Złączki i aparatura niskiego napięcia na szynę DIN

Tytułowe komponenty są używane do łączenia, przełączania oraz zabezpieczania urządzeń i obwodów w przemyśle, energetyce, budownictwie i infrastrukturze. Szerokiemu zakresowi zastosowań odpowiada różnorodność modeli złączek i innych aparatów niskiego napięcia, takich jak m.in. wyłączniki, rozłączniki, styczniki, przekaźniki i ograniczniki przepięć, które są przeznaczone do zamocowania zatrzaskowego na szynie DIN. Stanowi ono popularną metodę montażu, zapewniającą sztywne, wytrzymałe połączenie mechaniczne oraz łatwą instalację aparatury modułowej w szafach sterowniczych i rozdzielnicach. Warianty tych komponentów różnią się pod względem materiałów wykonania i stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych.

Złączki szynowe (listwowe) to komponenty o prostej funkcjonalności, która polega na zapewnieniu elektrycznego połączenia przewodów oraz ich mechanicznym zamocowaniu. Odpowiednio do tego charakteryzuje je nieskomplikowana budowa - składają się w zasadzie z dwóch części: zacisków i obudowy.

Uzupełniają je akcesoria, takie jak m.in.: różnego rodzaju mostki wtykowe, za pomocą których konfiguruje się połączenia elektryczne pomiędzy przewodami, wtyki pomiarowe, które służą do bezpiecznego podłączania przyrządów pomiarowych, oznaczenia opisujące połączenia, osłony i zaślepki oraz wyposażenie dodatkowe, na przykład bezpieczniki i diody.

Pomimo prostoty, konstrukcje złączek szynowych występują w wielu wariantach, nad którymi ich projektanci pracowali przez wiele lat. Część rozwiązań, które są w nich stosowane, szczególnie w dziedzinie zacisków, do rozwoju której producenci przywiązują szczególną wagę, została nawet opatentowana. Przykładami firm, które są właścicielami praw do patentów w zakresie budowy złączek listowych, są: Phoenix Contact oraz WAGO.

KIERUNKI ROZWOJU

Wśród celów, jakie stawiają przed sobą projektanci złączek listwowych najważniejsze są: poprawa jakości połączeń elektrycznych przewodów i zwiększenie trwałości ich zamocowania, co uzyskuje się przede wszystkim przez ulepszanie sposobu ich zaciskania, zapewnienie wytrzymałości złączek, dzięki czemu można by z nich korzystać dłużej i w różnych warunkach otoczenia, co osiąga się przez odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych, i tworzenie konstrukcji kompaktowych i zminiaturyzowanych.

Równie istotnymi kwestiami są m.in.: upraszczanie montażu złączek, poprawa bezpieczeństwa ich użytkowania, obniżanie kosztów zakupu i eksploatacji. Akcesoria i dodatkowe wyposażenie mają z kolei za zadanie m.in. rozszerzanie podstawowej funkcjonalności tych komponentów.

W rezultacie asortyment dostawców złączek szynowych cechuje duża różnorodność. Aby spośród wielu ich modeli wybrać ten najlepszy, trzeba znać zalety oraz ograniczenia różnych konstrukcji.

Jak bada się złączki szynowe?

Zanim złączki szynowe zostaną dopuszczone do użytku, muszą przejść szereg testów. Komponenty te są poddawane różnym badaniom, elektrycznym, mechanicznym i klimatycznym.

Siła wyciągająca

Przykładem testu sprawdzającego mechaniczną wytrzymałość jest badanie siły wyciągającej przewód ze złączki. Polega ono na wyciąganiu przewodu do momentu, gdy uda się go wyrwać z zacisku. Badanie to przeprowadza się zgodnie z wytycznymi zawartymi na przykład w normach: PN-EN 60947-7-1 pt.

Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa - Wyposażenie pomocnicze - Listwy zaciskowe do przewodów miedzianych i PN-EN 60998-2-2 pt. Osprzęt połączeniowy do obwodów niskiego napięcia do użytku domowego i podobnego - Wymagania szczegółowe dotyczące samodzielnych złączek z bezgwintowymi elementami zaciskowymi.

Wytrzymałość na wibracje

Sprawdzana jest również odporność na drgania. Badanie takie przeprowadza się na stole wibracyjnym, na którym złączki wprawia się w drgania wzdłuż trzech osi, zmieniając ich amplitudę, przyspieszenie i częstotliwość. Sprawdzenie, czy wibracje nie wpłyną na jakość połączeń elektrycznych, przeprowadza się zgodnie z zaleceniami odpowiednich norm branżowych, w zależności od tego, gdzie złączki będą użytkowane.

Przykładem jest PN-EN 60068-2-6 Badania środowiskowe - Próby - Próba Fc: Wibracje (sinusoidalne). W dokumencie tym opisano metodę badania podzespołów, urządzeń oraz innych wyrobów, które podczas transportu lub eksploatacji mogą być narażone na wibracje o charakterze harmonicznym, które są wytwarzane głównie przez masy wirujące, pulsujące lub oscylujące. Narażenia takie występują na statkach, w samolotach, w pojazdach naziemnych, wiropłatach i pojazdach kosmicznych.

Odporność na udary

Złączki szynowe testuje się również pod kątem wytrzymałości na udary. Badanie to jest przeprowadzane podobnie, jak to sprawdzające odporność na wibracje, z tym że obiekt testów nie jest poddawany ciągłym drganiom, tylko oddzielnym przyspieszeniom, które mają charakter udarowy. Opis takich badań można znaleźć m.in. w PN-EN 60068-2-27 Badania środowiskowe - Próby - Próba Ea i wytyczne: Udary

Badanie spadku napięcia

Tytułowe badanie ma na celu sprawdzenie stałości spadku napięcia przy wywieraniu na podłączone przewody mechanicznego obciążania, na które mogą być one narażone podczas instalacji. Im mniej wielkość ta zmienia się pod wpływem naprężeń zginających, tym lepsza jest jakość zacisku złączki.

Normy, które dotyczą takich testów, to: PN-EN 60947-7-1 Aparatura rozdzielcza i sterownicza niskonapięciowa - Wyposażenie pomocnicze - Listwy zaciskowe do przewodów miedzianych i PN-EN 60999-1 Osprzęt połączeniowy - Miedziane przewody elektryczne - Wymagania bezpieczeństwa dotyczące gwintowych i bezgwintowych elementów zaciskowych - Wymagania ogólne i wymagania szczegółowe dotyczące elementów zaciskowych do przewodów od 0,2 mm² do 35 mm² (włącznie).

Inne badania

Oprócz tego złączki szynowe badane są pod kątem: wytrzymałości na szok termiczny, odporności na korozję, palności (powierzchniowej, wytwarzania dymu, toksyczności spalin), odporności na kontakt z solanką, wytrzymałości na różne warunki klimatyczne (suche ciepło, wilgotne ciepło, zimno), odporności na prądy pełzające, własności izolacji oraz ochrony przeciwporażeniowej.