保连接器未出现影响后续使用的损坏。这包括对抗腐蚀保护层的目视检查和压降测试。CLIPLINE complete COMBI系列接线端子和针式连接器通常可完成100次插拔。
测试组B | 测试组C | 测试组D | 测试组E | |
---|---|---|---|---|
测试组A | ||||
机械测试 | 耐久性测试 | 热力测试 | 气候测试 | 防护等级测试 |
电涌电压脉冲的时间曲线
电涌电压测试 (IEC 60947-7-1/2)
电涌电压测试用以证明两个相邻电位间是否具有足够大的电气间隙。根据额定绝缘电压,分别针对每个极性进行5次电涌电压测试。测试时间间隔至少为1秒,用于检测相邻接线端子间或接线端子与导轨间的间隙。测试过程中不得产生意外的火花放电。菲尼克斯电气接线端子的额定电涌电压在6 kV到8 kV之间,符合IEC 60664标准要求。相应高度则取决于额定电压。测试由此有效验证了接线端子额定工作电压的操作安全性。过电压类别4的类别III为默认设置。
电涌电压表
过电压类别4的类别III为默认设置。
电源系统的额定电压(干线)符合IEC 60038标准 – 单相 [V] | 相对电压(交流有效值或直流平均值)小于或等于 [V] | 额定电涌电压 [V] | |
---|---|---|---|
电源系统的额定电压(干线)符合IEC 60038 3标准 – 三相 | |||
- | 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 |