Specifiche di coppia per i morsetti: prevenire danni da serraggio eccessivo durante le installazioni sul campo.

In breve: le specifiche di coppia per i morsetti esistono per bilanciare due modalità di guasto entrambe pericolose, ma in direzioni opposte. Un serraggio eccessivo danneggia meccanicamente il morsetto ed è irreversibile. Un serraggio insufficiente crea una giunzione ad alta resistenza che si surriscalda e può causare un incendio. La coppia corretta per un tipico morsetto a innesto come il J-Guang PCT-211 è compresa tra 0,5 e 0,8 Nm per l'attuatore del morsetto a vite. Per l'installazione sul campo è necessario utilizzare un cacciavite dinamometrico calibrato con un intervallo da 0,1 a 1,0 Nm e il valore di coppia deve essere registrato per ogni morsetto per la tracciabilità.

Perché la coppia di serraggio dei morsetti è più importante di quanto la maggior parte degli elettricisti creda

I morsetti di collegamento sono componenti apparentemente semplici. Sembrano piccole pinze che tengono fermo un filo e la procedura di installazione appare come stringere una vite. In realtà, la coppia di serraggio applicata alla vite determina se il collegamento funzionerà in modo affidabile per i prossimi 20 anni o se si guasterà nel giro di pochi mesi.

La coppia determina la forza di serraggio sul conduttore, che determina la resistenza di contatto nel giunto, che determina la temperatura del giunto sotto carico, che determina la durata di servizio. La relazione è ben consolidata nel Norma UL 1059 per morsettiere e nell'equivalente Norma IEC 60947-7-1 per apparecchiature di commutazione di bassa tensione e morsettiere per apparecchiature di controllo.

Per gli installatori sul campo, l'implicazione pratica è che ogni morsettiera in ogni quadro elettrico deve essere serrata alla coppia corretta, utilizzando un utensile calibrato, e il valore della coppia deve essere registrato per la tracciabilità. Si tratta di un requisito di controllo qualità che richiede pochi minuti per ogni morsettiera, ma consente di evitare i costi derivanti da un guasto al quadro elettrico o da un incendio in futuro.

Serraggio eccessivo: la modalità di guasto che compromette la morsettiera

Il serraggio eccessivo dei morsetti provoca tre tipi di danni. Il primo è la spanatura della filettatura, che impedisce al morsetto di mantenere la forza di serraggio sul conduttore e ne richiede la sostituzione. Il secondo è la deformazione della gabbia di serraggio, che riduce l'area di contatto tra la gabbia e il conduttore e aumenta la resistenza della giunzione. Il terzo è la fessurazione dell'involucro, che espone le parti sotto tensione e crea un pericolo per la sicurezza. Tutti e tre i tipi di danno possono verificarsi simultaneamente su un singolo morsetto serrato eccessivamente.

Il guasto dovuto alla rottura della filettatura è il più comune e il più costoso. Una volta che la filettatura è danneggiata, la morsettiera non può essere riutilizzata e deve essere sostituita. In un quadro elettrico con diverse centinaia di morsettiere, il costo della sostituzione dei terminali danneggiati, più la manodopera per il ricablaggio, può superare il costo dell'intero quadro originale.

La modalità di guasto dovuta alla deformazione della gabbia di serraggio è più subdola. La gabbia è la parte metallica che afferra il conduttore quando la vite viene serrata. Un serraggio eccessivo comprime la gabbia oltre il suo limite elastico, causandone una deformazione permanente. Una gabbia deformata esercita una forza di contatto inferiore sul conduttore rispetto a una gabbia serrata correttamente, il che si traduce in una maggiore resistenza della giunzione e in una durata di servizio inferiore. Il morsetto potrebbe superare un test di verifica della coppia al termine dell'installazione, ma guastarsi in esercizio a causa dell'instabilità termica.

Serraggio insufficiente: la modalità di guasto più comune e più pericolosa

Il serraggio insufficiente è la modalità di guasto più comune sul campo ed è più pericoloso del serraggio eccessivo sotto molti aspetti. Un morsetto non serrato a sufficienza presenta un'elevata resistenza di contatto in corrispondenza della giunzione, che provoca il surriscaldamento della stessa sotto carico. Il calore ossida le superfici di contatto, aumentando ulteriormente la resistenza in un circolo vizioso. Nei casi più gravi, la giunzione può raggiungere temperature sufficientemente elevate da fondere l'isolamento circostante o da incendiare materiali combustibili adiacenti, creando un rischio di incendio.

La modalità di guasto dovuta all'instabilità termica è ben documentata nel NFPA 70 Codice Elettrico Nazionale (NEC) Studi di casi sui guasti di cablaggio e nella ricerca sui rischi di arco elettrico IEEE 1584. Un morsetto allentato è una delle principali cause di incendi elettrici negli impianti industriali e la modalità di guasto è particolarmente insidiosa perché il giunto può superare un'ispezione visiva e un test di continuità, ma si guasterà comunque in esercizio a causa dei cicli termici.

La soluzione al problema del serraggio insufficiente è la stessa che si trova in quello del serraggio eccessivo: un utensile dinamometrico calibrato e un valore di coppia documentato. Un cacciavite con limitatore di coppia impedisce all'installatore di serrare al di sotto del valore impostato, eliminando così l'errore umano che è la causa più comune di serraggio insufficiente.

Specifiche di coppia per morsettiere a innesto rispetto a quelle a vite

Per i morsetti a innesto come il PCT-211 di J-Guang, la coppia di serraggio tipica per l'attuatore del morsetto a vite è compresa tra 0,5 e 0,8 Nm, a seconda della sezione del conduttore. Il valore esatto è stampato sull'involucro del morsetto o fornito nella scheda tecnica del prodotto e non deve essere superato.

Per i morsetti a vite tradizionali, la coppia di serraggio specificata è in genere più elevata, da 1,0 a 2,5 Nm, a seconda delle dimensioni della vite e della sezione del conduttore. I morsetti a vite richiedono una coppia maggiore perché utilizzano un morsetto a sella che preme il conduttore contro una superficie piana, mentre i morsetti a innesto utilizzano una gabbia a molla che afferra il conduttore con una forza di serraggio inferiore.

Per i morsetti a gabbia a molla (noti anche come connettori IDC o a spostamento di isolamento), la specifica di coppia si applica solo alla vite di azionamento, non alla forza di inserimento del conduttore. Il design a gabbia a molla fornisce una forza di serraggio costante su una gamma di sezioni trasversali del conduttore, il che lo rende più tollerante a piccole variazioni nella coppia di installazione rispetto ai design a vite o a innesto.

Selezione e calibrazione degli utensili dinamometrici

L'utensile dinamometrico corretto è un cacciavite o una chiave dinamometrica calibrata con limitatore di coppia, con un intervallo che includa la coppia nominale della morsettiera. Per applicazioni da 0,5 a 0,8 Nm, è appropriato un cacciavite dinamometrico con un intervallo da 0,1 a 1,0 Nm e una punta esagonale da 4 mm o 6,3 mm. Per applicazioni con coppie superiori a 2,5 Nm, è appropriata una chiave dinamometrica con un intervallo da 1,0 a 5,0 Nm.

Lo strumento deve essere calibrato annualmente rispetto a uno standard di riferimento e il certificato di calibrazione deve essere disponibile presso il sito di installazione per le verifiche di garanzia della qualità. Norma ISO 6789 per la calibrazione degli utensili dinamometrici definisce la tolleranza e l'intervallo di ricalibrazione, e la maggior parte dei programmi di garanzia della qualità richiede la conformità alla norma ISO 6789 per gli utensili dinamometrici utilizzati negli impianti certificati.

Per i clienti OEM e i costruttori di quadri elettrici che desiderano ridurre le scorte di utensili dinamometrici, J-Guang offre varianti di morsettiere con attuatori limitatori di coppia preimpostati in fabbrica. Queste varianti accettano una punta per cacciavite standard, ma l'attuatore stesso limita la coppia applicata al valore nominale. Ciò elimina la necessità di calibrazione dell'utensile dinamologico e riduce i tempi di installazione per ogni morsetto.

Procedura di installazione in loco e garanzia di qualità

La procedura di installazione sul campo per le morsettiere dovrebbe includere i seguenti passaggi. Innanzitutto, verificare il modello della morsettiera e la coppia di serraggio nominale consultando la scheda tecnica del prodotto o la marcatura sull'involucro. In secondo luogo, verificare che la chiave dinamometrica sia entro la data di calibrazione e impostata sul valore di coppia corretto. In terzo luogo, spelare il conduttore fino alla lunghezza specificata nella scheda tecnica, in genere da 8 a 10 mm per le morsettiere a innesto. In quarto luogo, inserire completamente il conduttore nella morsettiera e serrare la vite alla coppia di serraggio nominale.

Quinto, dopo il serraggio, verificare che il conduttore sia ben fissato tirandolo delicatamente. Il conduttore non deve muoversi nel terminale sotto una forza di trazione di 10 N. Sesto, annotare il valore di coppia, il numero di serie del morsetto, l'identificazione del conduttore e il nome dell'installatore nel registro di installazione. Questo registro costituisce la documentazione di tracciabilità a supporto dell'audit di garanzia della qualità e della certificazione normativa.

Per installazioni di grandi dimensioni con diverse migliaia di morsettiere, la procedura dovrebbe essere integrata con controlli di qualità periodici durante l'installazione. Una pratica comune consiste nel riserrare un campione casuale dell'1% delle morsettiere dopo l'installazione iniziale e verificare che la coppia di serraggio rientri nei limiti di tolleranza. Questo controllo di qualità statistico individua errori sistematici nell'impostazione dell'utensile di serraggio o nella tecnica di installazione prima che si propaghino all'intera installazione.

Serraggio periodico: quando e perché

Si raccomanda di effettuare un serraggio periodico dei morsetti di collegamento soggetti a cicli termici, vibrazioni o urti meccanici. L'intervallo di serraggio dipende dall'ambiente di applicazione. Per i quadri elettrici in locali climatizzati, un serraggio ogni 5 anni è generalmente sufficiente. Per le installazioni esterne soggette a sbalzi di temperatura giornalieri, si raccomanda un serraggio ogni 2 anni. Per le installazioni su apparecchiature vibranti come motori o compressori, si raccomanda un serraggio ogni 1 anno.

La procedura di serraggio consiste nell'applicare la coppia nominale a ciascun terminale e verificare che l'utensile dinamometrico emetta un clic al valore nominale. Se l'utensile emette un clic a un valore inferiore, il terminale si è allentato e deve essere serrato nuovamente al valore nominale. Se l'utensile non emette un clic al valore nominale (perché la vite è già serrata alla coppia nominale), il terminale è in buone condizioni e non necessita di regolazione.

Per gli impianti soggetti a Certificazione IEC 61439 per apparecchiature di commutazione di bassa tensioneLa procedura di ri-serraggio deve essere documentata nel manuale di manutenzione e le registrazioni devono essere disponibili per l'audit di certificazione. J-Guang può fornire, su richiesta, un modello di sezione del manuale di manutenzione per le procedure di ri-serraggio dei morsetti. La norma europea corrispondente è EN 60947-7-1che viene pubblicata come norma armonizzata del CENELEC e adottata dagli Stati membri dell'UE.

Documentazione e tracciabilità a fini di audit

La documentazione è il fondamento della garanzia di qualità dell'installazione dei morsetti. Per ogni installazione, il pacchetto di documentazione deve includere il modello e il numero di serie del morsetto, il certificato di calibrazione dell'utensile dinamometrico, il valore di coppia applicato a ciascun morsetto, il nome dell'installatore e la data di certificazione e la cronologia dei serraggi a ogni intervallo di manutenzione. Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) pubblica il quadro normativo internazionale per la documentazione degli impianti elettrici e le relative adozioni nazionali (come le norme britanniche BS 7671 IET Wiring Regulations o quelle statunitensi NEC) forniscono ulteriori requisiti regionali.

La documentazione attesta che l'installazione è stata eseguita correttamente e costituisce la base per la richiesta di garanzia in caso di guasto. Per i clienti OEM, la documentazione supporta anche la certificazione normativa del quadro o del sistema completo e rappresenta la documentazione che l'ente di certificazione esaminerà durante un audit di sorveglianza.

J-Guang fornisce ogni modello di morsettiera con una scheda tecnica che elenca la coppia nominale, l'intervallo di sezione del conduttore, la lunghezza di spelatura, la dimensione della punta dell'utensile e i tipi di filo applicabili. La scheda tecnica è disponibile anche in formato PDF sulla pagina del prodotto J-Guang. Per i clienti OEM, J-Guang può anche fornire schede tecniche personalizzate con il codice articolo e il logo dell'OEM, e possiamo prestampare il valore di coppia sull'alloggiamento della morsettiera per una facile consultazione sul campo.

Risorse correlate

Per i lettori che desiderano approfondire l'argomento, le seguenti risorse del produttore forniscono ulteriori specifiche, note applicative e dati di catalogo prodotto:

• nbjge.com
• nbjge.com//pct-211-din-rail-push-in-wire-terminal-block-conn
• nbjge.com//products