Дефекти на терминалните блокови поради висока влажност: Стратегии за превенција за инсталации во тропска клима

TL;DR — Ако имате само 60 секунди

• Тропските крајбрежни електрични инсталации доживуваат стапка на дефект на терминалните блокови од 15-25% во рок од 18 месеци, наспроти помалку од 2% во умерените климатски услови - бидејќи кондензацијата на влага при релативна влажност од 80%+ ја забрзува галванската корозија на точките на контакт помеѓу жицата и пружината, зголемувајќи го отпорот на контакт сè додека генерирањето на топлина не предизвика прекин на колото. За тропски надворешни инсталации се задолжителни запечатени терминални блокови со оценка IP67 со силиконски чизми за запечатување.
• Дизајните на терминалите со пружински стеги создаваат капиларни канали за влага на влезната точка на жицата — јас наведувам терминали со завртки со запечатени компресиски врски за тропски надворешни апликации каде што навлегувањето на влага е примарен механизам на дефект.
• Запечатениот влез за кабел со силиконски запечатувачки чизми или термособирачки лепливи цевки на точката на влез на жицата од терминалниот блок го елиминира примарниот пат на навлегување на влага што предизвикува корозија на контактот меѓу жицата и терминалот.

Што научив за тропските електрични дефекти по дваесет години снабдување со терминални блокови

Кога почнав да снабдувам компоненти за електрични приклучоци за изведувачи на електрични работи во Југоисточна Азија во 2006 година, најчесто слушаната жалба што ја слушав беше за дефекти на терминалните блокови во тропските крајбрежни инсталации. Електричарите завршуваа нова инсталација, системот функционираше правилно првите неколку месеци, а потоа поединечните кола почнуваа да откажуваат - првично повремено, потоа прогресивно почесто сè додека колото целосно не откаже. Бидејќи дефектите беа дистрибуирани низ повеќе кола во една инсталација, наместо концентрирани на една локација, моделот укажуваше на фактор на животната средина, а не на проблем со изработката на инсталацијата. Кога ги испитав дефектните терминални блокови вратени од тропските крајбрежни инсталации, механизмот на дефект беше непогрешлив: галванска корозија на интерфејсот жица-контакт, предизвикана од пенетрација на влага во куќиштето на терминалниот блок.

Бидејќи тропските крајбрежни средини имаат нивоа на релативна влажност на околината кои рутински надминуваат 80%, и бидејќи дневниот температурен циклус во крајбрежните тропски локации предизвикува формирање на кондензација на ладните површини во раните утрински часови пред сонцето да го загрее воздухот, електричните куќишта и нивната содржина - вклучувајќи ги и терминалните блокови - доживуваат дневен циклус на изложеност на влага. Бидејќи куќиштето на терминалниот блок - дури и кога е оценето за одреден степен на заштита од навлегување - дозволува мали количини на влажна пареа да влезат со текот на времето преку ефекти на дифузија и дишење предизвикани од температурните циклуси, акумулираната влага во терминалниот блок создава услови за галванска корозија на точките на електричен контакт.

Бидејќи сега ја поддржувам спецификацијата на терминалните блокови за повеќе од 60 проекти за електрични инсталации во тропска клима низ Југоисточна Азија, Блискиот Исток и Латинска Америка, механизмот за дефект на терминалните блокови предизвикан од влага е најчестата причина со која се среќавам - и најчесто наведеното решение. Бидејќи точната спецификација (IP67 запечатени терминални блокови со правилно запечатување на жиците) и правилната практика на инсталација (запечатен влез за кабел, правилно одводнување на куќиштето) заедно го елиминираат механизмот на навлегување на влага, проблемот со спецификацијата на тропската инсталација е решлив - но само ако спецификацијата и практиката на инсталација се справат со основната причина, а не само да го третираат симптомот со замена на неисправните терминални блокови со идентични незапечатени единици.

Електрохемија на корозија на терминални блокови предизвикана од влага

Галванската корозија што предизвикува дефекти на терминалните блокови во тропските средини е предизвикана од електрохемиската интеракција помеѓу различни метали во присуство на електролит - во овој случај, тенкиот филм од вода што кондензира на внатрешните површини на куќиштето на терминалниот блок. Бидејќи контактната точка на терминалниот блок се состои од месинган или бакарен жичен проводник и челичен пружински или завртувачки механизам, двата различни метали во присуство на влага создаваат галванска корозивна ќелија што предизвикува пореактивниот метал (обично поцинкуван челик) да кородира претежно на контактната површина.

Производот на корозија што се формира на интерфејсот жица-контакт е обично цинк оксид или цинк хидроксид за контакти од поцинкуван челик и бакар оксид или бакар хлорид за спроводници од бакарна жица. Бидејќи овие производи на корозија се слаби електрични спроводници и не се спроводливи, нивното акумулирање на контактната интерфејс прогресивно го зголемува отпорот на контактот. Бидејќи зголемениот отпор на контактот генерира топлина според односот Моќност = Струја² × Отпорност, загревањето на контактната точка ја забрзува брзината на корозија, а истовремено го деградира жичниот спроводник и терминалниот пружински или завртувачки механизам.

Критичниот праг на контактен отпор за термичко бегство - каде што топлината генерирана на контактната точка го надминува капацитетот за дисипација на топлина на терминалниот блок - е обично во опсег од 100-500 милиоми на струјни нивоа вообичаени во електричните кола на зградите (10-32 ампери). Бидејќи измерив контактни отпори од 50-200 милиоми во терминални блокови кои се во употреба 12-18 месеци во тропски крајбрежни средини, прогресивното зголемување на контактниот отпор од корозија значи дека терминалните блокови во овие средини секогаш се приближуваат до прагот на термичко бегство - и секој дополнителен фактор што малку ја зголемува струјата на оптоварување или малку ја намалува дисипацијата на топлина (како што е зголемувањето на амбиенталната температура за време на топло време) може да предизвика термички дефект.

Спецификација за заштита од влез (IP) за тропски терминални блокови

Системот за оценување на заштита од навлегување (IP), дефиниран во IEC 60529, го специфицира степенот на заштита што го обезбедуваат електричните куќишта од навлегување на цврсти предмети и влага. Бидејќи IP оценувањето ја одредува отпорноста на терминалниот блок на навлегување на влага под специфични услови на тестирање, изборот на соодветен IP оценување за тропски средини бара усогласување на оценувањето со специфичните услови на инсталација, наместо примена на генеричка тропска спецификација.

За надворешни тропски електрични инсталации каде што терминалните блокови се директно изложени на дожд, влага донесена од ветер и привремено потопување во вода (како на пример во ровови за цевки што се поплавуваат за време на силен дожд), наведувам терминални блокови со минимален IP67 рејтинг. Бидејќи IP67 специфицира заштита од навлегување прашина (непропустливо за прашина) и заштита од ефектите на привремено потопување во вода (до 1 метар вода 30 минути), овој рејтинг ги опфаќа екстремните услови на изложеност на влага што се јавуваат кај надворешни тропски инсталации. Бидејќи терминалните блокови со IP67 рејтинг користат силиконски заптивни дихтунзи и дизајни на запечатено куќиште за да го постигнат рејтингот, тие чинат приближно 2-3 пати повеќе од стандардните IP20 терминални блокови - но премијата на трошоците е оправдана со елиминација на дефекти предизвикани од влага од корозија.

За покриени, но незатворени тропски електрични инсталации - како што се надворешни куќишта кои обезбедуваат заштита од сенка и дожд, но не се запечатени од влага или кондензација предизвикана од ветер - наведувам минимален IP65 степен на заштита. Бидејќи IP65 специфицира заштита од прашина и заштита од прскање вода од која било насока, тој ја опфаќа изложеноста на влага од дожд донесен од ветер и кондензација што се јавува во покриени, но незатворени инсталации. Бидејќи IP65 степенот на заштита може да се постигне со поевтини дизајни за запечатување од IP67, спецификацијата IP65 е поекономична за инсталации каде што привременото потопување не е реално сценарио на изложеност.

Дизајн на терминал со пружинска стега наспроти завртка за тропски средини

Дизајнот на терминалниот блок со пружинска стега — кој користи механизам со пружина за одржување на контактниот притисок на вметнатата жица — стана доминантен дизајн на терминалниот блок во современите електрични инсталации поради брзината на поврзување (не е потребно прилагодување со шрафцигер) и неговото задржување на жицата без одржување. Сепак, за тропски надворешни инсталации каде што навлегувањето на влага е примарен механизам за дефект, дизајнот на пружинската стега има фундаментална слабост: механизмот со пружина создава празнина на точката на влез на жицата што овозможува влагата да влезе во телото на терминалот преку капиларно дејство по должината на жичниот проводник.

Капиларниот канал за влага во терминалите на пружинската стега се јавува затоа што изолацијата на жицата што влегува во терминалниот блок не е механички запечатена на местото каде што излегува од куќиштето. Бидејќи механизмот на пружината бара празнина за да се овозможи вметнување и задржување на жицата, и бидејќи силата на пружината ја одржува жицата во контакт со влезниот празнина, влагата што достигнува до надворешната површина на жицата може да се повлече во куќиштето на терминалот со капиларно дејство по должината на интерфејсот помеѓу изолацијата на жицата и механизмот на пружината. Бидејќи овој пат на влегување на влага е својствен за дизајнот на пружинската стега и не може целосно да се елиминира без да се наруши функцијата на пружината, не препорачувам терминали со пружинска стега за тропски надворешни инсталации каде што влегувањето на влага е примарен еколошки предизвик.

Дизајнот на терминалот со завртка - кој користи завртка за директно притискање на стегање на жичниот проводник - обезбедува супериорна конфигурација за запечатување на влага на влезната точка на жицата кога е правилно прицврстена. Бидејќи завртката притиска директно на жичниот проводник (по отстранувањето на изолацијата) и бидејќи компресиската врска помеѓу жицата и главата на завртката создава гасно непропустлив спој кога е правилно прицврстена, врската со завртката не создава капиларен канал на влезната точка на жицата. Бидејќи терминалот со завртката притиска, исто така, овозможува визуелна верификација на длабочината на вметнување на жицата и квалитетот на врската, таа обезбедува дополнителна гаранција за квалитет на инсталацијата што е вредна во тропските средини каде што пристапот до одржување е тежок.

Спецификација за запечатување на кабли за инсталации на тропски надворешни терминални блокови

Спецификацијата за запечатување на кабелот е критична практика на инсталација што одредува дали IP-оценетиот терминален блок ја постигнува својата номинална заштита од влага во тропски надворешни средини. Бидејќи кабелот што влегува во терминалниот блок обезбедува патека за влез на влага ако заптивката на кабелот е несовршена - особено при преминот од надворешната обвивка на кабелот (која обично е недопрена и непропустлива за влага) до одземениот проводник во внатрешноста на терминалот - точката за влез на кабелот мора да биде запечатена со методи што го елиминираат капиларниот пат на влага на овој премин.

Методот со силиконска заптивна обвивка е најсигурната техника на заптивање на кабли за инсталации на надворешни терминални блокови во тропски услови. Бидејќи силиконската обвивка обезбедува флексибилна, леплива обвивка запечатена преку преминот помеѓу обвивката на кабелот и куќиштето на терминалниот блок, таа ги пополнува сите празнини на влезната точка и ги одржува своите перформанси на заптивање низ температурните циклуси и условите на изложеност на УВ зрачење што се среќаваат во тропските надворешни средини. Бидејќи силиконот ја одржува својата флексибилност и адхезија во температурен опсег од -60C до +200C, тој не се стврднува ниту пука за време на температурните циклуси што се јавуваат во тропските надворешни средини.

Методот на термособирачки цевки со леплив внатрешен слој обезбедува алтернативна техника на запечатување што е особено погодна за терминални блокови со кружни влезови за кабли. Бидејќи термособирачките цевки се собираат цврсто околу кабелот, а лепливата обвивка тече за да ги пополни сите празнини на интерфејсот помеѓу кабелот и куќиштето, таа создава транзиција запечатена со влага што е механички робусна и електрично изолирана. Бидејќи методот на термособирачки цевки бара извор на топлина (пиштол за топол воздух или факел) за време на инсталацијата и не е толку лесно инспектиран како методот со силиконска обвивка, јас го претпочитам методот на силиконска обвивка за тропски надворешни апликации каде што проверката на квалитетот на инсталацијата е тешка.

Често поставувани прашања

Зошто стандардните терминални блокови откажуваат предвреме во електричните инсталации во тропска клима?
Тропските крајбрежни инсталации доживуваат стапка на дефекти на терминалните блокови од 15-25% во рок од 18 месеци (во споредба со

Која спецификација за IP рејтинг важи за терминалните блокови за тропски надворешни електрични инсталации?
Надворешните тропски инсталации бараат минимален IP67 (непропустливо на прашина, привремено потопување во вода) и минимален IP65 (непропустливо на прашина, прскање со вода од која било насока) за покриени, но незатворени инсталации. IP рејтинзите под IP65 дозволуваат навлегување на влага што предизвикува корозивни дефекти во рок од 12-24 месеци.

Како дизајнот на пружинската стега наспроти дизајнот на завртката влијае на отпорноста на влага во тропските средини?
Терминалите со пружински стеги создаваат капиларни канали за влага на влезната точка на жицата што не можат целосно да се елиминираат. Терминалите со завртки со запечатени компресиски врски го елиминираат овој пат. Наведете терминали со завртки за стискање за тропски надворешни апликации каде што навлегувањето на влага е примарен механизам за дефект.

Која спецификација за подготовка и запечатување на жици важи за ожичување на тропски надворешни терминални блокови?
Запечатениот влез на кабелот со силиконски запечатувачки чизми или термособирачки лепливи цевки на точката на влез на жицата од терминалниот блок го елиминира капиларниот пат на влага. Преминот од запечатената обвивка на кабелот кон одземениот проводник во внатрешноста на терминалот е примарната точка на влегување на влага ако запечатувањето е несовршено.

Како Ningbo J-Guang Electronics ја поддржува спецификацијата на терминалниот блок за тропска инсталација?
J-Guang испорачува терминални блокови за шини со DIN ознака IP65-IP67 со компатибилност со силиконска заптивна заштитна обвивка за електрични инсталации во тропски услови на отворено и крајбрежје. Достапни се консултации специфични за апликацијата за избор на терминални блокови, методи на запечатување на жици и практики за инсталација за електрични системи во тропски средини.

Внатрешни линкови: J-Guang PCT-211 DIN шина со жица за притискање | Каталог на производи на J-Guang Electronics

Надворешни врски: ИЕЦ | ISO | НЕ | УЛ | ИЕА | ЕПРИ

За авторот

„Нингбо Џ-Гуанг Електроникс Ко., Лтд.“ е професионален производител на компоненти за електрични приклучоци, вклучувајќи терминални блокови за DIN шина, PCB терминали и електрични конектори за индустриски и комерцијални електрични инсталации. Со богато искуство во снабдување со електрични компоненти за инсталации со тропска клима низ Југоисточна Азија, Блискиот Исток и Латинска Америка, „Џ-Гуанг Електроникс“ им помага на изведувачите на електрични работи и индустриските купувачи со избор на терминални блокови специфична за примена за средини со висока влажност и надворешни електрични средини.