Úloha č.4 PŘIPOJOVÁNÍ VODIČŮ 1.OBJASNĚNÍ PROBLEMATIKY. Shrneme-li uvedené poznatky, můžeme kovové spoje v elektrických obvodech rozdělit takto:

Transkript

1 1.OBJASNĚNÍ PROBLEMATIKY 1.1. Rozdělení spojů Úloha č.4 PŘIPOJOVÁNÍ VODIČŮ Elektrický obvod je ve své podstatě a z teoretického pohledu velmi jednoduchý objekt. Zdroj, spotřebič a ekvipotenciální propojení mezi nimi. V rámci tohoto cvičení bude naše pozornost zaměřena. na body, v nichž jsou kovové vodiče, zajišťující ono ekvipotenciální propojení, připojené ke spotřebiči či zdroji, nebo v nichž jsou kratší úseky delšího vedení vzájemně spojeny. Máme na mysli mechanický a tím též elektrický spoj dvou kovových častí, z nichž alespoň jednu tvoří vodič vedení. Tyto spoje svými vlastnostmi značně ovlivňují kvalitu, spolehlivost a životnost elektrického obvodu, i když v jednoduchém teoretickém např.spolehlivostním modelu se s tím vůbec nepočítá. To je jeden z důležitých rozdílů mezi teoretickým a praktickým pohledem na elektrický obvod. Spotřebič není zpravidla připojen ke zdroji natrvalo, ale může být v libovolný okamžik odpojen a opět připojen. Mezi něj a zdroj je vřazován přístroj (vypínač, stykač,jistič, odpojovač apod.), který tuto činnost zajistí. Spojení či rozpojení obvodu je pak realizováno kovovými částmi, zvanými elektrické kontakty, které tvoří samostatnou kapitolu problematiky elektrických přístrojů. Jsou navrženy tak, aby zajišťovaly snadné, rychlé a mnohonásobně opakovatelné spojení a rozpojení elektrického obvodu. To je jejich funkční poslání. Takové spoje nemáme v rámci této úlohy na mysli. Zcela opačným případem jsou spoje nerozebíratelné. Vzniknou pájením (měkkým, tvrdým), svařováním nebo lisováním za studena (dnes preferovaným a stale rozšiřovaným), případně snýtováním. Takto je proveden např. spoj mezi koncem vodiče a kabelovým okem, mechanicky pevný spoj dvou dílčích častí vedení (třeba podzemního kabelu) nebo spoj mezi fázovými cívkami vinutí elektrického stroje spod. Třetí skupinou spojů, velmi pestrou a obsáhlou, jsou spoje rozebíratelné. Jejich hlavním posláním je zajistit kvalitní a trvalé propojení obvodu, přičemž mohou být snadno a nedestruktivně rozpojeny a znovu obnoveny. Ve srovnaní s kontakty elektrických spínačů se ovšem nepředpokládá časté a mžikové spojovaní a rozpojovaní a ani to, že jeden i druhý pochod bude realizován pod napětím. Spoje tohoto typu jsou nejčastější a setkáváme se s nimi zejména v místě připojení nejrůznějších elektrických předmětů. Tak je tomu u rozvaděčů, u bytových a průmyslových rozvodů, u vnitřní elektrické instalace strojů a vozidel atd. Konečně i výše zmíněné vypínače a stykače, jakož i všechny jistící prvky, jsou připojované tímto způsobem. Této skupině spojů se budeme věnovat podrobněji. Shrneme-li uvedené poznatky, můžeme kovové spoje v elektrických obvodech rozdělit takto:

2 Pozn. Jsme si vědomi, že spojení či rozpojení elektrického obvodu zajišťují často také polovodičové spínací prvky. Ty ovšem nebyly začleněny do uvedeného přehledu jen proto, že se u nich nejedná o styk dvou kovů, což má rozhodující praktický význam Připojovací prvky pro rozebíratelné spoje Podstata všech rozpojitelných spojů je velmi jednoduchá. Kovové části jsou udržovány ve vzájemném mechanickém styku a tím též elektrickém kontaktu vnějším tlakem. Ten je vždy vyvozen nějakým pružným prvkem. Aby ovšem tlak mezi spojujícími se částmi mohl vzniknout a mohl být trvale udržován, musí se tyto části nacházet uvnitř nějaké objímky, která potřebné sevření umožní. Takové objímce říkáme nejčastěji svorka. Umožňuje připojit vodič k elektrickému přístroji nebo propojit dva či více vodičů mezi sebou. Její konstrukční řešení je rozmanité a určuje i samotné rozdělení rozebíratelných spojů. Připojovacími jednotkami jsou: - šroubové svorky, - bezšroubové svorky, - upínací jednotky prorážející izolaci, - nasunovací svorky, - ploché násuvné spoje Šroubové svorky Jsou stále velmi rozšířeným připojovacím zařízením, mají největší rozsah pokud jde o velikost připojovaného vodiče, a tím i rozsah proudový. Dosud jsou to hlavně svorky šroubové, kterými se připojují pomocí kabelových ok a vodivých pásů nevýkonnější energetická zařízení. Podle konstrukce je můžeme rozdělit do těchto podskupin:

3 Zdířkové svorky (obr.1) Vodič se nachází v dutině klasické objímky, je stlačován dříkem šroubu přímo nebo prostřednictvím mezilehlé části. Obr.l. Zdířkové svorky. V-prostor pro vodič, 1-část přístroje s vybráním pro svorku, 2- pevná část, 3-upevňovací objímka. Hlavičkové svorky (obr.2) Tlak na vodič je vyvozen hlavou šroubu bud' přímo, nebo prostřednictvím mezilehlé části, kterou může být podložka, příložka nebo díl zabraňující vysmeknutí vodiče. Obr.2. Hlavičkové svorky. V-prostor pro vodič, 1-pevná (základní) část svorky, 2-podložka nebo příložka, 3-díl zabraňující vysmeknutí vodiče.

4 Svorníkové svorky (obr.3) Od hlavičkových svorek se liší tím, že funkci šroubu zde zastává svorník a tlak na vodič je vyvozován maticí. Tlak může být přenášen přímo, je-li matice vhodně tvarově přizpůsobena, nebo prostřednictvím podložky, příložky či dílu, který zabraňuje vysmeknutí vodiče. Obr.3. Svorníkové svorky. V-prostor pro vodič, 1-pevná část, 2-podložka nebo příložka, 3-díl zabraňující vysmeknutí vodiče, 4-svorník. Plášťové svorky (obr.4) Sestávají ze svorníku poměrně velkého průměru a vnější matice, která je často jednostranně uzavřena, může však být i průchozí. Svorník je proříznut za účelem uložení vodiče. Tlak na vodič vytváří matice ponejvíce ve svém středu prostřednictvím vloženého kovového dílu. Tlak může být vyvozen i plochou jejího vnějšího mezikruží. Obr.4. Plášťové svorky. V-prostor pro vodič, 1-pevná část, 2-uzavřená plášťová matice, 3- vnitřní tlačný díl, 4-část přístroje s vybráním pro svorku, 5-průchozí plášťová matice. Příložkové svorky (obr.5) Vodič je svírán mezi pevnou částí svorky a příložkou pomocí dvou nebo více šroubů či svorníků s maticemi. Obr.5. Příložkové svorky. V- prostor pro vodič, 1-příložka, - pevná část, 3-šroub nebo svorník. Sevření kabelových ok a pásů (obr.6) Jedná se o klasická spojení dvou plochých částí šroubem nebo svorníkem. V případě pásů může být šroubů (svorníků) více. Materiálem pásu bývá často hliník. U těchto spojů je nezbytné

5 použít pružnou podložku, pod kterou je třeba ještě umístit běžnou podložku tuhou. Pásy spojené přeplátováním tvoří rozebíratelný spoji v obvodech s největšími proudy. Obr.6. Šroubové spojení kabelového oka nebo pásu s pásem. 1-pevná část, 2-kabelové oko nebo pás, 3-pružná podložka, 4-svorník Bezšroubové svorky Umožňují odpojitelné připojení vodičů a jejich upevnění jinými prostředky než jsou šrouby nebo matice. Přitom stačí konce vodičů pouze odizolovat, s jejich zvláštní úpravou se nepočítá. Svorka musí být konstrukčně navržena tak, aby odpojení vodiče nebylo možné jeho pouhým vytažením. Je dovoleno použít univerzálního nástroje nebo vhodného zařízení, které je součástí svorky k jejímu uvolnění při zasouvání nebo vytahování vodiče. Tři základní principy konstrukce těchto svorek zachycuje obr.7. Obr.7. Příklady konstrukčního řešení bezšroubových svorek: a) s nepřímým tlakem, b) s přímým tlakem, c) s uvolňovacím prvkem Upínací jednotky prorážející izolaci (Obr.8) Toto připojovací zařízení, označované IPCD (insulation piercing connecting devices), umožňuje připojit izolované neupravené vodiče tím, že prorazí, prořízne či jinak znehodnotí funkci izolace v místě kontaktu s vodičem. Podle provedení může být připojen jeden nebo i více vodičů.

6 Obr.8. Příklad upínací jednotky prorážející izolaci. 1-tělo svorky 2-spojovací kovový můstek, Jednotky IPCD mají také rozdílné provedení podle toho, kolik vodičů mohou připojit, jaké typy vodičů to mohou být (plné, slaněné, ohebné) a o jakou izolaci vodiče se jedná. Jedno konstrukční řešení vhodné pro silnoproudé spoje zachycuje obr Nasunovací svorky Jsou určeny k vzájemnému spojení dvou nebo více měděných vodičů o průměru 0,5 m 2 až 16 mm 2, přičemž celkový průřez spojených vodičů může být max. 35 mm 2. Používají se v obvodech s napětím do 1000 V st a rozpojitelný spoj vzniká tím, že se na odizolované konce vodičů svorka nasouvá, lépe řečeno natáčí šroubovitým pohybem. Z toho plyne i označení TOCD (twist-on connecting device). Na konce vodičů se svorka natáčí většinou ručně. Konstrukce svorky je zřejmá z obr.9. Izolační těleso ve tvaru dutého komolého kuželu má na plášti vnitřní kuželovité dutiny vytvořenou šroubovitou drážku, která se uplatňuje při natáčení svorky na konce vodičů. Ty se vzájemně zkrucují a současně se svým vnějším obvodem zařezávají do drážky a vnikají tak do svorky, podobně jako šroub do matice. Při vhodné délce odizolovaných konců vodičů vnikne do spodní rozšířené části svorky i začátek izolace vodičů, čímž je vyloučena možnost dotknout se obnažených konců. Za účelem lepšího vnikáni vodičů a jejich dokonalého propojení je uvnitř svorky ještě kovové pero. Vzdáleně připomíná ocelovou pružinu, je ovšem vytvořeno z drátu čtvercového profilu, takže dobře zapadá do drážky svorky. Svou vnitřní hranou se pak zařezává do vodičů a zlepšuje jejich spojení. Obr.9. Nasunovací svorka včetně spojených vodičů. 1- tvrdý termoplastický plášť, 2-kovové pero, 3- hluboká vstupní část s vnitřním otvorem, 4-vnitřní závit na vstupu do svorky

7 Ploché násuvné spoje Pojmem plochý násuvný spoj se označuje sestava tvořená pružnou kovovou dutinkou a plochým tuhým kolíkem (obr.10), který lze do dutinky zasunout. Tím vznikne trvalé mechanické a elektrické spojení mezi vnitřními plochami dutinky a vnějšími plochami kolíku, jak je patrné z obr. l l. Při vytažení kolíku je spoj rozpojen. Aby ovšem nežádoucí rozpojení nenastalo např. jen tahem vodiče, je násuvný spoj vybaven zarážkou, která zajišťuje vzájemnou polohu obou součástek při jejich úplném zasunutí. Jde o vyhloubení, důlek nebo otvor v kolíku, do něhož zapadá výstupek na dutince. Obr.10. Konstrukční řešení kolíku a dutinky plochého násuvného spoje. w jmenovitá šířka kolíku, 1- lůžko pro zalisování jádra vodiče, 2-praporky pro uchopení vodiče vně izolace. Důležitým průvodním znakem násuvného spoje je způsob připojení vodiče. Jedná se o lisovaný spoj (též zamačkávaný nebo svíraný), vytvořený tlakem pomocí speciálních lisovacích kleští, jinak řečeno též zamačkávacích či krimpovacích kleští. Spojení vodiče se součástkou nastává v lůžku pro vodič, které se nachází mezi dvěma křidélky (obr. 10). Ty se při lisování ohnou a těsně přimáčknou k odizolovanému konci vodiče. Vodič je pak sevřen ve vytvořené tuhé kovové objímce.vzniká pevný nerozpojitelný spoj, k čemuž významně přispívá rýhování lůžka pro vodič. Během zamačkávání vodiče do lůžka jsou totiž jednotlivé drátky, případně vnější vrstvy vodivé žíly zatlačeny do rýh, takže vzrůst odolnosti proti vytažení vodiče je zajištěn. Dutinky a kolíky jsou většinou určené pro spojení s izolovanými vodiči. Proto bývají vybaveny ještě druhým párem praporků, které slouží k obejmutí izolace vodiče. Tím je vlastní lisovaný spoj odlehčen od mechanického tahu. Ploché násuvné spoje (flat quick-connect terminations - FQCT) se rozdělují do čtyř velikostních tříd: 2,8; 4,8; 6,3 a 9,5 mm. Kritériem dělení je velikost kolíku, přesněji řečeno šířka jeho ploché aktivní části v mm. Kolíky mají též definovanou tloušťku, která se šířkou kolíku vytváří tyto kombinace: 2,8x0,5; 2,8x0,8; 4,8x0,5; 4,8x0,8; 6,3x0,8; 9,5x1,2 mm. V rámci každé z těchto tříd jsou vyráběny dutinky i kolíky různých typů s ohledem na velikost

8 vodiče, který lze připojit. Souvislost mezi velikostí připojitelných vodičů a šířkou kolíku je podle IEC 1210 zachycena v tab. 1. Je třeba jí rozumnět takto: ne každý díl FQCT, např. o velikosti 6,3 mm, je vhodný pro připojení libovolně silného vodiče (0,5 až 6 mm 2 ), ale vyrábí se takový typ, který zahrnuje možnost připojit vodiče 0,5 mm 2, jiný typ pak zahrnuje možnost připojit vodiče 1,5 mm 2 atd. Většinou každý tento typ umožňuje připojit vodiče dvou až tří sousedních průřezů (např. 1,0 až 2,5 mm 2 ). Poněvadž násuvné spoje jsou celkem univerzálním kontaktním systémem a vyhovují často i požadavkům slaboproudé techniky, vyrábějí se i takové typy FQCT, které umožňují připojovat vodiče již od 0,05 mm 2. Zpravidla se připojují vodiče vícedrátové; u vodičů jednodrátových je připojitelnost omezena průřezem 2,5 mm 2. Přesnou informaci o připojitelnosti vodičů pro ten který typ součástky musí poskytnout vždy výrobce. Tabulka 1. Průřez vodiče (mm 2 ) Jmenovitá šířka kolíku (mm) 0,5 2,8/4,8/6,3 0,75 2,8/4,8/6,3 1,0 2,8/4,8/6,3 1,5 4,8/6,3 2,5 4,8/6,3 4,0 6,3/9,5 6,0 6,3/9,5 Materiálem plochých násuvných spojů je obvykle mosaz a cínová bronz, méně často ocel. Povrch kovů bývá pocínován, poniklován, postříbřen a někdy dokonce i pozlacen. Ocel bývá nejčastěji poniklováná, měděné slitiny nemusí být ochráněny vůbec. Na materiálu a jeho povrchovém zušlechtění závisí použitelná provozní teplota takto: - holá mosaz nebo bronz C - pocínovaná mosaz nebo bronz C - postříbřená mosaz nebo bronz C - poniklovaná ocel C Použití plochých násuvných spojů není omezeno jen na spojení dvou či více vodičů, jak může vyplývat z dosud uvedeného popisu spojovacích dutinek a kolíků. Spíše naopak. Častěji se vyskytují ve funkci připojovací jednotky u nejrůznějších přístrojů a spotřebičů, u nichž je

9 připojovacím bodem právě plochý kolík. Zde se jedná o integrovaný nebo též přístrojový kolík vyráběný v různých tvarech, jak ukazuje obr. 11. Tímto řešením se dnes často nahrazují dříve hojně používané šroubové svorky. Obr.11. Různé tvary přístrojových kolíků. Typy a) až d) obsahují otvor pro šroub, provedení e), f) je určeno pro zapájení do desky plošných spojů. Rozebíratelný spoj, vytvořený dosud popsaným plochým kolíkem a dutinkou, má jistou nevýhodu, která je patrně zřejmá, i když nebyla vyslovena. Není izolován vůči vnějšímu dotyku. Tento nedostatek můžeme odstranit, použijeme-li jednu z těchto třech možností: - převlečnou izolační trubičku, - izolační návleky nebo izolační kryty, - izolované dutinky a kolíky. Obr.12. Ochranné izolační kryty pro násuvný spoj. a) izolační návlek na dutinku resp. kolík, b) izolační kryt na spoj dutinka - kolík První možnost je nejjednodušší a současně nejlevnější a není třeba ji blíže objasňovat. Jako výhodná se jeví trubička smrštitelná. Druhou možnost osvětluje obr.12. Izolační návlek pro dutinku i kolík je v tomto konstrukčním řešení tvarově stejný. Přizpůsobeny jsou jen rozměry obdélníkového profilu tak aby díly mohly být do sebe zasunuty. Na dutinku i kolík se nasouvají zezadu, tzn. že musí být nasunuty na vodič před vytvořením lisovaného spoje. Funkce izolačního krytu je zřejmá z obrázku. Izolované ploché dutinky a kolíky tvoří samostatný soubor výrobků v rámci plochých násuvných spojů. Jejich povrch je zčásti nebo zcela opatřen těsným izolačním pláštěm (vždy s výjimkou plochého nože kolíku), takže při jejich spojení není obnažena žádná kovová část spoje. Zalisováni vodivé žíly do kovového lůžka, jakož i sevření izolace vodiče se realizuje přes izolační plášť součástky. To přináší tyto

10 dvě skutečnosti: materiál izolačního pláště musí vykazovat dobrou tuhost a k vytvoření lisovaného spoje je třeba použít speciální lisovací nářadí. Lisovací kleště pro neizolované násuvné spoje použít nelze Vodiče a nástroje Vodiče V rámci této úlohy máme zájem se zabývat jen takovými rozpojitelnými spoji, které lze realizovat a zkoušet v laboratoři katedry. Je zřejmé, že to mohou být, posuzováno v zorném úhlu celé silnoproudé a rozvodné techniky, jen spoje "nízkoproudové". Nad tímto omezením není třeba truchlit. Spíše naopak. Dostáváme se totiž k pestřejší a zajímavější paletě spojů, s nimiž se v běžném životě i profesní činnosti setkáváme nejčastěji. Z uvedeného omezení plynou tyto skutečnosti: - Používané vodiče jsou měděné. U nás dosud ještě používané A1 vodiče menších průřezů nejsou perspektivní a nebudeme s nimi v této úloze počítat. - Největší průřez vodičů uvažujeme 35 mm 2. Tento rozsah pozůstává z následujících jmenovitých velikostí průřezu: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35 mm 2. - Vodivá žíla má vždy kruhový průřez a podle jejího provedení rozeznáváme vodiče: - tuhé plné (jednodrátové) - tuhé slaněné (vícedrátové, zpravidla sedmidrátové) - ohebné (vícedrátové, složené z většího počtu tenkých drátků). - Izolace vodičů je dimenzovaná na nízké napětí (1000 Vst resp Vss) a bývá většinou celoplastová (nejčastěji z PVC), což je výhodné při jejím odstraňování na koncích vodičů. - Konce vodičů nemusí být upravovány, tzn. propájeny nebo ukončeny kabelovým okem, háčkem, kolíkem příp. zpevněny koncovou dutinkou. Pro zlepšení kvality spoje realizovaného vícedrátovými vodiči pomocí šroubových svorek, zejména svorek zdířkového typu, u nichž dřík šroubu vniká do vodiče, se dobře uplatní žílové koncové trubičky (dutinky), které se na odizolované konce vodičů nalisují tlakem pomocí speciálních kleští. Tím se vodič zpevní, podobně jako při propájení. Při utahování šroubu se pak jednotlivé drátky nemohou rozestupovat a spoj je pevnější. Tyto trubičky se vyrábějí z mědi, jsou většinou pocínované, mají velmi jednoduchý tvar (obr.13) a jsou bud' neizolované, nebo zčásti izolované. Obr.13. Koncová žílové dutinka. a) neizolovaná, b) izolovaná: 1-kovová trubička, 2-izolační kroužek.

11 Nástroje Moderní technologie rozebíratelných spojů v silových obvodech je charakterizovaná těmito znaky: - zaváděním nových připojovacích jednotek (násuvné spoje, TOCD, IPCD), - preferováním lisovaného spoje, - výrazným rozvojem a nasazením speciálních nástrojů, - vývojem a uplatňováním nových materiálů, pomůcek a přípravků, - používáním nových (rychlejších a méně destruktivních) postupů, při odstraňování izolace jednotlivých vodičů i plášťů kabelů. Věnujme nyní pozornost dvěma nejčastěji se vyskytujícím, a tím též nedůležitějším technologickým postupům. Jedná se o odizolování vodičů s plastovou izolací a o spojování vodičů s částmi kontaktního systému lisováním (svíráním či zamačkáváním). V obou případech jsou k dispozici speciální nástroje. Pro odizolování konců vodičů se používají většinou ruční odizolování (stripovací) kleště jednoduchého nebo složitějšího provedení. Kleště jednoduchého provedení mají polokruhovité břity se středovým otvorem, který se zhruba shoduje s průměrem vodivé žíly. Stlačením kleští je tedy izolace radiálně proříznuta bez poškození vodivého jádra a může být odstraněna (stáhnuta) vytažením vodiče z kleští. Zcela běžně bývají kleště vybaveny více břity s různými otvory tak, aby byly použitelné u několika různě silných vodičů. U dokonalejšího provedení kleští je vodič nejdříve čelistmi uchopen, načež je izolace proříznuta a ještě z konce vodiče stažena. Po uvolnění kleští získáme tedy vodič s holým koncem. Kleště mohou mít také zařízení pro nastavení délky odizolování. Ruční odizolování kleště se používají běžně do průřezu vodiče 6 mm 2 a celý rozsah 0,5 až 6 mm 2 může pokrýt jeden nástroj. Nabízeny jsou i kleště pro rozsah 6 až 16 mm 2. Pro silnější vodiče (zhruba od 10 m m 2), jakož i pro pláště kabelů jsou k dispozici odizolování nástroje rozličných konstrukcí. Jednoduchý a často používaný ruční odizolování nástroj je řešen ve tvaru rukojeti, která na jednom svém konci unáší malý vysouvatelný nožík a proti němu vodicí lištu tvaru V. Po uložení vodiče (kabelu) mezi lištu a čepel následuje otáčení rukojetí v rovině kolmé k ose vodiče, čímž čepel, je-li správně nastavena, prořízne radiálně izolaci až těsně k samotnému povrchu vodivé žíly. Potom lze ještě podélným tahem směrem ke konci vodiče izolační plášť podélně rozříznout. Pak je možné izolaci snadno svléknout. Pro produktivní způsob odstraňování izolace z konců vodičů (např. při výrobě kabelových svazků, rozvaděčů

12 apod.) jsou na trhu k dispozici odizolování stroje, které kontinuálně zaváděný vodič odměří, odizolují a odstříhnou. Pokud jde o vytvoření lisovaného spoje vodiče s částí kontaktního systému je situace podstatně komplikovanější i když připojovací rozsah vodičů je v tomto případě většinou omezen průřezem 6 mm 2. Je to dáno těmito skutečnostmi: - kromě zalisování vodiče do lůžka kontaktní části je třeba ještě přimáčknout praporky k izolaci vodiče, - kontaktní systémy, využívající tohoto spojení s vodičem, se vyrábějí v různých velikostech, - v případě násuvných spojů jsou vedle neizolovaných dutinek a kolíků též tyto díly v izolovaném provedení. 2.OVĚŘOVÁNÍ KVALITY ROZEBÍRATELNÝCH SPOJŮ Aby výše popsané prvky a jimi vytvořené spoje obstály v náročné praxi být jejich funkce bezpečná a spolehlivá.to lze posoudit jedině prověřením vlastností,které musí vykazovat.těch je ovšem požehnaně takže není možné se všemi zabývat prakticky v rámci tohoto cvičení.uveďme si alespoň jejich heslovitý přehled. 2.1.Požadované vlastnosti připojovacích jednotek Všeobecně požadované vlastnosti zahrnující všechny skupiny připojovacích jednotek jsou: Značení, připojování vodičů, konstrukce, ochrana před úrazem elektrickým proudem, odolnost proti stárnutí a vlhkosti, izolační odpor a elektrická odolnost, oteplení, odolnost proti teplu a odolnost proti nadměrnému teplu a ohni Ověřování kvality spojů Popíšeme si podrobněji kontrolní měřicí metody, umožňující posoudit kvalitu připojovacích jednotek a jimi vytvořených spojů z hlediska elektrického a mechanického. Vybrané zkoušky patří k nejdůležitějším a jsou časově nenáročné, což je důležité, mají-li být realizovány v laboratorním cvičení. Z důvodů pedagogických budou jednotlivé zkoušky provedeny povětšině s jedním zkoušeným vzorkem a

13 nikoliv s tím předepsaným počtem,uvedeným v normách, který se u jednotlivých připojovacích prvků i jednotlivých zkoušek těchto prvků liší a je většinou vyšší než všeobecně stanovený minimální počet 3. Zkoušky týka jící se připojovacích prvků kromě FQCT Zkouška oteplení Hodnocený spoj, vytvořený definovaným způsobem, se nachází v obvodu, kterým protéká střídavý proud podle tab.2. Tím se teplota spoje zvyšuje, až dosáhne maximální, ustálené hodnoty, jejíž rozdíl s teplotou okolí je žádaná velikost oteplení ϑ. Ustálený stav nastane, nezvýší-li se ϑ o 1 K za hodinu. Teplotu lze měřit jemnými termočlánky, připravenými a umístěnými tak, aby nevznikly nezanedbatelné chyby měření. Teplota spoje i teplota okolí jsou sledovány průběžně. Okolní teplota se musí udržovat v rozmezí (20±5) C resp. (T±2) C podle toho, je-li jmenovitá teplota připojovacího prvku do 40 C nebo vyšší. Vyhovující svorky jsou ty, jejichž části vedoucí proud dosahují ϑ 45 K. Tabulka 2 Jmenov. připojovací průřez v mm 2 0,5 0,75 1,0 1,5 2, Zkušební proud v A ,5 17, Jestliže podstata zkoušky mohla být sdělena jednoduše, s připojením svorek je to složitější. Výjimkou je jen délka připojovacích vodičů. Je bud' 1 m nebo 2 m podle toho, je-li průřez vodiče (daný velikostí svorky) do 10 mm 2 nebo větší. Jinak každý druh připojovací jednotky vyžaduje specifický přístup, odvozený z její konstrukce. Jde např. o různě velké utahovací momenty u různých typů šroubových svorek pro stejný průřez vodiče, o příp. ohledy na typ vodičů (tuhý, ohebný), o počty vodičů, o volbu vhodných průřezů atd. Popisovat tyto specifické požadavky by bylo náročné a málo užitečné. Vhodnějším řešením bude sdělit potřebné údaje, týkající se konkrétní svorky, vybrané k měření, až v laboratoři katedry Měření úbytku napětí Vedle velikosti oteplení je úbytek napětí druhým nedůležitějším kritériem pro hodnocení elektrické kvalit vodičem a připojovací jednotkou. Změřit napětí je velmi jednoduchý, rychlý a přesný úkon. Patrně z tohoto důvodu hodnocení stavu kontaktu po aplikované procedůře teplotních nebo proudových cyklů. Tak je tomu u bezšroubových TOCD. Vystavit spoje periodicky proměnnému působení zvýšené teploty či zvýšeného proudu nebo proměnn současném trvalém zvýšení teploty, má společný důvod. Jde o vytvoření náročných podmínek, při nichž, zásluho roztažnosti použitých materiálů, může nastat např. úbytek sevření vodiče, a tím ztráta elektrické kvality spoje. Nejjednodušší proces, spojený s ohřevem spoje a následným měřením DU, se vyžaduje u bezšroubových svorek. Spojem protéká střídavý proud po dobu 1 h, načež se při jeho nezměněné velikosti zjistí úbytek napětí. Neměl by překročit 15 mv. Velikost proudu stanoví předmětová norma.

14 Zkouška se provede současně se dvěma skupinami stejných svorek, přičemž k jedné z nich se připojí vodiče nejmenšího průřezu, k druhé pak vodiče největšího připojitelného průřezu Kontrola sevření a neporušenosti vodiče v důsledku jeho připojení Připojovací prvky musí být navrženy a vyrobeny tak, aby sevření vodiče bylo trvalé a dostatečné i při jeho vychylování do stran, a to bez jeho nepřiměřeného poškození. Ke kontrole slouží zařízení, uvedené na obr. 14. Vodič o délce (H+75)mm je horním koncem připojen v testované svorce, spodním koncem je provlečen průchodkou a zatížen závažím. Délka H, velikost otvoru průchodky a hmotnost závaží jsou předepsány. Zařízení způsobuje periodické stranové vytáčení vodiče při jeho současném napnutí tíhou závaží. Deska s průchodkou se otáčí v horizontální rovině rychlostí (10±2) min. - 1 po dobu 15 min. V otvoru průchodky musí vodič hladce klouzat, aby při otáčení desky nebyl zkrucován. Zkouška je úspěšná, pokud vodič ze svorky nevyklouzne nebo se v její blízkostí nezlomí (nepřetrhne), příp. se nepoškodí do té míry, že by nemohl být dále použit. Připojovací jednotky s daným jmenovitým připojovacím průřezem je třeba zkoušet s vodiči nejmenšího a největšího připojitelného průřezu. Jedná-li se o šroubovou svorku, musí být utažení šroubu nebo matice provedeno předepsaným kroutícím momentem. TOCD uvádí tab.3. Obr.14.Princip zařízení pro zkoušku sevření a neporušenosti vodiče 1-kontrolovaná svorka, 2-upínací přípravek, 3-otočná deska, 4-průchodka, 5-závaží Kontrola upevnění vodiče Jedná se o zkoušku tahem, jejímž cílem je ověřit, zda svorka dokáže dostatečně pevně a spolehlivě sevřít vodiče těch velikostí, pro které je specifikována. Jedná-li se o svorku šroubovou, je třeba opět dodržet předepsaný utahovací moment. Při zkoušce působíme na vodič plynulou tahovou silou (bez trhání) ve směru jeho osy po dobu 1 minuty. Zkouška je úspěšná, pokud vodič ze svorky nevyklouzne. Velikost síly pro připojovací prvky kromě

15 Tabulka 3 Průřez v mm 2 0,5 0,75 1,0 1,5 2, Síla v tahu v N Zkoušky týkající se plochých násuvných spojů Zkouška oteplení prvků FQCT Podstatu zkoušky lze popsat stejně, jak bylo uvedeno v bodě Rozdílná, a to nižší je velikost proudu, uvedená v tab.4., nižší je též povolená velikost oteplení. Ta je 30 K. Tabulka 4 Průřez v mm 2 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5 4 6 Zkušební proud v A 4 5,5 7, Zaměříme-li se na zkoušení dutinek, musíme začít u zkušební sestavy nakreslené na obr.15.dutinky jsou propojené vodičem největšího připojitelného průřezu o délce 178 mm (7"). Na oba odizolované konce vodiče musí být dutinky nalisovány nejdéle do 1 h po odstranění izolace. Zkušební sestavy dutinek se zapojují do serie a podle norem IEC jich má být šest.při našem skromnějším přístupu vystačíme s jednou sestavou,která bude do obvodu zapojena podle Obr.16.Teplota bude měřena termočlánky umístěnými do oblasti lůžka pro vodič,jak znázorňuje Obr.17. Obr.15. Zkušební sestava dutinek Obr.16. Zapojení zkušební sestavy při zkoušce oteplení. 1-základová deska přípravku, 2-svorníky s oboustrannými kolíky, 3-zkušební sestava dutinek, 4-termočlánky, 5-pomocné sestavy dutinek, 6-přívod ke zdroji proudu

16 Obr.17. Umístění termočlánků. A-oblast jejich kontaktování,1-zkušební kolík,2-dutinka,3-vodič Měření úbytků napětí u prvků FQCT Podle dosud používaných norem ČSN se el. vlastnosti násuvných spojů nehodnotí podle oteplení ϑ, ale podle úbytků napětí U. Přitom způsob provedení zkoušky je v podstatě shodný s výše popsaným způsobem měření ϑ, nebereme-li v úvahu skutečnost, že se úbytek napětí měří až po dvoudenní expozici kontaktů v prostředí solné mlhy. Jinak normalizované sestavy, jejich počet i zapojení, jakož i přípravek s oboustrannými kolíky zůstávají v platnosti. Jen místo termočlánků jsou připojené potenciálové vodiče pro snímání napětí a dutinky jsou propojené vodičem nejmenšího připojitelného průřezu. Schéma pracoviště je na obr.18. Velikost zkušebního proudu je normalizovaná a závisí na jmenovité velikostí násuvného spoje (šířce kolíku) a na rozmezí připojitelného průřezu vodiče.je uvedena v tab.5. Proud je dodáván střídavým zdrojem, jehož napětí naprázdno nesmí přestoupit 6 V. Měřením získáme dva úbytky napětí U 1,(přesněji řečeno U 11 a U 12 ) a úbytek U 2, kde U 1 je úbytek napětí na styku kolík-dutinka, U 2 je součet úbytků napětí na dvou lisovaných spojích dutinky s vodičem a úbytku napětí na vodiči samotném.úbytek na vodiči se zpravidla určí výpočtem pomocí tab.6. Při předepsaném zkušebním proudu by neměl úbytek U, překročit 10 mv a úbytek na obou lisovaných spojích by neměl překročit 20 mv. Jak je z uvedeného jistě zřejmé, má měření úbytků napětí jistou výhodu ve srovnání s měřením ϑ. Umožňuje totiž posoudit odděleně elektrické vlastnosti obou existujících a sériově zapojených spojů.

17 Obr.8. Měření úbytků napětí u plochých násuvných spojů. 1-zkušební sestava dutinek, 2-kolík Velikost spoje Připojitelný průřez vodičů v mm2 Proud v A 2,8 0,25-0,5 2 2,8 0,5-1,0 4 2,8 0,75-1,0 6 6,3 0,5-1,0 4 6,3 0, ,3 1,0-1,5 10 6,3 1,5-2,5 16 6,3 4,0-6,0 25 Tab.5.Velikost proudu při měření U Průřez v mm2 Odpor v mω 0,5 6 0, ,5 2 2,5 1,2 4 0,75 Tab.6.Odpor vodičů délky l = 180 mm Zkouška odolnosti v tahu lisovaného spoje K vytvoření lisovaného spoje dutinky či kolíku s vodičem je třeba použít doporučený typ vodiče a vhodnou velikost lisovacích (zamačkávacích) kleští, nejlépe podle návodu výrobce násuvného spoje. Protože se zkouška týká jen samotného dílu plochého spoje s jádrem vodiče, musí být vyloučena z činnosti ta jeho část, která slouží k zachycení izolace vodiče. U daného typu FQCT je třeba zkoušku realizovat se všemi připojitelnými průřezy vodičů. Provedení samotné zkoušky je velmi jednoduché. Vodič se snažíme vytáhnout ze zalisovaného spoje plynule působící silou, jejíž velikost závisí na průřezu vodiče a je uvedená v tab.7. Síla působí po dobu 1 min. a může být vyvozena strojem na zkoušení pevnosti v tahu, běžně zvaným trhačka. Zkouška je úspěšná, neprojeví-li se mechanické uvolnění spoje. Tabulka 7 Průřez vodiče v mm 2 0,5 0,75 1,0 1,5 2,5 4 6 Tahová síla v N ZADÁNÍ ÚKOLU a) Osvojte si prakticky funkci a použití odizolovacích a štípacích kleští, jakož i momentového utahovacího nástroje a lisovacích kleští pro koncové žílové dutinky.počáteční instrukci provede učitel.

18 b) Připojte ohebný vodič s neupraveným koncem a s koncem opatřeným žílovou dutinkou k vybranému typu šroubové svorky a výsledek porovnejte. c) Proveďte kontrolu upevnění vodiče u vybraného druhu šroubové svorky způsobem popsaným v podkap d) Ověřte elektrickou kvalitu plochých násuvných dutinek měřením úbytků napětí podle e) Realizujte zkoušku odolnosti v tahu vlastnoručně provedeného lisovaného spoje u vybraného typu plochého násuvného kolíku dle bodu f) Proveďte zkoušku oteplení bezšroubové svorky,vyrobené pro připojování tuhých měděných vodičů průřezu 1,5 mm 2.Podmínky zkoušky jsou uvedené v podkap a je třeba je dodržet.průběh oteplení bude zaznamenán na liniovém zapisovači.