¿Cuáles son las tres necesidades clave de rendimiento de los conectores HVAC/ambientes hostiles?

Por Jeff Shepard | 15 de mayo de 2023

Los conectores son conjuntos complejos cuyo rendimiento se basa en las interacciones de los materiales con factores eléctricos, mecánicos y ambientales. Se requieren pruebas exhaustivas para garantizar un rendimiento adecuado y se han desarrollado numerosos estándares de la industria para ese propósito.

Esta pregunta frecuente revisa 13 pruebas en tres indicadores clave de rendimiento para conectores, incluidas consideraciones eléctricas, mecánicas y ambientales para conectores utilizados en sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado (HVAC) y otros entornos hostiles. Algunos aspectos de las pruebas de materiales para conectores se analizan en las preguntas frecuentes sobre "¿Cuál es la diferencia entre las pruebas de llama de aguja y de hilo incandescente?"

Las pruebas son la piedra angular para cuantificar el rendimiento de los conectores en entornos desafiantes. Tres áreas clave son:

Pruebas eléctricas: el impacto de la alta corriente y el aumento de la temperatura plantea desafíos para los componentes. Las pruebas deben evaluar la resistencia del aislamiento húmedo, el transporte de corriente, la resistencia a impulsos, la resistencia de contacto y otros factores.

Pruebas mecánicas: pruebas de flexión, extracción de conductores, impacto en frío, protección contra contacto y resistencia de contacto de bajo nivel son varias de las consideraciones mecánicas básicas.

Pruebas ambientales: grado de protección, vibración, humedad, corrosión y choque térmico, incluida la prueba de vida altamente acelerada (HALT) y la prueba de pantalla de tensión altamente acelerada (HASS).

Ya sea que las pruebas se realicen internamente o en un laboratorio independiente, se deben cumplir los requisitos de ISO/IEC 17025, Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de prueba y calibración. La acreditación es obligatoria para las pruebas realizadas como parte del cumplimiento normativo. La necesidad de acreditación se aplica a todo tipo de pruebas, incluidas las eléctricas, mecánicas, ambientales, etc.

Rendimiento eléctrico Las pruebas de rendimiento eléctrico son un área amplia y pueden incluir una amplia gama de pruebas, algunas de las cuales se analizan con más detalle a continuación. Las pruebas representativas incluyen:

La resistencia de contacto es una especificación básica de rendimiento del conector. La resistividad a granel, o resistencia intrínseca, describe la resistencia de un material de un tamaño y área determinados. La resistencia de contacto, por otro lado, describe la resistencia experimentada cuando dos conductores entran en contacto (Figura 1 ). IEC-60352-5 requiere que la prueba de resistencia de contacto se realice utilizando el método de nivel de milivoltios especificado por IEC 60512-2-1. La resistencia de contacto es un fenómeno complejo y se ve afectada por la constricción, la resistencia de la película y la relajación de la tensión. La constricción describe el estrechamiento de la verdadera superficie de contacto cuando dos materiales se encuentran. La resistencia de la película es la resistencia creada por material resistivo no deseado (película) en la superficie del contacto. La deformación del contacto puede ocurrir con el tiempo cambiando la forma del contacto como resultado de la relajación de la tensión.

La capacidad de carga de corriente debe medirse de acuerdo con IEC 60512‑5‑2. La capacidad de carga de corriente está limitada por las partes aislantes de la carcasa del conector y las propiedades térmicas de los materiales de contacto. Depende de la temperatura ambiente y del autocalentamiento de los contactos. Las pruebas cuantifican la capacidad de carga frente a la temperatura ambiente.

La prueba de tensión soportada de impulso debe realizarse de acuerdo con IEC 60664‑1. Esta es una prueba indirecta de que el diseño tiene suficientes distancias de fuga y espacio libre para un uso seguro. La magnitud de la tensión de prueba se basa en la tensión transitoria nominal del conector. La prueba utiliza tres picos de tensión (1,2/50 µs) por polaridad. Para pasar, debe haber cero chispas.

La prueba de resistencia de aislamiento húmedo como se describe en UL 1703 y UL 27 es una prueba importante para los conectores que se utilizan en aplicaciones al aire libre, como algunos sistemas industriales y HVAC. El estándar requiere que estos conectores puedan soportar el viento y el clima por hasta 25 años. La prueba de resistencia de aislamiento húmedo proporciona una medida cuantitativa del rendimiento del aislamiento. La realización de la prueba en una solución acuosa todavía conductora permite la identificación de cambios en los espacios libres de aire y las distancias de fuga que pueden ser causados ​​por grietas finas y otras fuentes difíciles de identificar.

Rendimiento mecánico Las pruebas de rendimiento mecánico son otra área amplia que incluye una variedad de pruebas, algunas de las cuales se analizan con más detalle a continuación. Las pruebas representativas incluyen:

La prueba de extracción del conductor, de acuerdo con IEC 60998‑2‑1, aplica una carga de tracción especificada en el punto terminal durante un minuto y el conductor debe mantenerse en su posición sin dañarlo. Esta prueba se realiza después de la prueba de flexión (descrita a continuación) y es un requisito más estricto.

La prueba de impacto en frío como se describe en UL 746C, 57/UL 1703, 30. Se realiza después de almacenar los conectores a probar a -35 °C. La prueba consiste en dejar caer un peso de prueba sobre el conector con una energía de impacto definida. Esta prueba puede hacer que cambien las distancias de fuga y de espacio libre en el conector bajo prueba; como resultado, se debe realizar una prueba de distancias de fuga y de espacio libre después de la prueba de impacto en frío.

La prueba de flexión, o prueba de rotación, se detalla en IEC 60999‑1. Un conductor se une a un conector fijo verticalmente y un peso de prueba determinado por la sección transversal del conector se une al extremo opuesto del conductor. El conductor se alimenta a través de un orificio circular de 37,5 mm en un disco giratorio que gira sobre su eje horizontal 135 veces (Figura 2 ). Después de la prueba, el contacto debe pasar la prueba de extracción IEC 60998-2-1.

Las pruebas de protección a prueba de contacto de acuerdo con IEC 60529 garantizan que el diseño del conector proporcione un alto nivel de seguridad de los voltajes activos a los técnicos cuando el equipo está siendo reparado o mantenido. La prueba utiliza una sonda o bola de prueba que se coloca en cada abertura del conector con una fuerza específica.

Rendimiento ambiental La prueba de desempeño ambiental es un área importante de prueba para sistemas como HVAC o equipos industriales que pueden usarse al aire libre o en entornos hostiles. Cinco de esas pruebas se analizan con más detalle a continuación. Las pruebas representativas incluyen:

La prueba de corrosión se define en IEC 6988. Se requieren conexiones herméticas al gas para pasar esta prueba sin corrosión y con baja resistencia de contacto cuando se exponen a niebla salina y otros materiales agresivos. La prueba de Kesternich implica la exposición a una atmósfera de óxido de azufre a una temperatura ambiente de +40°C. Después de un período de secado posterior, se realiza una inspección visual y se mide la resistencia de contacto.

La prueba de grado de protección de acuerdo con DIN 40050‑9/60529 mide el nivel de protección de entrada (IP) del conector al probar su rendimiento cuando se expone al agua, incluidos los aerosoles de inmersión y de alta presión, y partículas de varios tamaños, incluido el polvo fino. .

La prueba de humedad se lleva a cabo en combinación con otras pruebas de calificación que incluyen acoplamiento y desacoplamiento, resistencia de circuito de bajo nivel (LLCR) y resistencia de aislamiento/voltaje de trabajo dieléctrico (IR/DWV). La prueba de humedad generalmente se realiza en una cámara de prueba especialmente diseñada (figura 3 ). Expone el juego de conectores acoplados a un rango variable de temperaturas, de 25 a 65 °C, con un rango de humedad de 90 % a 98 % de HR durante 10 días. Para pasar la prueba de humedad, el conector debe pasar las pruebas de conexión/desconexión, LLCR e IR/DWV después del ciclo de humedad y temperatura.

La prueba de choque de temperatura definida en IEC 60512‑11‑4, la prueba 11d es importante para aplicaciones industriales y sistemas HVAC. Para simular cambios rápidos de temperatura, a menudo se usa una prueba de dos cámaras. El conector bajo prueba se mueve entre dos cámaras, una en el límite inferior de temperatura y la otra en el límite superior de temperatura, en unos pocos segundos, permaneciendo en la segunda cámara durante 45 minutos. Para pasar la prueba, la funcionalidad general del conector debe estar intacta.

Las pruebas de vibración incluyen vibraciones armónicas y sinusoidales como se define en IEC 60068‑2‑6. Se aplican varias combinaciones de vibraciones al conector a lo largo de los tres ejes para simular fuerzas de oscilación, pulsación o rotación. Las frecuencias de vibración típicas oscilan entre 10 y 2000 Hz y se aplican sucesivamente a una velocidad de una octava por minuto. Para pasar la prueba, la funcionalidad del conector debe estar intacta.

Resumen Las pruebas son importantes para garantizar el funcionamiento fiable y seguro de los conectores en entornos y aplicaciones exigentes, como los sistemas HVAC. Los parámetros eléctricos, las especificaciones mecánicas y la tolerancia ambiental son factores clave en el rendimiento del conector. Acreditación según ISO/IEC 17025, que detalla los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de prueba y calibración, y es una consideración importante cuando la prueba se realiza como parte de un programa de cumplimiento normativo.

ReferenciasISO/IEC 17025 Laboratorios de ensayo y calibración, Organización Internacional de Normalización.Pruebas mecánicas para conectores y carcasas de electrónica, Phoenix Contact.Pruebas en entornos severos para conectores, Samtec.Comprensión de la resistencia de contacto del conector, tecnología ATL.