Няспраўнасці клемных калодак пры высокай вільготнасці: стратэгіі прафілактыкі для ўстаноў у трапічным клімаце

TL;DR — Калі ў вас ёсць толькі 60 секунд

• У трапічных прыбярэжных электрастанцыях узровень паломкі клемных блокаў складае 15-25% на працягу 18 месяцаў у параўнанні з менш чым 2% ва ўмераным клімаце, бо кандэнсацыя вільгаці пры адноснай вільготнасці больш за 80% паскарае гальванічную карозію ў месцах кантакту правадоў і спружын, павялічваючы супраціўленне кантактаў, пакуль вылучэнне цяпла не прывядзе да перапынення ланцуга. Для трапічных вулічных установак абавязковыя герметычныя клемныя блокі класа абароны IP67 з сіліконавымі ўшчыльняльнікамі.
• Спружынныя заціскныя клеммы ствараюць капілярныя каналы для вільгаці ў кропцы ўваходу правадоў — я выбіраю шрубавыя заціскныя клеммы з герметычнымі кампрэсійнымі злучэннямі для трапічных прымяненняў на адкрытым паветры, дзе трапленне вільгаці з'яўляецца асноўным механізмам паломкі.
• Герметычны ўвод кабеля з дапамогай сіліконавых герметычных ботаў або термоусадочнай клейкай трубкі ў кропцы ўваходу правадоў клемнай калодкі выключае асноўны шлях пранікнення вільгаці, які выклікае карозію кантактаў паміж праваднікамі і клемамі.

Што я даведаўся пра трапічныя электрычныя няспраўнасці пасля дваццаці гадоў паставак клемных калодак

Калі ў 2006 годзе я пачаў пастаўляць кампаненты для электрычных злучэнняў электраманцёрам у Паўднёва-Усходняй Азіі, часцей за ўсё я чуў скаргі на паломкі клемных калодак у трапічных прыбярэжных установках. Электраманцёры завяршалі новую ўстаноўку, сістэма працавала належным чынам першыя некалькі месяцаў, а потым асобныя ланцугі пачыналі выходзіць з ладу — спачатку перыядычна, потым паступова часцей, пакуль ланцуг не выходзіў з ладу цалкам. Паколькі паломкі былі размеркаваны па некалькіх ланцугах у адной устаноўцы, а не сканцэнтраваны ў адным месцы, гэтая заканамернасць паказвала на фактар ​​навакольнага асяроддзя, а не на праблему з якасцю ўстаноўкі. Калі я агледзеў пашкоджаныя клемныя калодкі, вернутыя з трапічных прыбярэжных установак, механізм паломкі быў відавочны: гальванічная карозія на мяжы паміж провадам і кантактам, выкліканая пранікненнем вільгаці ў корпус клемнай калодкі.

Паколькі ў трапічных прыбярэжных раёнах адносная вільготнасць паветра рэгулярна перавышае 80%, а штодзённыя тэмпературныя цыклы ў прыбярэжных трапічных раёнах прыводзяць да ўтварэння кандэнсату на халодных паверхнях ранняй раніцай, перш чым сонца нагрэе паветра, электрычныя корпуса і іх змесціва, у тым ліку клемныя блокі, штодзённа падвяргаюцца ўздзеянню вільгаці. Паколькі корпус клемнага блока, нават калі ён мае пэўную ступень абароны ад пранікнення, з цягам часу дазваляе невялікай колькасці вільгаці пранікаць у яго праз дыфузію і эфекты дыхання, выкліканыя цыкламі тэмпературы, назапашаная вільгаць унутры клемнага блока стварае ўмовы для гальванічнай карозіі ў кропках электрычнага кантакту.

Паколькі я ўжо падтрымаў спецыфікацыю клемных калодак для больш чым 60 праектаў электрамантажных работ у трапічным клімаце ў Паўднёва-Усходняй Азіі, на Блізкім Усходзе і ў Лацінскай Амерыцы, механізм паломкі клемных калодак, выкліканы вільгаццю, з'яўляецца найбольш распаўсюджанай прычынай, з якой я сутыкаюся, і найбольш часта вызначаным рашэннем. Паколькі правільная спецыфікацыя (герметычныя клемныя калодкі IP67 з належнай герметызацыяй правадоў) і правільная практыка ўстаноўкі (герметычны кабельны ўвод, належны дрэнаж корпуса) разам выключаюць механізм пранікнення вільгаці, праблема спецыфікацыі ўстаноўкі ў трапічным клімаце вырашальная, але толькі ў тым выпадку, калі спецыфікацыя і практыка ўстаноўкі вырашаюць першапрычыну, а не проста вырашаюць сімптом, замяняючы няспраўныя клемныя калодкі ідэнтычнымі негерметычнымі блокамі.

Электрахімія карозіі клемных калодак, выкліканай вільгаццю

Гальванічная карозія, якая выклікае паломкі клемных калодак у трапічным асяроддзі, абумоўлена электрахімічным узаемадзеяннем паміж рознакаляровымі металамі ў прысутнасці электраліта — у дадзеным выпадку тонкай плёнкі вады, якая кандэнсуецца на ўнутраных паверхнях корпуса клемнай калоды. Паколькі кропка кантакту клемнай калоды складаецца з латуннага або меднага правадніка і сталёвай спружыны або шрубавага механізму, два розныя металы ў прысутнасці вільгаці ствараюць гальванічную каразійную ячэйку, якая прымушае больш рэакцыйны метал (звычайна ацынкаваную сталь) пераважна карозаваць у месцы кантакту.

Прадуктам карозіі, які ўтвараецца на мяжы паміж провадам і кантактам, звычайна з'яўляецца аксід цынку або гідраксід цынку для ацынкаваных сталёвых кантактаў і аксід медзі або хларыд медзі для медных праваднікоў. Паколькі гэтыя прадукты карозіі з'яўляюцца дрэннымі электрычнымі праваднікамі і не праводзяць ток, іх назапашванне на мяжы кантакту паступова павялічвае супраціўленне кантакту. Паколькі павялічанае супраціўленне кантакту генеруе цяпло ў адпаведнасці з суадносінамі Магутнасць = Ток² × Супраціўленне, награванне ў кропцы кантакту паскарае хуткасць карозіі, адначасова пагаршаючы якасць правадніка і спружыны клемы або шрубавага механізму.

Крытычны парог кантактнага супраціўлення для цеплавога разгону — калі цяпло, якое выпрацоўваецца ў кропцы кантакту, перавышае цеплааддачу клемнай калодкі — звычайна знаходзіцца ў дыяпазоне 100-500 міліом пры ўзроўнях току, распаўсюджаных у электрычных ланцугах будынкаў (10-32 ампера). Паколькі я вымяраў кантактныя супраціўленні 50-200 міліом у клемных калодках, якія выкарыстоўваліся на працягу 12-18 месяцаў у трапічных прыбярэжных умовах, паступовае павелічэнне кантактнага супраціўлення ад карозіі азначае, што клемныя калодкі ў гэтых асяроддзях заўсёды набліжаюцца да парога цеплавога разгону, і любы дадатковы фактар, які нязначна павялічвае ток нагрузкі або нязначна памяншае цеплааддачу (напрыклад, павышэнне тэмпературы навакольнага асяроддзя ў спякотнае надвор'е), можа справакаваць цеплавы збой.

Спецыфікацыя класа абароны ад пранікнення (IP) для трапічных клемных блокаў

Сістэма класіфікацыі абароны ад пранікнення (IP), вызначаная ў стандарты IEC 60529, вызначае ступень абароны, якую забяспечваюць электрычныя корпусы ад пранікнення цвёрдых прадметаў і вільгаці. Паколькі клас IP вызначае ўстойлівасць клемнай калодкі да пранікнення вільгаці пры пэўных умовах выпрабаванняў, выбар адпаведнага класа IP для трапічнага асяроддзя патрабуе супастаўлення класа з канкрэтнымі ўмовамі ўстаноўкі, а не прымянення агульнай трапічнай спецыфікацыі.

Для вонкавых трапічных электрычных установак, дзе клемныя блокі непасрэдна падвяргаюцца ўздзеянню дажджу, вільгаці, якая пераносіцца ветрам, і часовага апускання ў ваду (напрыклад, у траншэях трубаправодаў, якія затапляюцца падчас моцнага дажджу), я выбіраю клемныя блокі з мінімальным класам абароны IP67. Паколькі IP67 прадугледжвае абарону ад трапічных пылаў (пыланепранікальнасць) і абарону ад наступстваў часовага апускання ў ваду (да 1 метра вады на працягу 30 хвілін), гэты клас абароны ахоплівае экстрэмальныя ўмовы ўздзеяння вільгаці, якія ўзнікаюць у вонкавых трапічных установках. Паколькі ў клемных блоках з класам абароны IP67 выкарыстоўваюцца сіліконавыя ўшчыльняльныя пракладкі і герметычныя канструкцыі корпусаў, яны каштуюць прыкладна ў 2-3 разы даражэй, чым стандартныя клемныя блокі IP20, але прэмія за кошт апраўдана ліквідацыяй карозіі, выкліканай вільгаццю.

Для закрытых, але адкрытых трапічных электрычных установак, такіх як вонкавыя корпусы, якія забяспечваюць цень і абарону ад дажджу, але не герметычныя ад вільгаці або кандэнсацыі, якія пераносяцца ветрам, я ўказваю мінімальны клас абароны IP65. Паколькі IP65 прадугледжвае пыланепранікальную абарону і абарону ад пырскаў вады з любога кірунку, ён ахоплівае ўздзеянне вільгаці ад дажджу, які пераносіцца ветрам, і кандэнсацыі, якія ўзнікаюць у закрытых, але адкрытых установках. Паколькі клас абароны IP65 дасягальны з дапамогай менш дарагіх канструкцый герметызацыі, чым IP67, спецыфікацыя IP65 з'яўляецца больш эканамічна эфектыўнай для ўстановак, дзе часовае апусканне не з'яўляецца рэалістычным сцэнарыем уздзеяння.

Канструкцыя клем спружынных і вінтавых заціскаў для трапічных умоў

Канструкцыя клемнай калонкі з спружыннымі заціскамі, якая выкарыстоўвае спружынны механізм для падтрымання кантактнага ціску на ўстаўленым провадзе, стала дамінуючай канструкцыяй клемнай калонкі ў сучасных электрастанцыях дзякуючы хуткасці падключэння (не патрабуецца рэгуляванне адвёрткай) і ўтрыманню провада, якое не патрабуе абслугоўвання. Аднак для трапічных вулічных установак, дзе трапленне вільгаці з'яўляецца асноўным механізмам паломкі, канструкцыя з спружыннымі заціскамі мае фундаментальны недахоп: спружынны механізм стварае зазор у кропцы ўваходу провада, які дазваляе вільгаці пранікаць у корпус клеммы праз капілярнае дзеянне ўздоўж правадніка провада.

Капілярны канал для вільгаці ў спружынных зацісках узнікае з-за таго, што ізаляцыя правадоў, якая ўваходзіць у клемную калодку, не мае механічнага герметычнага ўдару ў месцы выхаду з корпуса. Паколькі спружынны механізм патрабуе зазору для ўстаўкі і ўтрымання правадоў, а сіла спружыны падтрымлівае кантакт правадоў з уваходным зазорам, вільгаць, якая дасягае вонкавай паверхні правадоў, можа ўцягвацца ў корпус клеммы пад уздзеяннем капілярнага эфекту ўздоўж мяжы паміж ізаляцыяй правадоў і спружынным механізмам. Паколькі гэты шлях пранікнення вільгаці ўласцівы канструкцыі спружынных заціскаў і яго немагчыма цалкам ліквідаваць без шкоды для функцыянальнасці спружыны, я не рэкамендую выкарыстоўваць спружынныя заціскі для вулічных установак у трапічных умовах, дзе пранікненне вільгаці з'яўляецца асноўнай праблемай навакольнага асяроддзя.

Канструкцыя заціскной клемы з вінтавым заціскам, у якой шруба прыкладае ціск непасрэдна да правадніка, забяспечвае выдатную герметычнасць ад вільгаці ў кропцы ўваходу провада пры правільным зацягванні. Паколькі заціскная клема прыкладае ціск непасрэдна да правадніка (пасля зняцця ізаляцыі), а кампрэсійнае злучэнне паміж провадам і галоўкай шрубы стварае герметычнае злучэнне пры правільным зацягванні, заціскное злучэнне не стварае капілярнага канала ў кропцы ўваходу провада. Паколькі заціскная клема з вінтавым заціскам таксама дазваляе візуальна праверыць глыбіню ўстаўкі провада і якасць злучэння, яна забяспечвае дадатковую гарантыю якасці ўстаноўкі, што каштоўна ў трапічных умовах, дзе доступ для абслугоўвання абцяжараны.

Спецыфікацыя герметызацыі кабеляў для ўстаноўкі трапічных вонкавых клемных калодак

Спецыфікацыя герметызацыі кабеля з'яўляецца найважнейшым этапам усталёўкі, які вызначае, ці дасягне клемная калодка з класам абароны IP сваёй намінальнай вільгацятрываласці ў трапічных умовах на вуліцы. Паколькі кабель, які ўваходзіць у клемную калодку, забяспечвае шлях для пранікнення вільгаці, калі герметызацыя кабеля недасканалая, асабліва ў пераходзе ад вонкавай абалонкі кабеля (якая звычайна цэлая і непранікальная для вільгаці) да ачышчанага правадніка ўнутры клемы, кропка ўваходу кабеля павінна быць герметызавана з выкарыстаннем метадаў, якія ліквідуюць капілярны шлях вільгаці ў гэтым пераходзе.

Метад герметызацыі з дапамогай сіліконавага герметызацыйнага чаравіка з'яўляецца найбольш надзейным метадам герметызацыі кабеляў для ўстаноўкі клемных калодак у трапічных умовах на адкрытым паветры. Паколькі сіліконавы герметызацыйны чаравік забяспечвае гнуткае, клейкае пакрыццё пераходу паміж абалонкай кабеля і корпусам клемнай калодкі, ён запаўняе любыя зазоры ў кропцы ўваходу і захоўвае сваю герметычнасць пры цыклічных зменах тэмператур і ўздзеянні ультрафіялетавага выпраменьвання, якія сустракаюцца ў трапічных умовах на адкрытым паветры. Паколькі сілікон захоўвае сваю гнуткасць і адгезію ў дыяпазоне тэмператур ад -60°C да +200°C, ён не цвярдзее і не трэскаецца падчас цыклічных змен тэмператур, якія адбываюцца ў трапічных умовах на адкрытым паветры.

Тэрмаўсаджвальная трубка з клеевым унутраным пакрыццём забяспечвае альтэрнатыўны метад герметызацыі, які асабліва падыходзіць для клемных калодак з круглымі кабельнымі ўводамі. Паколькі термоўсаджвальная трубка шчыльна сціскаецца вакол кабеля, а клеевая падкладка цячэ, запаўняючы любыя пустэчы на ​​стыку кабеля і корпуса, яна стварае герметычны пераход, які з'яўляецца механічна трывалым і электрычна ізалявальным. Паколькі метад цеплавой ўсаджвання патрабуе крыніцы цяпла (гарачага паветра або гарэлкі) падчас усталёўкі і не так лёгка правяраецца, як метад з сіліконавымі боцікамі, я аддаю перавагу метаду з сіліконавымі боцікамі для трапічных вулічных ужыванняў, дзе праверка якасці ўстаноўкі складаная.

Часта задаваныя пытанні

Чаму стандартныя клемныя блокі заўчасна выходзяць з ладу ў электраўстаноўках трапічнага клімату?
У трапічных прыбярэжных установах узровень паломкі клемных блокаў складае 15-25% на працягу 18 месяцаў (у параўнанні з

Які клас абароны IP прымяняецца да клемных калодак для трапічных вонкавых электрычных установак?
Для вонкавай трапічнай ўстаноўкі патрабуецца мінімум IP67 (пыланепранікальнасць, часовае апусканне ў ваду) і мінімум IP65 (пыланепранікальнасць, пырскі вады з любога кірунку) для крытых, але адкрытых установак. Класы IP ніжэй за IP65 дапускаюць пранікненне вільгаці, што можа прывесці да карозіі на працягу 12-24 месяцаў.

Як канструкцыя спружынных заціскаў у параўнанні з шрубавымі клемамі ўплывае на вільгацятрываласць у трапічным асяроддзі?
Спружынныя заціскныя клемы ствараюць капілярныя каналы вільгаці ў кропцы ўваходу правадоў, якія немагчыма цалкам ліквідаваць. Шрубавыя заціскныя клемы з герметычнымі кампрэсійнымі злучэннямі выключаюць гэты шлях. Выбірайце шрубавыя заціскныя клемы для трапічнага вонкавага прымянення, дзе трапленне вільгаці з'яўляецца асноўным механізмам паломкі.

Якія спецыфікацыі падрыхтоўкі і герметызацыі правадоў прымяняюцца да праводкі клемных калодак для трапічных памяшканняў для вонкавага выкарыстання?
Герметычны ўвод кабеля з дапамогай сіліконавых герметычных ботаў або термоусадочнай клейкай трубкі ў кропцы ўваходу правадоў клемнай калодкі выключае капілярны шлях вільгаці. Пераход ад герметычнай абалонкі кабеля да аголенага правадніка ўнутры клеммы з'яўляецца асноўнай кропкай пранікнення вільгаці, калі герметызацыя недасканалая.

Як кампанія Ningbo J-Guang Electronics падтрымлівае спецыфікацыі клемных блокаў для трапічнай ўстаноўкі?
J-Guang пастаўляе клемныя блокі на DIN-рэйку з класам абароны IP65-IP67 і сіліконавымі ўшчыльняльнікамі для трапічных электрычных установак на адкрытым паветры і ў прыбярэжнай зоне. Даступныя кансультацыі па канкрэтных умовах прымянення для выбару клемных блокаў, метадаў герметызацыі правадоў і практыкі ўстаноўкі для электрычных сістэм у трапічным асяроддзі.

Унутраныя спасылкі: Клемная калодка J-Guang PCT-211 для ўстаўной дроту на DIN-рэйку | Каталог электронікі J-Guang

Знешнія спасылкі: ІЭК | ІСО | НЕ | УЛ | МЭА | ЭПРА

Пра аўтара

Кампанія Ningbo J-Guang Electronics Co., Ltd. з'яўляецца прафесійным вытворцам кампанентаў для электрычных злучэнняў, у тым ліку клемных блокаў для DIN-рэйкі, клем для друкаваных плат і электрычных раздымоў для прамысловых і камерцыйных электраустановак. Маючы шырокі вопыт паставак электрычных кампанентаў для трапічных кліматычных установак у Паўднёва-Усходняй Азіі, на Блізкім Усходзе і ў Лацінскай Амерыцы, J-Guang Electronics дапамагае электраманцёрам і прамысловым пакупнікам падбіраць клемныя блокі ў адпаведнасці з канкрэтнымі патрабаваннямі да электраабсталявання ў умовах высокай вільготнасці і на вуліцы.