Sposoby łączenia kabli i przewodów w instalacjach rozdzielczych
niewymagające użycia drogich narzędzi specjalistycznych
![Przykład złączki zaciskowej w rozdzielnicy nn oraz elementu sprężynowego mocującego przewód [4]](https://www.elektro.info.pl/media/cache/typical_view/data/202602/zlaczka-zaciskowa-w-rozdzielnicy-nn-oraz-element-sprezynowy-mocujacy-przewod.jpg)
Przykład złączki zaciskowej w rozdzielnicy nn oraz elementu sprężynowego mocującego przewód [4]
Każde połączenie dwóch przewodników charakteryzuje się rezystancją zestykową. Rezystancja zestykowa nie ma stałej wartości w czasie ze względu na utlenianie się powierzchni styków, a przyrost jej jest tym większy, im wyższa jest temperatura pracy zestyków. Wraz ze wzrostem temperatury zestyku i grubości warstwy nalotowej wzrasta natężenie pola elektrycznego w warstwie nalotowej, co prowadzi do jej przebicia. Przy dostatecznie dużej grubości warstwy nalotowej przebicie może nie nastąpić i temperatura zestyku może wzrosnąć i przekroczyć dopuszczalne granice, powodując upalenie się połączenia.
W artykule:
|
Przy dostatecznie dużej grubości warstwy nalotowej przebicie może nie nastąpić i temperatura zestyku może wzrosnąć i przekroczyć dopuszczalne granice, powodując upalenie się połączenia.
Zestyki
Każdy aparat pracujący w rozdzielnicach i układach zasilających urządzenia elektryczne ma tor prądowy oraz układ zestykowy. Przepływ prądu ciągłego powoduje nagrzewanie się toru prądowego i zestyków do temperatury, która nie powinna przekraczać wartości dopuszczalnej. W warunkach zwarciowych tory prądowe oraz układy zestykowe podlegają dodatkowemu nagrzewaniu oraz narażeniom elektrodynamicznym wywołanym prądami zwarciowymi [1, 2].
Jednym z najważniejszych parametrów charakteryzujących zestyki jest struktura powierzchni styczności. Ze względu na kształt powierzchni stykowych zestyki można podzielić na punktowe, liniowe i powierzchniowe. Jednak ze względu na rzeczywisty profil powierzchni styczność dwu ciał nigdy nie następuje w jednym punkcie, wzdłuż linii lub jednolitej powierzchni geometrycznej. Dlatego też o zestyku punktowym mówimy, gdy styczność elektryczna odbywa się na powierzchni o bardzo małym promieniu. Zestyk liniowy jest to zestyk, w którym styczność rzeczywista odbywa się na kilku małych powierzchniach ułożonych w przybliżeniu wzdłuż pewnej linii prostej. Natomiast zestyk powierzchniowy jest to zestyk, w którym styczność pozorna następuje na powierzchni wynikającej z geometrycznych wymiarów styków, a styczność rzeczywista – na wielu małych powierzchniach dowolnie usytuowanych w obrębie pozornej powierzchni styczności (profilu powierzchni) [1].
Rezystancja zestykowa jest zmienna w czasie ze względu na utlenianie się powierzchni styków oraz towarzyszący temu zjawisku wzrost temperatury. Rzeczywista powierzchnia styczności jest sumą powierzchni zestyków punktowych. Wielkość rzeczywistej powierzchni styczności zależy od twardości materiału, rodzaju i dokładności obróbki powierzchni oraz wpływu na profil falistości i chropowatości tych powierzchni [1].
Zależnie od wartości siły docisku zestyków, mikropowierzchnie ulegają odkształceniom sprężystym lub plastycznym. W zestykach na prądy znamionowe powyżej kilkuset amperów, z uwagi na wymaganie małej rezystancji, na ogół stosowane są znaczne siły docisku, powodujące odkształcenia plastyczne mikropowierzchni [2]. Rezystancja zestykowa jest podstawowym parametrem charakteryzującym zestyk oraz decyduje o jego obciążalności prądowej ciągłej i zwarciowej dla całego toru prądowego.
Czytaj także: Dlaczego kamery IP tracą obraz po uruchomieniu – najczęstsze błędy konfiguracyjne na etapie rozruchu >>
Złączki listwowe
Często zachodzi potrzeba podłączenia dużej liczby przewodów w mocno ograniczonej przestrzeni rozdzielnicy nn. Wykonywanie prac montażowych w takich warunkach jest bardzo trudne i może szybko doprowadzić do nieprawidłowego okablowania, co z kolei przekłada się na znaczny wzrost kosztów w przypadku awarii.
Zadaniem złączek listwowych jest łatwe połączenie urządzeń elektrycznych z aparaturą w rozdzielnicy. Dzięki nim wszystkie przewody są łatwo identyfikowalne, a eksploatacja urządzeń elektrycznych staje się dużo wygodniejsza, głównie ze względu na pomiary i eksploatację.
W urządzeniach elektrycznych i rozdzielnicach możemy spotkać różne technologie złączek – od połączeń śrubowych po połączenia samozaciskowe i technologie hybrydowe. W ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają różnego typu połączenia ze sprężyną dociskową, które eliminują możliwość niedokręcenia przewodu i praktycznie nie wymagają narzędzi przy montażu [3].
Fot. 1. Przykład złączki zaciskowej w rozdzielnicy nn oraz elementu sprężynowego mocującego przewód [4]
Połączenia śrubowe
W systemie połączeń śrubowych stosowanych w złączkach można spotkać zacisk stalowy lub ze stopu miedzi, z wykorzystaniem toru prądowego ze stopu miedzi. Oba elementy pokryte są powłokami galwanicznymi, zwiększającymi ich odporność na starzenie. Stal daje tu dobre właściwości pod względem mechanicznym. Jej sprężystość, dodatkowo ulepszana obróbką cieplną, pozwala trwale zamocować przewód w zacisku. Siła w postaci dokręcenia śruby dociskowej zostaje przeniesiona na stal, która nie ulega trwałej deformacji, tylko przekazuje ją – dzięki czemu połączenie ma charakter trwały [3, 4].
Połączenia samozaciskowe
Złączki szynowe samozaciskowe należą do najnowocześniejszych mocowań przewodów drutowych i linkowych, mających częste zastosowanie w elektrotechnice. Specjalny samozaciskowy system stosowany w tych złączkach umożliwia łatwy montaż, często bez użycia narzędzi, oraz gwarantuje wysoką jakość połączeń przewodów. Złączki pozwalają na łączenie przewodów o szerokim zakresie przekrojów – najczęściej od 0,8 do 35 mm2, a czasem nawet 95 mm2. Można łączyć przewody wykonane z miedzi: jednodrutowe, wielodrutowe oraz linkowe – ze spojoną końcówką, końcówką kołkową lub zaciśniętą tulejką. Przewód jest dociskany do szyny prądowej za pomocą sprężyny, którą odgina się przy przyłączaniu lub odłączaniu za pomocą wkrętaka, wsuwanego do wykonanego w tym celu otworu w złączce. Występują również rozwiązania typu „push in”, w których nie jest wymagane żadne narzędzie przy montażu, a odizolowany przewód wystarczy włożyć i wcisnąć palcami w złączkę dobraną do jego przekroju. Natomiast w celu demontażu wystarczy nacisnąć przycisk, który zwolni sprężynę dociskającą.
Siła docisku sprężyny jest stała i niezależna od montera, co jest istotną zaletą w porównaniu do zacisków śrubowych, gdzie moment obrotowy dokręcenia w dużym stopniu zależy od wyczucia i wprawy montera oraz zastosowanych narzędzi [3, 5]. Część przewodząca może mieć różną budowę, w zależności od typu, rozmiaru i charakterystyki zacisku oraz funkcji, jaką ma do spełnienia, a także użytego typu połączenia. Materiałem przewodzącym jest najczęściej wysokiej jakości stal sprężynowa chromowo-niklowa. Ma ona dobre właściwości mechaniczne i jest odporna na rozciąganie, zginanie i korozję. Stal może być pokryta elastyczną i miękką warstwą ołowiowo-cynową, dzięki czemu zwiększa się powierzchnia styku przy ściśnięciu podłączanego przewodu. Warstwa ta posiada dobre właściwości elektryczne, pozwalające na uzyskanie minimalnej rezystancji przejścia.
W przypadku dużych przekrojów podłączanych przewodów (35–185 mm2) stosuje się specjalne rozwiązania, które ściskają sprężynę dociskową, ułatwiając montaż kabli i przewodów. Jedna z metod łączenia polega na przekręceniu dźwigni, o pewien kąt, do oporu, za pomocą śrubokręta, co spowoduje zwolnienie nawet trzech sprężyn dociskających przewód (fot. 2.) [5].
Fot. 2. Przykład złączki listwowej z trzema sprężynami
dociskającymi przewód [5]
Druga metoda (fot. 3.) polega na tym, że za pomocą klucza imbusowego lub śrubokręta napina się sprężynę poprzez obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara aż do oporu, a następnie wciska przycisk z funkcją blokady – zacisk pozostaje w pozycji otwartej.
Fot. 3. Przykład złączki listwowej silnoprądowej przeznaczonej
do instalacji w rozdzielnicy nn
Odizolowany przewód umieszcza się w złączce, a następnie lekkim obrotem w lewo zwalania się blokadę, powodując rozprężenie się sprężyny i zakleszczenie się przewodu. Takie rozwiązanie nie wymaga stosowania końcówek [3]. Dodatkową zaletą jest możliwość użytkowania tego zacisku w warunkach, gdzie występują drgania. Sprężyna zmniejsza bowiem niebezpieczeństwo obluzowania się przewodu w tych warunkach dzięki swojej stałej sile docisku [3, 5].
Złączki listwowe dźwigniowe
Przewody w rozdzielnicach mogą być podłączane, a następnie demontowane ręcznie, bez konieczności stosowania żadnych przyrządów montażowych. Dzięki zastosowaniu dźwigni ryzyko ominięcia zacisku w trakcie podłączania przewodów lub błędnego ich podłączenia jest praktycznie wyeliminowane. Dodatkowym atutem jest także możliwość korzystania z obu rąk przy pracy. Zacisk pozostaje otworzony bez konieczności stosowania narzędzi montażowych. Ułatwia to przede wszystkim podłączanie przewodów sztywnych o dużych przekrojach [3, 4].
Złączki listwowe z dźwignią są przeznaczone do wszystkich rodzajów przewodów: zarówno jedno-, wielodrutowych, jak i linkowych. Umożliwia to bezpośrednie podłączanie nie tylko przewodów sztywnych, lecz także przewodów linkowych o przekroju od 0,75 mm2 zakończonych tulejkami. Dzięki możliwości montażu przewodu z boku, złączki listwowe z dźwignią umożliwiają również łatwe podłączanie przewodów sztywnych o dużych przekrojach. Najczęściej można spotkać złączki listwowe z dźwignią o przekroju nominalnym 2,5 mm2, 6 mm2 oraz 16 mm2 i są one dostępne w wykonaniach 2- oraz 3-przewodowych. Strona obiektowa złączki jest wyposażona w dźwignię, natomiast dla wykonania oprzewodowania wewnętrznego przewidziano do wyboru przycisk w technologii zacisku „push in” [3].
Literatura
- B. Lejdy, A. Sajczyk, Laboratorium urządzeń elektroenergetycznych, DWiP PB, Białystok 1999.
- S. Kulas, Tory prądowe i układy zestykowe, OWPW, Warszawa 2008.
- K. Kuczyński, Wybrane rozwiązania stosowane w złączkach szynowych do łączenia przewodów w rozdzielnicach nn, „elektro.info” 6/2018.
- Materiały firmy Wago.
- Materiały firmy Phoenix Contact.
- Materiały firmy Weidmüller.
**********************************************************************************************
NAJCZĘSTSZE BŁĘDY przy montażu i eksploatacji złączek listwowych – JAK ICH UNIKAĆ?
Doświadczenie pokazuje, że awarie i problemy eksploatacyjne związane ze złączkami listwowymi w większości wypadków wynikają z ich niewłaściwej obsługi. Zdarza się, że błędy montażowe są trudne do wyeliminowania na etapie wzrokowej kontroli jakości lub uruchomienia, a ich konsekwencje pojawiają się dopiero po wystąpieniu szczególnych warunków eksploatacyjnych, np. przy długotrwałym obciążeniu prądem zbliżonym do znamionowego.
Niewłaściwa długość odizolowania przewodu
Zbyt duża długość odizolowania przewodu – niezaizolowany fragment przewodu znajduje się poza obudową złączki, powodując ryzyko porażenia, zwarcia lub przenoszenia się łuku elektrycznego. Zbyt mała długość odizolowania przewodu – w takim wypadku, szczególnie przy przewodach o przekrojach zbliżonych do dolnej granicy zakresu w danej złączce, występuje ryzyko nieprawidłowego montażu w zacisku, np. do toru prądowego zamiast przewodnika dociskana jest izolacja, sprężyna dociska przewód w niewłaściwym miejscu, co skutkuje możliwością jego wysunięcia się z zacisku pod wpływem drgań lub zmian temperatury. W konsekwencji urządzenie nie działa, jest podatne na awarię. Występuje niebezpieczeństwo iskrzenia lub przegrzewania się przewodów.
Stosowanie niewłaściwych narzędzi do zwalniania sprężyn w zaciskach
Powszechnym błędem jest używanie wkrętaków płaskich do otwierania zacisków. Kształt klingi wkrętaków nie jest dostosowany do otworu w złączce i może powodować uszkodzenie jej obudowy. Ponadto materiał, z którego produkowane są wkrętaki, przystosowano do przenoszenia sił działających przy odkręcaniu lub przykręcaniu śrub, nie jest natomiast zazwyczaj odporny na ścieranie. Dlatego do otwierania zacisków sprężynowych w złączkach listwowych najlepiej używać przystosowanych specjalnie do tego przyrządów montażowych.
Pomijanie niezbędnych akcesoriów
Prawidłowa konfiguracja listwy zaciskowej wymaga uwzględnienia szeregu niezbędnych akcesoriów. Do najważniejszych należą ścianki końcowe, które stanowią niezbędny element odpowiedzialny za bezpieczeństwo. Stanowią one odpowiednio dobraną warstwę izolacji, zapewniającą ochronę podstawową przed porażeniem prądem elektrycznym.
Niestety, szczególnie w Polsce, z niewiadomych przyczyn, instalatorzy podłączają w jednym zacisku wiele żył, według zasady „tyle żył, ile się fizycznie zmieści”. Takie postępowanie skutkuje brakiem właściwego docisku pomiędzy przewodem a torem prądowym, co w konsekwencji ma wpływ na parametry techniczne (m.in. obciążalność prądową) zacisku. Może się zdarzyć, że jeden lub więcej przewodów w ogóle nie ma gazoszczelnego styku z torem prądowym. Ponadto może dojść do wysunięcia się żył z zacisku. Podłączanie wielu żył do jednego zacisku może również doprowadzić do przegrzewania, zwarcia lub awarii. Prawidłowo należy dołożyć kolejne złączki listwowe i mostkować je ze sobą, dzięki czemu w bezpieczny i jednocześnie przejrzysty (a zarazem łatwy w opisie) sposób powielamy potencjały. W wyjątkowych sytuacjach (np. na szynie montażowej nie ma już miejsca, a trzeba podłączyć kolejny przewód) można wspomóc się szybkozłączką instalacyjną lub skorzystać ze złączki piętrowej – z większą liczbą zacisków. Wówczas będziemy mieli gwarancję pewnego i bezpiecznego styku.
Tulejkowanie
Oczywistością jest, że końcówka tulejkowa musi być zaciśnięta za pomocą praski. Niestety w praktyce często decyzja o zakupie praski podyktowana jest ceną, a większość osób nie przykłada większej wagi do tulejkowania i wpływu, jaki sposób zaprasowania ma na połączenie. W zaciskach śrubowych, gdzie siła docisku zależy bezpośrednio od montera, ma to rzeczywiście nieco mniejsze znaczenie, jednak w wypadku zacisków sprężynowych, jeśli stosujemy tulejki, muszą one być zaprasowane gazoszczelnie. Do zacisków sprężynowych należy zaciskać przewody wyłącznie za pomocą prasek o profilu współosiowym (kwadrat, sześciokąt, ośmiokąt). Dlaczego to takie ważne? Tulejka na przewodzie powinna być zaciśnięta gazoszczelnie. Zacisk sprężynowy w miejscu połączenia sprężyny z tulejką wykonuje połączenie gazoszczelne. Dzięki temu ani pomiędzy sprężyną a tulejką, ani pomiędzy tulejką a żyłą przewodu nie zachodzi proces utleniania się miedzi, który w konsekwencji doprowadza do wzrostu rezystancji, nagrzewania się styku i doprowadzić może do pożaru.
Brak weryfikacji poprawności połączeń przed uruchomieniem rozdzielnicy
Przed podaniem napięcia zawsze należy sprawdzić (nawet omomierzem), czy na etapie montażu rozdzielnicy przypadkowo nie powstało zwarcie. Może się to zdarzyć choćby przez pomyłkę przy mostkowaniu złączek listwowych. Wielu instalatorów zapomina o tej czynności lub ją pomija, np. ze względu na presję czasu lub złe warunki na budowie. Tu ujawnia się kolejna zaleta złączek listwowych. Przygotowaną na ich bazie rozdzielnicę prefabrykujemy w warsztacie, dzięki czemu możemy bezpiecznie i wygodnie sprawdzić wszystkie połączenia wewnętrzne jeszcze przed zainstalowaniem na budowie! Dodatkowo złączki listwowe ułatwiają pomiary instalacji na obiekcie.
Przeciążenia mostków
Przy mostkowaniu złączek w rozdzielnicy warto zasilanie podawać na środek mostka. Dzięki temu (zgodnie z prawem Kirchoffa) prądy korzystniej rozpływają się po mostku. W prawidłowo zaprojektowanej instalacji w domach mieszkalnych przeciążyć mostki byłoby trudno, ponieważ obwody najczęściej mają zabezpieczenia nadprądowe 10, 16 lub 20 A, natomiast mostki do standardowych złączek IEK przenoszą do 24 A.
Umieszczając przewody w zacisku, należy zadbać, aby żyły były czyste (bez śniedzi). Zaśniedziałą końcówkę przewodu najlepiej odciąć i odizolować „świeży” fragment żyły, a jeżeli nie ma takiej możliwości – starannie oczyścić. Dzięki temu zyskujemy pewność, że po podłączeniu przewodu w złączce powstanie połączenie gazoszczelne, styk będzie pewny bez utlenionego materiału negatywnie wpływającego na rezystancję przejścia. Poza tym drut lub poszczególne żyły przewodu linkowego muszą być proste i nieuszkodzone – niedopuszczalne jest podłączanie żył uszkodzonych wcześniej w zacisku śrubowym, bądź linki ze „szczotką” pogiętych w różne strony żył wielokrotnie montowanego i demontowanego przewodu.
Mostki omijające nie ominą zasad
Może trudno w to uwierzyć, lecz często instalatorzy próbują włożyć dwa piny, z dwóch mostków, w jedno gniazdo. Zdarza się to szczególnie przy mostkach omijających. Montując je, należy pamiętać, że w jeden otwór pod mostek możemy wprowadzić tylko jeden pin stykowy. Ideą stosowania mostków omijających jest powielanie dwóch różnych potencjałów w kolejnych – sąsiadujących ze sobą złączkach, np. +/–, jednak przy wykorzystaniu tylko jednego toru pod mostki. Dzięki temu zyskuje się wolne miejsce w drugim torze; można je wykorzystać np. do wprowadzania adapterów pomiarowych.
Źle dobrane parametry szyny montażowej
Omawiany błąd rzadko dotyczy rozdzielnic w domkach jednorodzinnych, lecz ze względu na jego wpływ na bezpieczeństwo warto o nim pamiętać, szczególnie przy projektowaniu i montażu większych rozdzielnic. Szyny montażowe mogą mieć różne wykonania, a co za tym idzie, różny przekrój poprzeczny i różną obciążalność.
Właściwe wymiary
Projektując listwy zaciskowe, należy uwzględnić wymiary złączek w taki sposób, by wszystko zmieściło się w rozdzielnicy lub – patrząc na problem z drugiej strony – dobrać wielkość rozdzielnicy do zaprojektowanej listwy. Aby uniknąć problemów ze zmieszczeniem wszystkich złączek na szynie w rozdzielnicy, należy uwzględnić kilka kwestii, w szczególności: maksymalne dostępne wymiary w rozdzielnicy, co będzie zamontowane na sąsiedniej, szynie montażowej, czy pomiędzy szynami będą korytka grzebieniowe, jak wyprowadzone są przewody urządzenia, które będzie zamontowane na sąsiedniej szynie, czy też na jakiej wysokości będzie pokrywa maskująca. Niby oczywiste, a jak często w momencie montażu okazuje się, że kilku milimetrów brakuje…
Źródło: WAGO
