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Documento PDF - Università degli Studi di Padova

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1. Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo BPI Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 BP2 Piegatura del filo 4 4 3 Perturbazione di 2e 4 5 1 contatto BP3 Carico elettrico e 4 5 5 9b temperatura BP4 Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 Tabella 5 7 Gruppo di prova B fase di prova BP Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb Riferimento paragrafo IEC 512 paragrafo Prova N CPI Resistenza di contatto 2a 4 5 2 CP2 Vibrazioni 4 4 4 Perturbazione di 6d e 2e 4 5 1 contatto CP3 Cambi rapidi di 4 6 3 lld temperatura CP4 Sequenza climatica 4 6 2 lla CP4 1 Caldo secco 4 6 2 lli CP4 2 Caldo umido ciclico 1 4 6 2 ciclo CP4 3 Freddo 4 6 2 11j CP4 4 Caldo umido ciclico 4 5 5 lim cicli rimanenti CP5 Resistenza di contatto 2a 4 5 2 Tabella 5 8 Gruppo di prova C fase di prova CP Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo DP1 Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 DP2 Corrosione in 4 6 4 atmosfera industriale DP3 Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 Tabella 5 9 Gruppo di prova D fase di prova DP 161 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali
2. 1 L 10 PERSE a eS dii RESISTENZA DI CONTATTO MILLIOHMS lo 100 1000 10000 SPESSORE FILM A Figura 2 15 Grafico che rappresenta la resistenza di contatto del connettore in funzione dello spessore del film di ossido Il valore della pendenza delle rette di questo diagramma Figura 2 15 sono direttamente associabili alla capacit di mantenere la stabilit elettrica da parte dell ossido Da questo punto di vista nickel e rame sono molto instabili mentre stagno e argento sono pi stabili La presenza di ossidi pu creare quindi un inaccettabile perdita di segnale ma non sono gli unici prodotti degradativi che si possono formare particolari atmosfere inquinanti possono creare altri composti come cloruri solfuri nitruri e idruri che possono contribuire ad alterare le caratteristiche fisiche della superficie ed intaccare la stabilit elettrica del contatto Diagramma di Ellingham Il grafico pi importante quando si parla di ossidi il diagramma di Ellingham riportato in Figura 2 16 che visualizza le variazioni di energia libera delle reazioni di ossidazione dei metalli in funzione della temperatura e della pressione di ossigeno In ordinata abbiamo quindi l energia libera di Gibbs standard di formazione che si indica con AG ed la variazione di energia libera di Gibbs associata al processo di sintesi di una specie chimica partendo dagli elementi che la costituiscono nel loro stato di riferimento Lo stato
3. C 0 005 0 47 0 44 0 01 1 9 L 7 0 02 7 5 6 9 0 03 17 15 0 04 30 27 0 05 4T 41 Tabella 2 4 Confronto tra le sovratemperature calcolate con l espressione 2 27 prima colonna e l espressione 2 32 seconda colonna Da un punto di vista ingegneristico le differenze sono irrilevanti questo il motivo per cui l espressione 2 27 spesso usata per la stima della sovratemperatura L equazione 2 32 indipendente dalle particolari propriet di resistivit elettrica e conduttivit termica dei materiali in contatto quindi si applica bene sia al caso monometallico che bimetallico questo assicura la validit della legge di Wiedemann Franz a entrambi i possibili tipi di contatto Tale fatto per non implica che il punto in cui si verifica la temperatura massima sia sull interfaccia di contatto fisico Infine possibile ragionare sulla possibile distribuzione di temperatura nel terminale la quale sar sicuramente pi elevata nei punti in cui vi il maggior numero di linee di flusso della corrente elettrica cio nelle costrizioni Nella realt le zone di costrizione non sono dovute solamente all interfaccia di contatto ma dipendono fortemente anche dalla geometria del contatto stesso si avranno quindi delle zone a temperatura elevata che non sono in corrispondenza di interfacce di contatto tra due conduttori Questa considerazione fondamentale quando si deve progettare l involucro isolante che contiene il connetto
4. Doppio isolamento Isolamento costituito sia dall isolamento principale che dall isolamento supplementare Isolamento rinforzato Isolamento tra le parti a tensione pericolosa che assicura un grado di protezione contro la scossa elettrica equivalente a quello del doppio isolamento L isolamento rinforzato pu comprendere diversi strati che non possono essere sottoposti a prova separatamente come isolamento principale o supplementare Grado di protezione Il grado di protezione fornito dall involucro previsto contro l accesso alle parti pericolose la penetrazione di corpi solidi e l ingresso di acqua tutto questo opportunamente verificato con metodi di prova normalizzati Codice IP Sistema di codifica per indicare i gradi di protezione forniti da un involucro contro l accesso a parti pericolose la penetrazione di corpi solidi estranei l ingresso di acqua e che fornisce informazioni supplementari su tale protezione Serracavo Accessorio o parte di un componente utilizzato per serrare il cavo o il filo in modo da ridurre gli sforzi e di assorbire le sollecitazioni meccaniche che potrebbero in caso contrario venire trasmesse al terminale Pressacavo Dispositivo progettato per permettere l ingresso di un cavo rigido o flessibile all interno 93 Analisi delle Normative Internazionali di un apparecchiatura e che fornisce la tenuta ed il suo fermo Pu anche essere dotato di altre funzioni come la messa
5. PBT Rinforzato UL 94 V 0 50 C 200 C 0857 57 PC UL 94 V 0 70 C 130 C 0857 Sha PC Rinforzato UL 94 V 0 70 C 145 C 0858 58 PBT UL 94 V HB 0859 59 PBT UL 94 V 2 Tabella 4 18 Temperature limite di prova per i componenti in materiale plastico 4 7 2 Prove elettriche e ambientali sui connettori in materiale plastico La specifica tecnica INARCA ST 0003 dedicata ai componenti in materiale plastico prescrive anche delle prove elettriche quali la resistenza alle correnti superficiali e la rigidit dielettrica Per quanto riguarda le prove ambientali prevista la prova di resistenza all umidit Questi test saranno descritti dettagliatamente in questo paragrafo Resistenza alle correnti superficiali tracking resistance Questa prova concorda parzialmente con la norma CEI 15 18 IEC 112 e la CEI EN 60335 1 Per capire come eseguire la prova di resistenza alle correnti superficiali necessario tener presente le seguenti definizioni e traccia formazione progressiva di percorsi conduttori prodotti sulla superficie di un materiale isolante solido per l effetto combinato di sollecitazioni elettriche e contaminazione elettrolitica della superficie 148 Analisi delle Normative Internazionali erosione elettrica consumo parziale di materiale isolante sotto l azione di scariche elettriche indice di resistenza alla traccia CTI valore numerico della tensione di pro
6. Sensibilit a 25 C dei diversi tipi di termocoppia 178 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali B Figura 5 11 Rappresentazione circuitale di una termocoppia 5 4 Strumentazione per prove climatiche e condizioni ambientali In questa sezione si vuole definire la strumentazione necessaria per effettuare le prove climatiche che riguardano le connessioni elettriche a spostamento di isolante Si vuole inoltre ribadire l importanza delle condizioni ambientali in relazione a tutte le misure da effettuare 5 4 1 Camere climatiche Praticamente tutte le Prove di Tipo climatico richiedono il trasferimento dei campioni in apposite camere climatiche in grado di simulare specifiche condizioni ambientali che si potrebbero presentare nel corso del funzionamento dello stoccaggio e del trasporto dei campioni stessi Nello specifico INARCA utilizza delle camere climatiche prodotte da ACS di Angelantoni Industrie che un azienda leader nella produzione di camere per test di tipo climatico Sono disponibili camere climatiche per ogni esigenza in grado quindi di eseguire al meglio tutte le prove climatiche prescritte dalle Normative Internazionali La prova dei cambi rapidi di temperatura detta anche prova di shock termico necessita di una camera climatica che funzioni sia in condizioni di elevata temperatura che in condizioni di bassa temperatura la camera deve garantire soprattutto il trasferimento dei campioni
7. u o x o a Zincalrame t2 orMecciaio inossidabile 2 to ES AES I I os Tr Oot oof onz em of oz ss 5 ows nai 00 005 af 02 o 1 5 Spessore strato Diametro a spot d 2a Spessore strato Diametro a spot d 2a s pp lt p b pr gt p Figura 2 4 Valori del Planting Factor rispetto al rapporto s 2 a Dal punto di vista pratico l effetto della deformazione della superficie sulla resistenza di contatto R deve essere presa in considerazione Se le resistivit dei materiali che si vogliono mettere in contatto ad esempio il rivestimento superficiale e la sonda per le misurazioni sono rispettivamente p e pp e la resistivit del materiale rivestito p P allora dall equazione 2 9 si ricava immediatamente il valore della resistenza di contatto come H sempre la durezza del materiale meno duro nell interfaccia elettrica PEER 5 2 16 Si ricordi anche che il Py diventa esso stesso una funzione di F dal momento che le dimensioni degli a spots nell interfaccia elettrica dipendono da F Dopo aver definito l influenza dei rivestimenti conduttivi sulla resistenza di contatto fondamentale valutare anche l ulteriore contributo dato dalla resistenza di film La resistivit delle pellicole che contaminano le superfici in contatto ovviamente molto pi grande rispetto alla resistivit dei metalli che realizzano la connessione La trattazione viene effettuata quindi seguendo i ragionamenti che hanno portato a
8. un imperfezione che non riduce materialmente la capacit di un componente di adempiere alla sua funzione prestabilita oppure un modesto scostamento dalle specifiche avente poca o nessuna influenza sull attitudine del componente ad adempiere alla sua funzione prestabilita per esempio rigature finitura superficiale piccole corrosioni decolorazioni ecc Una non conformit minore non motivo di rifiuto ma deve essere registrata nel rapporto di prova 100 Analisi delle Normative Internazionali 4 3 Prescrizioni normative specifiche per le connessioni IDC La Pubblicazione Internazionale attualmente utilizzata che si occupa in maniera specifica delle connessioni elettriche a spostamento di isolante la JEC 352 Tale norma suddivisa in due parti fondamentali le quali definiscono una prima separazione concettuale delle connessioni IDC Parte 1 Connessioni senza saldatura accessibili a spostamento di isolante Regole generali metodi di prova e guida pratica Parte 2 Connessioni senza saldatura non accessibili a spostamento di isolante Regole generali metodi di prova e guida pratica In queste due Normative Internazionali sono contenute prescrizioni e prove al fine di garantire la qualit delle connessioni IDC Nello specifico vengono indicati due programmi di prove e un programma di prove base che si applica alle connessioni a spostamento di isolante conformi a tutte le prescrizioni riportate nelle carat
9. 45 Teoria della connessione elettrica La tipologia terminale terminale illustrata in Figura 2 19 a la pi semplice ed quella sempre stata utilizzata da quando l elettricit stata scoperta E chiaro che per questa tipologia di connettori necessaria una connessione manuale tra il maschio e la femmina e inoltre non presente nessun tipo di protezione o isolamento per il terminale dall ambiente di lavoro questo accettabile se l ambiente di lavoro gi abbastanza protetto da agenti corrosivi I vantaggi che presenta questo tipo di connessione riguardano la forza normale di contatto che assicura una resistenza di contatto bassa e la forza meccanica di accoppiamento che sufficiente a garantire che i due terminali non si separino durante l utilizzo La tipologia rack and panel illustrata in Figura 2 19 b viene utilizzata tipicamente in quelle applicazioni in cui uno dei due terminali agganciato a una parte mobile mentre l altro terminale agganciato ad una parte fissa dell apparecchiatura Quando il terminale mobile viene inserito nel supporto rack l accoppiamento assicurato Le caratteristiche meccaniche richiedono delle linee guida per l inserimento e il corretto accoppiamento in modo da assicurare il giusto allineamento del contatto elettrico tra i terminali In questo modo si evitano danni dovuti a inserimenti errati e in modo particolare a posizionamenti non consentiti dei terminali che dan
10. La piegatura del filo deve essere effettuata con un dispositivo appropriato Una configurazione tipica della prova di piegatura del filo illustrata in Figura 4 9 Dispositivo di fissaggio Terminale IDC Meccanismo di comando per il dispositivo di piegatura del filo sul perno Piedini di comando Filo Figura 4 9 configurazione per la prova di piegatura del filo connessioni IDC accessibili 114 Analisi delle Normative Internazionali Il numero di cicli della prova di piegatura del filo deve essere 10 sia che la connessione IDC da testare sia accessibile o non accessibile Vanno sempre testate le sezioni massime e minime dei campioni in prova come per la prova di estrazione trasversale Dopo la prova il terminale non deve risultare danneggiato ed il conduttore non deve essere rotto solo in questo caso la prova si pu considerare superata Durante la prova di piegatura del filo deve essere verificata anche la perturbazione del contatto questa prova sar descritta dettagliatamente nella prossima sezione paragrafo 4 5 1 Il limite della durata della perturbazione del contatto deve essere 1 us La prova di piegatura del filo viene effettuata sia per i connettori di tipo RS che per i connettori di tipo RAST La prova di piegatura del filo appena definita si basa anche sullo standard UL 486 C il quale definisce anche i metodi di esecuzione per la prova di estrazione trasversale e di resistenza alla trazione
11. ar Inizio della diminuzione di temperatura ja Start of the temperature fall O 70 4 15 Li fai i i 60 4 Umidit relativa Relative humidity Temperatura massima 2 C Upper temperature 2 C Imassima 2 C Upper temperature 2 C Temperatura ambiente C Ambient temperature C Figura 4 20 Illustrazione del procedimento della Variante 2 per la prova caldo umido ciclico Al termine del periodo di condizionamento il campione viene posto a temperatura ambiente per un tempo di ripristino non inferiore a 1 ora fino al raggiungimento della medesima I campioni devono infine essere sottoposti immediatamente dopo il periodo di ripristino alla misura della resistenza di isolamento e della tensione di tenuta Dopo queste due prove viene misurata la resistenza di contatto con il metodo millivoltmetrico la forza di inserzione e di estrazione con la cella dinamometrica ed infine viene effettuato un accurato esame visivo di ciascun elemento Le Normative Internazionali IEC 352 prescrivono che per le connessioni IDC i valori di prova da applicare nella prova di caldo umido ciclico sono e temperatura di prova Tc pari a 55 C e numero di cicli pari a 6 e abbassamento della temperatura utilizzando la Variante 2 Oltre alla prova di caldo umido ciclico lo standard Tyco 109 43 prevede anche una prova di caldo umido stabile la quale consiste nel lasciare i connettori per 10 giorni in una
12. 2 26 Possiamo quindi definire la sovratemperatura con la seguente espressione y TO 075 8 A p 2 27 L espressione 2 27 risulta identica all espressione 2 23 come era stato previsto all inizio della trattazione Si pu ora considerare il caso pi reale in cui la dipendenza della resistivita elettrica p e della conduttivit termica 4 con la temperatura non viene trascurata Tale dipendenza si pu esprimere per un largo intervallo di temperature attraverso due funzioni molto simili dove il pedice 0 indica che 1 valori sono riferiti alla temperatura di 0 C mentre a e p sono i rispettivi coefficienti di temperatura Le due funzioni sono riportate di seguito p 1 AT 2 28 A A 1 B AT 2 29 Si osservi come all aumentare della temperatura i due parametri abbiano un comportamento opposto infatti la resistivita elettrica aumenta all aumentare della temperatura mentre la conducibilita termica diminuisce Sostituendo la 2 28 e la 2 29 nella 2 21 si perviene alla relazione V T seguente By TF Bare 2 3 La relazione 2 30 rimane valida fino a che il diametro medio dell a spot pi grande rispetto al cammino libero medio degli elettroni liberi nei corpi in contatto Da un punto di vista ingegneristico la relazione 2 30 difficile da maneggiare ed quindi necessario trovare una versione pi semplice della relazione V T Per arrivare a questo scopo si deve considerare la legge di Wiedemann Franz la qual
13. 4 4 4 Vibrazioni Il termine vibrazione si riferisce in particolar modo ad un oscillazione meccanica attorno ad un punto di equilibrio l unit di misura della vibrazione l Hertz Hz che misura la frequenza di vibrazione al secondo L oscillazione pu essere periodica come il moto di un pendolo oppure casuale come il movimento di una gomma su di una strada asfaltata In molti casi le vibrazioni rappresentano un fenomeno desiderato per esempio negli strumenti musicali Pi spesso per le vibrazioni non sono desiderate possono infatti disperdere energia provocare instabilit meccaniche creare suoni e rumori indesiderati In questo paragrafo per non appesantire troppo la trattazione non verr riportata la spiegazione teorica del fenomeno della vibrazione ma solo il metodo di realizzazione della prova dedicata alle connessioni IDC Per quanto riguarda le connessioni elettriche in generale la Normativa Internazionale che descrive le vibrazioni la Parte 2 6 Prove Prova Fe Vibrazioni sinusoidali della Pubblicazione IEC 60068 per quanto riguarda la prova di resistenza alle vibrazioni essa deve essere effettuata in accordo con la Prova 6d Vibrazioni della Pubblicazione JEC 5 2 4 La severit adottata per la prova riportata sempre nella norma specifica per le connessioni IDC che la IEC 352 tale severit risulta la stessa sia per le connessioni IDC accessibili che non accessibili Questa prova viene definita dettagli
14. Alta temperatura Tg 125 C 125 C Durata di esposizione t 30 min 30 min Numero di cicli 5 25 Tabella 4 15 Valori di prova per i cambi di temperatura secondo specifiche tecniche INARCA 4 6 4 Corrosione in atmosfera industriale La prova di corrosione in atmosfera industriale deve essere effettuata secondo la Prova Ke metodo C Miscela di gas inquinanti della Pubblicazione IEC 68 2 60 TTD E doveroso ricordare per che questa prova sar sostituita da un nuovo metodo quando sar pubblicato dal SC 50B della IEC Il Gruppo di Lavoro 5 del CT 48 ha intenzione di includere questo metodo di prova della corrosione nella Prova 11g al fine di disporre di molteplici prove di corrosione in atmosfera industriale ad alta e bassa concentrazione di gas inquinanti Lo scopo di questa prova definire un metodo di prova normalizzato per valutare la resistenza alla corrosione di materiali o di prodotti ad un atmosfera contenente umidit condensata ed anidride solforosa La prova di anidride solforosa permette il rapido riconoscimento di difetti nei metodi di prevenzione della corrosione Per la prova necessaria un camera particolare dove poter iniettare la miscela di gas inquinanti Dopo aver preparato ed impostato l apparecchiatura di prova si pu avviare la sequenza di funzionamento tale sequenza caratterizzata dalle seguenti fasi e allagamento del vano prove con 2 0 2 dm di acqua demineralizzata con conducibilit lt 5
15. Esempi di collegamenti meccanici pre saldatura nel campo delle connessioni elettriche Ovviamente il grado di sicurezza aumenta dal primo gruppo al terzo Mentre nel primo non presente alcun tipo di ancoraggio meccanico tra le parti che si intendono saldare e di conseguenza non c nessun tipo di ausilio meccanico per la giunzione finale nel secondo gruppo si ha un ausilio parziale e un grado di sicurezza meccanica pi elevato Infine nel terzo gruppo dove si ha un solido meccanismo di ancoraggio si ha anche un pieno aiuto meccanico Per capire la necessit di un ausilio meccanico utile ricordarsi che sono molteplici i campi di utilizzo in cui si possono trovare i diversi connettori quindi a seconda delle diverse caratteristiche dell ambiente e a seconda dei differenti sforzi a cui viene sottoposto il connettore anche necessario un diverso grado di sicurezza meccanica che poi si traduce ovviamente in una sicurezza e una qualit di trasmissione della corrente elettrica Cavi elettrici che siano a singolo conduttore a trefoli o di diametro differente vengono quindi saldati per stabilire una connessione elettrica con il terminale essi sono spesso soggetti a dover subire sollecitazioni meccaniche in conseguenza a vibrazioni flessioni pieghe e torsioni oltre che a disaccoppiamenti indotti da espansione termica Perci tali cavi ma soprattutto le relative connessioni saldate devono essere in grado di resistere e tollerare tutti questi agen
16. Il principale parametro su cui si pu agire la forza di contatto come si evince da tutta la precedente trattazione Elevate forze di contatto significano elevati attriti sulla superficie di contatto che devono resistere alle spinte delle forze motrici del fretting E per questo che le forze normali di contatto per connettori rivestiti con stagno sono molto pi elevate rispetto ai connettori placcati in oro Un ulteriore aspetto positivo riguarda la forza di accoppiamento che risulta ovviamente grande in modo da poter garantire la stabilit del contatto tuttavia viene in questo modo limitato il numero di accoppiamenti che il connettore riesce a garantire senza causare fallimenti In aggiunta se non si riesce a prevenire l inizio del fretting il degrado sar accelerato per il maggior volume di frammenti prodotti durante il fenomeno Un altro meccanismo per prevenire questo tipo di corrosione utilizzando degli appositi lubrificanti l utilizzo di questi componenti pu permettere un notevole aumento di sopportazione del numero di cicli di fretting senza significative variazioni della resistenza di contatto 2 2 4 Ossidazione Tutti i metalli tranne quelli nobili tendono a formare ossidi sulla superficie Gli ossidi causano problemi funzionali ai connettori principalmente per la loro alta resistenza elettrica Ci sono due diagrammi particolarmente significativi che spiegano l influenza degli ossidi sulle propriet elettriche del contatto Il
17. Prova la Terminali IDC riutilizzabili o non riutilizzabili in Terminali IDC riutilizzabili in aggiunta tutti i casi 204 campioni 20 o 22 campioni 2x 2 o 4 campioni se applicabile 2x 20 o 22 campioni se applicabile 20 campioni o 2x20 campioni se applicabile Resistenza di contatto 4 5 2 Piegatura del filo 4 4 3 Cambi rapidi di temperatura 4 6 3 Caldo umido ciclico 4 6 1 Resistenza di contatto 4 5 2 Figura 5 3 Programma di prove di base per connessioni IDC non accessibili 2 campioni 0 2x2 campioni se applicabile opzionale Microsezione 4 4 6 2 campioni o 2x2 campioni se applicabile Resistenza di contatto 4 5 2 Connessioni sconnessioni ripetute 4 4 5 Resistenza di contatto 4 5 2 2 campioni o 2x2 campioni se applicabile opzionale Connessioni e sconnessioni ripetute 4 4 5 Microsezione 4 4 6 166 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 1 5 Programma di prove completo per connessioni IDC non accessibili Nel caso sia necessario il programma completo di prove vedi paragrafo 4 3 3 il numero di campioni specificato in Tabella 5 2 deve essere preparato e sottoposto all esame iniziale Questo esame preventivo deve essere effettuato secondo le prescrizioni riportate nel paragrafo 4 3 4 ai fini di verificare che le caratteristiche di progetto riportate nel paragrafo 4 3 2 siano rispettate Quando devono essere provate connession
18. TERMINALI INAR RS TAB 2 8 TERMINALI INAR RS PIN i TERMINALI INAR RS EDGE TERMINALI INAR RS SPRING TERMINALI INAR RS MATE Figura 3 7 Varie tipologie di terminali per connessioni INAR RS Ogni terminale viene utilizzato per una certa applicazione specifica ed ogni famiglia di prodotti presenta delle varianti solitamente rappresentate dalla geometria e dalla larghezza della linguetta del terminale ad esempio per i terminali INAR RS TAB vi sono le serie con larghezza 2 8 4 8 6 3 Per una descrizione pi esaustiva di queste tipologie di prodotti si deve visionare il catalogo dei prodotti di INARCA 59 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC I campi di applicazione principali delle tecnologie di connessione INAR RS sono avvolgimenti di motori bobine elettriche avvolgimenti di trasformatori reattori alimentatori di potenza ed attuatori In Figura 3 8 riportato un esempio di applicazione reale Figura 3 8 Connessione INAR RS IDC applicata in maniera lineare ad un avvolgimento di un motore I terminali IDC RS sono dotati anche del proprio guscio isolante housing come si pu vedere in Figura 3 8 L housing il secondo componente della connessione e generalmente dotato di una o pi file di alloggiamenti Le dimensioni il numero ed il passo degli alloggiamenti varia in funzione del diametro della scelta dei terminali e dalle distanze di sicurezza
19. dimensionale Come la Poliamminide PA in alcune formulazioni raggiungono caratteristiche antifiamma UL94 V0 e se caricati con fibra vetro o carica minerale migliorano alcune caratteristiche particolari come la rigidit e la stabilit dimensionale anche ad elevate temperature 44 Teoria della connessione elettrica 2 4 Tipologie di connessione elettrica La complessit di un connettore pu essere varia ma le parti fondamentali sono le seguenti i terminali di contatto la guaina isolante del cavo l housing e la connessione tra cavo elettrico e terminale I terminali di contatto sono i componenti conduttori uno maschio e l altro femmina che permettono il passaggio della corrente elettrica quando sono accoppiati E stato analizzato nei paragrafi precedenti come la stabilit della conduzione di corrente sia dipendente dall interfaccia di contatto Da un punto di vista meccanico descrittivo si ha che il terminale presenta da una parte l interfaccia di contatto e dall altra la predisposizione ad una connessione con fili elettrici Si vuole ricordare che l interfaccia richiede una resistenza bassa e stabile La guaina isolante serve per isolare il filo elettrico conduttore dall ambiente esterno Inoltre tale isolamento anche utile meccanicamente per mantenere la posizione e l allineamento del cavo L housing la parte del connettore dove i componenti dello stesso vengono assemblati Esso ha un duplice obiettivo assicurare una fu
20. e ripetibilit dello spostamento dell isolante quindi dipende fortemente dal materiale utilizzato per l isolamento elettrico e dalle modalit di inserzione Lo spessore della guaina importante per due aspetti il primo riguarda le guaine isolanti infatti pi sono spesse e pi difficili sono da rimuovere in secondo luogo se non tutto l isolante viene spostato le linguette di contatto del terminale possono subire una flessione superiore a quella per cui sono state progettate e possono quindi subire uno stress troppo elevato passando da una deformazione elastica ad una di tipo plastico Se questo avviene le forze normali residue sulle linguette del terminale sono fortemente compromesse dalla permanente posizione che sono state costrette ad assumere le linguette stesse Infatti una deformazione elastica comporta il ritorno delle linguette nella posizione originale mentre una deformazione plastica modifica permanentemente la posizione originale stessa delle linguette Per quanto riguarda il nucleo conduttore del cavo sono importanti il diametro e la stabilit della sezione trasversale La dimensione influisce sulle caratteristiche di flessione delle linguette Per conduttori singoli sia la dimensione che la stabilit sono caratteristiche intrinseche mentre per conduttori a trefoli queste due caratteristiche devono essere specificate Il motivo sta nel fatto che si verifica al momento dell inserimento del cavo un riassestamento della disposizi
21. in quanto essa praticamente uniforme in un ambiente anche di dimensioni considerevoli in assenza di rilevanti moti di aria La misura si esegue con un barometro che pu essere del tipo a mercurio o metallico Il barometro a mercurio formato da un tubo di vetro verticale chiuso all estremit superiore in cui fatto il vuoto esso comunica all altro estremo con una vaschetta contenente mercurio vedi Figura 5 14 la pressione atmosferica agente sulla vaschetta fa equilibrio al peso della colonna di mercurio Per misure di precisione l altezza della colonna di mercurio deve essere ridotta a 0 C la correzione 0 16 c C risulta di 2 o 3 mm ai normali valori di pressione e temperatura 181 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Ricordiamo che la pressione espressa in mmHg puo essere riportata in unita SI Pascal moltiplicandone il valore per 133 3 760 mmHg 101 3 kPa I barometri metallici si basano invece sulla misura della deformazione di un recipiente metallico in cui stato fatto internamente il vuoto la loro precisione limitata ma in generale sufficiente per le misure i correnti Figura 5 14 Rappresentazione schematica di un barometro a mercurio Misure di umidit Nell aria atmosferica sempre presente una certa quantit di vapor d acqua quantit che pu essere espressa dalla massa di vapore per metro cubo di aria in determinate condizioni di te
22. maniera quadratica con l aumentare della distanza elettromagnete massa ferrosa detta traferro Negli impieghi pratici ci si limita a traferri dell ordine di pochi millimetri Le forze sviluppabili sono modeste per cui un tipo di azionamento utilizzato quasi esclusivamente per sistemi risonanti tali cio da avere frequenza propria uguale a quella di eccitazione Gli elettromagneti sono pilotati da schede elettroniche che a loro volta possono essere comandate da altri sistemi tipicamente PLC o computer industriali L impiego di pi magneti agenti in direzioni diverse pu consentire di realizzare sistemi oscillanti su piani differenti Ci pu rivelarsi utile nel realizzare sistemi di collaudo in grado di simulare sollecitazioni differenti per entit e direzione La forza F che un armatura magnetica di uno shaker in grado di produrre proporzionale al flusso di corrente che la attraversa secondo la relazione dove B l intensit del flusso magnetico ed L la lunghezza dell avvolgimento F B I L 5 1 La direzione della forza segue la regola della mano destra Per effettuare le prove di vibrazione INARCA utilizza uno shaker prodotto da Belotti vedi Figura 5 7 Belotti offre fino a 75 modelli di shaker progettati per i test di vibrazione i quali coprono un range da 7 N a 289 N Alcuni sistemi sono progettati anche per poter essere integrati con camere climatiche per effettuare test di vita accelerati e stres
23. mm lt 0 5 200 Da 0 5 a 5 500 gt 5 1400 Tabella 4 11 Lunghezza minima dei fili per ogni campione La Tabella 4 11 si basa sui criteri di conduzione termica ed concepita per assicurare che i fili siano lunghi rispetto alla loro sezione Nel caso di campioni con contatti mobili si deve prestare attenzione affinch i contatti non siano disturbati dai fili di connessione Una serie di connettori accoppiati considerata come un campione unico La prove di portata di corrente prevedono ovviamente delle misure di temperatura Se tali misure sono effettuate con delle sonde di temperatura i conduttori delle sonde devono passare attraverso le pareti di isolamento dell involucro Sono permessi comunque altri metodi di misura della temperatura Il punto esatto per la misura della temperatura deve essere collocato su un piano orizzontale passante attraverso l asse del campione Esso deve essere posizionato 50 mm dal punto centrale del bordo del lato pi lungo del campione Si deve sempre prestare attenzione a proteggere la sonda dal calore radiante Ovviamente il punto di misura deve essere il pi vicino possibile alla parte pi calda del campione Le sonde di temperatura possono essere termocoppie sottili per esempio fili di nicromo nichel con un diametro lt 0 3 mm Se si utilizzano termocoppie con lo stesso tipo di curva di taratura per entrambe le sonde di temperatura esse possono essere collegate in opposizione l un
24. paragrafo P4 1 Connessioni e 4 4 5 sconnessioni ripetute P4 2 Microsezione 4 4 6 4 4 6 Tabella 5 14 Prove addizionali delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili fase di prova P4 Come per le connessioni IDC accessibili anche per le connessioni IDC non accessibili viene riportata la tavola sinottica riguardante il programma di prove di base vedi Figura 5 3 165 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Esame delle parti Esame generale dei terminali IDC e dei fili 20 o 22 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x 20 o 22 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi se applicabile In aggiunta 2 o 4 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili 2x 2 o 4 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili se applicabile 4 3 4 Prova la 4 3 4 Prova 1b Esame a vista Esame della dimensione e della massa Preparazione dei campioni Esame iniziale delle connessioni IDC 20 o 22 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x 20 o 22 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi In aggiunta 2 o 4 campioni per terminali IDC riutilizzabili 2x 2 o 4 campioni per terminali IDC riutilizzabili se applicabile Esame a vista 4 3 4
25. se il tempo espresso in minuti Il numero di ottave X per un ciclo di scansione dato da con f2 che rappresenta il limite superiore in frequenza della scansione f ___2 h h X 2 log f iog 2 080 F0 644 log va 4 3 10 fi fi Dall espressione 4 3 possibile ricavare i valori delle durate associate al numero di cicli di scansione e ai campi di frequenza raccomandati Per un sistema digitale l onda sinusoidale in uscita pu essere prodotta da un sintetizzatore analogico esterno o interamente da una sequenza finita di dati numerici contenente una parte del segnale sinusoidale Nel primo caso si genera un onda sinusoidale continua pura questo porta a non avere differenza fra i sistemi analogico e numerico Nel secondo caso il segnale analogico prodotto dal convertitore digitale analogico non continuo ma consiste in un certo numero di piccolo gradini E necessario un filtro passa basso che filtrando questi gradini sia in grado di produrre una forma essenzialmente sinusoidale e pura E altres importante che i dati di sequenze successive di comando si colleghino in modo da produrre un onda sinusoidale pulita Una valutazione del numero di cicli di sollecitazione N del numero di ottave X e della durata della scansione S per un ciclo di scansione f f2 f pu essere ottenuta dalle formule seguenti dove SR la velocit di scansione in ottave minuto fi f 60 2 7 log 2 SR a log
26. sono fondamentali per valutare se una famiglia di connettori deve essere sottoposta ad un programma di prove base o completo Se il connettore da testare rispecchia le caratteristiche elencate in questo paragrafo allora deve essere sottoposto ad un programma di prove di base altrimenti se il connettore non conforme alle prescrizioni in questione deve essere sottoposto ad un programma di prove completo Le caratteristiche di progetto rappresentano anche una guida pratica utile al produttore nella realizzazione dei connettori Tali caratteristiche sono relative agli utensili ai terminali ai fili e alle connessioni IDC nel suo complesso Ovviamente si parte dal presupposto che le connessioni devono essere realizzate sempre in modo appropriato e a regola d arte secondo la buona pratica corrente Utensili In generale necessario un utensile di inserzione del filo per realizzare una connessione IDC sia accessibile che non accessibile L utensile dovrebbe essere in grado di sostenere il filo su entrambi i lati della fessura di connessione cio su entrambi i lati del terminale IDC durante la procedura di inserzione del filo Esso deve anche assicurare una corretta posizione del filo nella fessura di connessione per esempio la profondit adeguata ci pu essere assicurato mediante l ausilio di un fermo di profondit Esistono diversi tipi di utensili di inserzione del filo per esempio e utensili per l inserzione simultanea dei fi
27. 2 Prove addizionali delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili Queste prove prevedono 60 campioni Dopo l esame iniziale tutti i campioni devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 10 fase di prova EP Quando la fase di prova EP1 stata eseguita 1 60 campioni devono essere suddivisi in 3 gruppi di 20 campioni ciascuno e il primo gruppo deve essere sottoposto alle prove del gruppo A secondo la Tabella 5 6 e il secondo gruppo deve essere sottoposto alle prove del gruppo C secondo la Tabella 5 8 e il terzo gruppo deve essere sottoposto alle prove del gruppo D secondo la Tabella 5 9 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo EP1 Connessioni e 4 4 5 4 4 5 sconnessioni ripetute Tabella 5 10 Prove addizionali delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili fase di prova EP Anche per il programma di prove completo per una orientazione rapida l organizzazione delle prove viene ripetuta sotto forma di tavole sinottiche vedi Figura 5 2 162 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 20 campioni o 2x20 campioni secondo il caso Esame delle parti Esame generale dei terminali IDC e dei fili 80 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x80 insiemi di pe
28. Capacit Sezione 7 Prove di schermature e di filtraggio 23a Schermatura 23b Filtraggio 23c Diafonia soppressa Sezione 8 Prove di interferenza magnetica 24a Prova di magnetismo residuo 24b Influenza magnetica di un componente su una bussola 98 Analisi delle Normative Internazionali 4 2 3 Norma di base IEC 61984 La norma di base IEC 61984 come gi detto in precedenza l ultima Pubblicazione Internazionale che si occupa di connessioni elettriche in particolare si occupa degli aspetti relativi alla sicurezza Tale norma si applica ai connettori con tensioni nominali comprese tra 50 V e 1000 V in corrente alternata o in corrente continua e per correnti nominali fino a 125 A per contatto per i quali non esista alcuna specifica di dettaglio oppure che la specifica di dettaglio stessa richiami tale norma per gli aspetti di sicurezza In ogni caso per i connettori con tensioni nominali fino a 50 V e correnti nominali superiori a 125 A la norma IEC 61984 pu essere utilizzata come guida Essa non si applica ai connettori montati all interno o sull involucro di un apparecchiatura qualora la norma di sicurezza applicabile a tale apparecchiatura comprenda esaurienti prescrizioni di sicurezza per tali connettori Si ricordi che per la corretta applicazione della norma IEC 61984 importante la contestuale lettura della serie di norme IEC 512 Le connessioni elettriche a spostamento di isolante hanno delle specific
29. EEE RETE a Ean ISERROR nE ese 4 3 2 Caratteristiche di progetto delle connessioni IDC 4 3 3 Prescrizioni di prova introduttive sulle connessioni IDC cee eeeeceeeeeeseceseeeeseceeeeesseceeseessecnseaeeseseeaee 4 34 Esame generale dei campioni in Prova ui 4 4 PLOVE MCCCANICHE ssiesadsccs csesesncsussses seen denscvcsesssassvens sevesessecasensdunscsesenossasdensensevasonss sasseevessevasenas susdeenensese 110 4 4 1 Forza di estrazione trasversale del filo i 4 4 2 Prova di resistenza alla trazione carico statico assiale i 443 Piepatura del fio rn i lie dd alain 444 VIDIAZIONI cri OA RR AAA A RARA 4 4 5 Connessioni e sconnessioni ripetute di terminali IDC riutilizzabili i AAG Microsezione ssarretia EER RANE E RARO IEEE 4 5 Prove elettriche sn nisreen sosser o eorr r soseer oee Eoss Sai eo soirs oE sdbesseesbeadesed osio 122 ADS Ae PertrbaZione di contato aen neea I IA LI 4 5 2 Resistenza di contatto Rai dace RETE AEE Ea EE EE A T e 4 5 3 Resistenza di isolamento e tensione di tenuta ii 4 5 4 Carico di corrente ciclico e sovraccarico elettrico 45 5 Carico elettilcore temperatut oli lella AR eevee Sak een a alate Indice 4 5 6 Prove di portata di corrente curve corrente temperatura derating ceeeeeneceeeeeeseceeeeeesecnesseeseeeeaee 4 6 PLO
30. IDC Le prescrizioni riportate di seguito caratterizzano una connessione accettabile ma in tutti i casi devono essere effettuate prove meccaniche elettriche e climatiche Nella valutazione della microsezione bisogna quindi verificare e il conduttore monofilare o tutti i fili elementari devono essere posizionati tra l apertura e l estremit chiusa della fessura di connessione alla distanza definita dal costruttore del terminale e la deformazione del diametro di un conduttore monofilare circolare o del diametro apparente di un conduttore a treccia compresa la deformazione del diametro di quei fili elementari che sono in diretto contatto con la linguetta deve essere identificabile e non ci deve essere danno visibile alla linguetta del terminale IDC causato dallo strumento di inserzione o dal blocco di guida La Figura 3 8 e la Figura 3 9 del precedente capitolo mostrano due esempi pratici di microsezione di connessioni IDC 4 5 Prove elettriche Per verificare il grado di stabilit elettrica di una connessione a spostamento di isolante le Normative Internazionali e gli Enti di Certificazione Industriale prescrivono una serie di prove elettriche a cui sottoporre i campioni Prima di effettuare queste prove fondamentale conoscere la temperatura limite superiore TLS e la temperatura limite inferiore TLI di categoria climatica del connettore da testare entrambe definite nel paragrafo 4 2 1 E giusto ricordare che questi due va
31. Macchine per l applicazione dei prodotti INAR RAST Per processare i connettori INAR RAST vengono progettate da INARCA attrezzature manuali pinze macchine semiautomatiche miniapplicatori e macchine automatiche Pinze per processare i connettori INAR RAST vedi Figura 3 27 Le pinze per processare i connettori INAR RAST sono disponibili nelle versioni per RAST 2 5 RAST 2 5 ENERGY e RAST 5 Queste attrezzature di tipo manuale sono uno strumento utile per processare piccoli lotti per la preparazione di campionature per le riprese a bordo linea o per il servizio di manutenzione sul campo Le pinze consentono di processare tutti i tipi di connettori IDC isolati con guaina prodotti da INARCA senza alcuna regolazione mentre per la scelta della sezione del cavo sufficiente agire su una ghiera graduata Il corretto inserimento del filo garantito dal rispetto del sistema certificato da INARCA per tutte le attrezzature per connettori RAST Figura 3 27 Pinza per processare i connettori INAR RAST Miniapplicatori per processare i connettori INAR RAST vedi Figura 3 28 I miniapplicatori per processare i connettori INAR RAST sono disponibili nelle versioni per RAST 2 5 RAST 2 5 ENERGY e RAST 5 Queste macchine di tipo semiautomatico consentono una produttivit simile ai tradizionali miniapplicatori per aggraffare Questi miniapplicatori sono di tipo pneumatico e per l utilizzo hanno bisogno di una comune pressa l unico accorgime
32. Misura di resistenza a 4 terminali La prova elettrica pi significativa sicuramente la misura della resistenza di contatto Tale resistenza deve essere bassa dell ordine di alcuni milliohm e deve rimanere il pi possibile costante nel tempo Ci sono diversi metodi per misurare le piccole resistenze metodi di zero volt amperometrica a 2 terminali ecc le Normative Internazionali e gli standard industriali prescrivono che la misura della resistenza di contatto di una connessione IDC venga effettuata con uno schema a 4 terminali In una misura di resistenza classica realizzata con due terminali vedi Figura 5 9 si ha sempre il contributo delle resistenze di collegamento e delle resistenze di contatto nelle connessioni degli strumenti le quali devono essere sottratte dal valore di resistenza misurato Le resistenze di collegamento sono le resistenze dei fili impiegati per comporre il circuito di misura Le resistenze di contatto che si presentano nei punti di connessione del circuito dipendono dalla superficie di contatto dalla pressione tra le parti in contatto dal tipo di lavorazione superficiale e dalla purezza delle parti in contatto tali resistenze hanno inoltre un comportamento non lineare in funzione della corrente 175 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Figura 5 9 Misura di resistenza a 2 terminali In Figura 5 9 abbiamo un misuratore di resistenza generico ad esempio un multimetro
33. approfondita ai fini di garantire l assoluta affidabilit dei componenti impiegati per la connessione stessa In ogni caso ci sono tre aspetti fondamentali da tenere presente per assicurare l affidabilit di una connessione il primo costruire l affidabilit stessa all interno di un connettore attraverso le decisioni che riguardano i materiali da usare e le scelte progettuali di disegno il secondo la fase di realizzazione di terminali e housing involucri di materiale isolante che contengono il terminale per mezzo dello stampo il quale deve garantire la corretta produzione di questi componenti il terzo valutare che siano effettivamente state realizzate le prestazioni affidabili proposte E necessario a questo punto cercare di dare una definizione di affidabilit che valga per l argomento in questione Essa pu essere definita come la probabilit che un prodotto svolga la funzione specifica per cui stato progettato in presenza di specifiche condizioni ambientali e per uno specifico periodo di vita Da questa definizione si capisce come non si possa dichiarare l affidabilit per un prodotto in generale ma necessario specificare il tipo di prodotto e la funzione specifica che deve svolgere per un determinato periodo di vita Un altro aspetto fondamentale della questione riguarda il senso probabilistico della definizione in questo caso quindi possiamo asserire l affidabilit di un connettore elettrico solo in termini di
34. assicurare che l integrit 79 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC dell area di contatto sia mantenuta nel tempo mentre gli effetti di una forza eccessiva vanno a gravare sulla deformazione del conduttore che non deve essere troppo elevata In Figura 3 23 si pu osservare una schematica rappresentazione della relazione che intercorre tra la deformazione del conduttore la flessione delle linguette del terminale e la forza normale di contatto forza Y iniziale 8 larghezza a ul 2 w A N fe wu 4 2 deformazion conduttore Q 10 13 1546 20 deformazione mils Figura 3 23 Rappresentazione schematica della relazione tra la forza di contatto e la deformazione delle alette e tra la forza di contatto e la deformazione del nucleo del conduttore La deformazione che interessa il conduttore che in questo caso si assunto essere un singolo filo e la flessione delle linguette sono indicate separatamente nel grafico di Figura 3 23 La linea piena in ciascuna curva rappresenta il valore nominale della distanza tra le linguette e rispettivamente del diametro del conduttore le linee tratteggiate indicano invece la tolleranza che si ha attorno a questi valori nominali La deformazione che coinvolge i conduttori pu essere molto complicata da definire soprattutto nel caso di fili a trefoli La forma che la curva assume nel grafico indica che la deformazione del
35. buona connessione utilizzando i fili smaltati necessario che lo smalto venga tolto al momento dell inserzione inoltre necessario che una forza trasversale residua sia presente a connessione completata per mantenere affidabile il contatto elettrico tra il conduttore ed il terminale Allo scopo di svolgere entrambe le funzioni in primo luogo sono state progettate delle balestre indicate in Figura 3 4 dalla lettera E Le balestre sono libere fino ad un certo punto di deformarsi elasticamente per permettere l inserimento del filo ma al tempo stesso agiscono su di esso per asportare lo smalto quando il diametro del filo troppo grande le appendici delle balestre vanno ad appoggiarsi e a spingere sulle protuberanze del terminale zona D ne consegue che anche le zone indicate dalla lettera F subiscono un certo grado di deformazione elastica Tuttavia sia le protuberanze che le parti esterne delle balestre deformandosi provocano una forza di reazione che garantisce la stabilit del contatto elettrico infatti esse sono di supporto alle balestre interne garantendo una spinta verso l asse centrale del terminale che blocca il filo e mantiene stabile il contatto Il filo per avere una buona connessione dopo essere stato inserito deve rimanere fisso nella posizione finale durante tutto il tempo di utilizzo quindi risulta necessaria la presenza di una forza residua sufficientemente elevata che agisca sul filo per tenerlo in posizione dopo
36. buone propriet di scivolamento questi rivestimenti tuttavia hanno tensioni o sforzi interni molto elevati e tendono quindi a microfessurarsi Inoltre non possono essere piegati senza che si abbia frattura Infine i rivestimenti dei metalli del gruppo del platino come quelli di palladio catalizzano la polimerizzazione di vapori organici 2 3 3 Materiali per i sottostrati conduttivi Finora abbiamo discusso la scelta del materiale per i terminali metallo base e i materiali adatti alla superficie di contatto da deporre sul metallo base Nulla ancora abbiamo detto sulle interazioni tra metallo base substrato e superficie di contatto rivestimento materiale elettrodeposto La placcatura diretta sul metallo base pu portare a diversi meccanismi di danneggiamento o rottura come e diffusione di rame attraverso oro e aumento dell usura e diffusione di zinco dagli ottoni e formazione di intermetallici stagno rame e sensibilit del metallo base alla corrosione dei pori e problemi relativi ai processi di lavorazione 42 Teoria della connessione elettrica In molti casi quindi per migliorare le proprieta di interfaccia tra il rivestimento e il substrato base viene deposto un terzo materiale sottostrato I tre materiali che costituiscono i principali sottostrati sono riportati di seguito Argento E un materiale che stato di uso predominante negli anni 60 Successivamente venne scoperto che l argento migra con
37. camera climatica impostata per una temperatura di 40 2 C e con umidit relativa pari al 93 Al termine della prova l elemento deve essere esente da qualsiasi tipo di rottura o altri danni che potrebbero interferire con le prestazioni meccaniche ed elettriche che devono essere garantite durante l utilizzo In relazione a questa prova climatica la specifica tecnica di INARCA ST 0410 dedicata ai connettori RS MATE prevede l utilizzazione di parametri diversi rispetto a quelli definiti precedentemente tali parametri sono riportati in Tabella 4 12 mentre il procedimento illustrato in Figura 4 21 138 Analisi delle Normative Internazionali Numero di cicli 10 Durata di un ciclo 24h Temperatura inferiore 7 25 C Temperatura di prova Tc 65 C Umidit relativa HR 80 100 Tabella 4 12 Parametri di prova secondo ST 0410 per i connettori RS MATE TOT o DO i Bie RH eis a to do RH i RH RH i i Ea eee ee ee ee N Ww db a o Oo i oO Chamber Temperature C 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Time hours Figura 4 21 Illustrazione di un ciclo di prova per il test di calore umido ciclico secondo ST 0410 per i connettori RS MATE Questa prova prevede la misura della resistenza di contatto iniziale e successivamente al termine del 2 5 8 10 ciclo di prova Ovviamente nessuna evidenza di danno fisico nocivo all utilizzo finale del prodotto de
38. capitolo 3 INARCA S p a Catalogo prodotti 2009 2009 www inarca it A Manente Le connessioni elettriche prive di saldatura una tecnologia innovative ad alta efficienza Universit degli Studi di Padova Tesi di Laurea Specialistica Settembre 2009 M Braunovic N K Myshkin V V Konchits Electrical Contacts Fundamentals Applications and Tecnology Hardcover 2006 Stefan Jorgens Insulation Displacement technology as tecnically equivalent and more cost effective alternative compared to crimping technology Proc ICEC Conf 2004 Seattle Stefan Jorgens Hennig Taschke Application of the Finite Element Analysis for the calculation of an insulation displacement process Proc ICEC Conf 2005 Chicago L Lam J W McBride C Maul J K Atkinson Displacement measurements at the connector contact interface employing a novel thick film sensor Proc ICEC Conf 2005 Chicago Bob Nuckolls Anatomy of a good solderless terminal connection AeroElectronic Connection Analisi delle Normative Internazionali capitolo 4 Inarca S p a Glossario Principali Enti di Normazione Marzo 2007 International Electrotechnical Commission www iec ch 2011 Comitato Elettrotecnico Italiano p i Associazione www ceiuni it 2011 191 Bibliografia European Commitee for Electrotechnical Standardization www cenelec eu 2011 Underwriters Laboratories p i Certifications and St
39. come mostrato in Figura 2 10 aumentando il valore della resistenza di contatto e compromettendo il funzionamento del contatto elettrico L uso del nickel come substrato evita la corrosione e riduce lo strisciare dei prodotti della corrosione sopra la superficie di placcatura Il nickel forma un ossido molto fino che non migra attraverso i pori del materiale ne consegue che il substrato di nickel funge da barriera e impedisce ai prodotti della corrosione dovuti allo zinco di andare a contaminare la superficie di contatto Poich la velocit di migrazione aumenta con la temperatura si ha un ulteriore aspetto favorevole per la presenza del nickel se le temperature di lavoro raggiungono valori elevati Dal punto di vista dell affidabilit il substrato di nickel risulta quindi indispensabile contro questa tipologia di fenomeni di corrosione 32 Teoria della connessione elettrica 2 2 3 Fretting Il fenomeno del fretting legato alle piccole vibrazioni che si vengono ad avere durante il funzionamento del connettore esse sono dovute principalmente a disturbi meccanici soprattutto vibrazioni oppure ad espansioni termiche Il fretting sostanzialmente un effetto di corrosione del contatto che avviene a causa di micromovimenti ripetitivi che vanno da qualche micron a qualche decina di micron Questo fenomeno da tenere in considerazione principalmente nella fase di collaudo dei terminali ai fini di assicurare la stabilit elettrica e qu
40. commercializzare tutti i prodotti a livello internazionale agevolando lo sviluppo economico dei Paesi aderenti CENELEC Comitato Europeo di Normazione Elettrotecnica Il CENELEC un organizzazione europea responsabile della normalizzazione nell area dell ingegneria elettrica insieme a I ETSI Telecomunicazioni e al CEN altre zone tecniche forma il sistema europeo per la normalizzazione Il CENELEC stato fondato nel 1973 prima due organizzazioni erano responsabili della normalizzazione elettrotecnica il CENELCOM e il CENEL Il CENELEC un organizzazione senza scopo di lucro secondo la legge belga ed ha sede a Bruxelles Sebbene il CENELEC lavori in stretta collaborazione con l Unione Europea esso non un istituzione dell UE La missione di questo Comitato quella di occuparsi di regolamentazione e norme che aiutano lo sviluppo del Mercato Unico Europeo per i prodotti elettrici elettronici ed i servizi eliminando gli ostacoli al commercio creando nuovi mercati ed il taglio dei costi Per ottemperare agli obblighi appena citati il CENELEC fortemente impegnato a e soddisfare le esigenze dell industria europea e di altre parti in materia di standardizzazione e di valutazione della conformit in materia di energia elettrica di elettronica e delle tecnologie associate 86 Analisi delle Normative Internazionali e guidare e regolamentare tutti gli aspetti relativi alla qualit dei prodotti alla sicurezz
41. conduttori A livello progettuale i terminali IDC si possono differenziare secondo le condizioni di riutilizzazione e secondo la gamma dei fili che possono accettare Ne derivano quindi i seguenti tipi e terminali riutilizzabili progettati per essere connessi pi di una volta e progettati per un conduttore di diametro o di sezione nominale specificati e terminali riutilizzabili progettati per essere connessi pi di una volta e progettati per una gamma di conduttori di diametro o di sezione nominale specificati e terminali non riutilizzabili progettati per essere connessi una volta e progettati per un conduttore di diametro o di sezione nominale specificati e terminali non riutilizzabili progettati per essere connessi una volta e progettati per una gamma di conduttori di diametro o di sezione nominale specificati Infine i bordi delle linguette devono essere lisci e privi di sbavature per evitare danneggiamenti involontari al conduttore o all isolante Fili Nelle connessioni IDC devono essere utilizzati fili con conduttore circolare monofilare o conduttori a treccia con sette fili elementari per ulteriori informazioni sui fili si possono consultare le Pubblicazioni Internazionali IEC 189 3 e IEC 673 Si possono anche utilizzare conduttori a treccia con un numero di fili elementari diverso da sette in questo caso deve essere applicato il programma di prove completo Il materiale del conduttore deve essere di rame ricotto con un al
42. consentono di effettuare l esame generale dei campioni anche se riportate in questa sezione possono essere considerate come delle prescrizioni di base in quanto valgono per tutti i componenti elettromeccanici e non specificatamente per le connessioni a spostamento di isolante Queste prove vengono eseguite sui componenti da testare prima e durante quando specificato il vero e proprio programma di prove Le Prove di Tipo necessarie per eseguire l esame generale dei componenti vengono effettuate in accordo con la Prova la Esame a vista e la Prova 1b Esame delle dimensioni e della massa della Pubblicazione Internazionale JEC 512 2 1 Di seguito verranno definite le prescrizioni che caratterizzano le Norme Internazionali succitate Esame visivo dei campioni Questa prova verifica le modalit di identificazione l aspetto la qualita di esecuzione e le finiture di un componente nella maggior parte dei casi mediante l ausilio di supporti ottici L esame visivo in un certo qual modo un metodo soggettivo importante comunque formulare un giudizio imparziale I difetti le deviazioni rispetto ad una data norma o le variazioni dovute alle sollecitazioni devono essere attentamente differenziati secondo la loro importanza o il loro significato Le seguenti caratteristiche devono essere esaminate e qualit di esecuzione e finiture e marcatura e materiali e finitura della superficie per esempio tracce di corrosione materiale
43. da una condizione climatica all altra in tempi brevi A questo proposito viene utilizzata una camera della serie ACS CST 84 27 vedi Figura 5 12 la quale una camera di shock termico aria aria dotata di 2 scompartimenti orizzontali separati uno per il caldo ed uno per il freddo La capacit di questa camera pu arrivare fino a 1000 litri Il sistema di controllo basato su uPLC composto da un interfaccia utente con tastiera e display e permette cicli di test predefiniti per un funzionamento in automatico Le principali caratteristiche di queste camere climatiche sono e uso di refrigeranti ecologici e porte provviste di uno speciale sistema automatico che all apertura della porta permette di bloccare immediatamente il test in corso e tempo di trasferimento del cestino contenente i campioni da testare da un compartimento all altro inferiore a 10 secondi e sistema di ricircolazione che assicura una perfetta distribuzione dell aria all interno della camera 179 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali e tempi di recupero e stabilizzazione rapidi durante i trasferimenti caldo freddo e freddo caldo grazie alla bassa inerzia termica e all assenza di calore irradiante all interno della camera e velocit e linearit ad alta risposta nel range che va dai 100 C ai 200 C grazie ad un potente sistema di termoregolazione Figura 5 12 Camera climatica ACS CST 85 2T La prova di carico elettrico e
44. dal costruttore alla quale il connettore previsto possa funzionare Distanza di isolamento in aria La pi breve distanza in aria tra due parti conduttrici Distanza di isolamento superficiale La pi breve distanza lungo la superficie del materiale isolante tra due parti conduttrici Categoria di sovratensione Valore numerico che definisce una condizione di sovratensione transitoria Inquinamento Qualsiasi aggiunta di materiale estraneo solido liquido o gassoso che pu comportare una riduzione della rigidit dielettrica o della resistivit della superficie dell isolamento Grado di inquinamento numero che caratterizza l inquinamento previsto dal micro ambiente Tensione nominale Valore della tensione assegnato dal costruttore al connettore e al quale sono riferite le caratteristiche di funzionamento e prestazione Un connettore pu avere anche pi di un valore di tensione nominale Tensione nominale di isolamento Valore efficace della tensione di tenuta assegnato dal costruttore al connettore che rappresenta la capacit di tenuta specificata di lungo termine del suo isolamento La tensione nominale di isolamento non necessariamente uguale alla tensione nominale che principalmente riferita alle sue caratteristiche funzionali 92 Analisi delle Normative Internazionali Tensione nominale di tenuta ad impulso Valore della tensione di tenuta ad impulso assegnato dal costruttore al connettore che rappre
45. dei prodotti elettrici ed elettronici di qualit realizzati a regola d arte Queste norme definiscono infatti una valutazione di conformit dei prodotti da proporre sul mercato una serie di Prove Tecniche nel caso dei connettori IDC La valutazione della conformit si riferisce ad una qualsiasi attivit prova di collaudo che determina se un prodotto o servizio conforme alle prescrizioni contenute in un disciplinare Le norme IEC hanno anche un ruolo significativo per quanto riguarda la riduzione dei costi e degli ostacoli agli scambi commerciali Tali norme contribuiscono infatti a ridurre le barriere commerciali causate dai diversi criteri di certificazione adottati in ogni Paese Le Normative Internazionali IEC contribuiscono inoltre a rimuovere notevoli ritardi nel caso si debbano effettuare prove multiple Ci consente alle imprese di ridurre i costi e di entrare nei mercati pi velocemente con 185 Conclusioni i propri prodotti A fronte di queste considerazioni se i prodotti elettrici ed elettronici nel nostro caso le connessioni IDC vengono realizzati e collaudati secondo le norme IEC i consumatori possono essere certi che essi sono sicuri da utilizzare sono realizzati rispettando l ambiente ed hanno un alto grado di affidabilit Dopo aver spiegato l importanza di realizzare un prodotto elettrico ed elettronico secondo le norme IEC sar definito lo scopo degli standard proposti dagli Enti di Certifi
46. delle condizioni ambientali in questa sezione Molte caratteristiche degli apparecchi elettrici e quindi anche dei relativi contatti risultano influenzate dai valori di temperatura pressione o in generale dallo stato dell atmosfera circostante basta pensare alla forte dipendenza della resistenza elettrica con la temperatura In un laboratorio di prova risulta quindi molto importante rilevare almeno la temperatura dell ambiente che la grandezza che ha generalmente maggior influenza sul comportamento sia degli strumenti che degli oggetti in prova Tale misura di temperatura pu essere effettuata con un semplice termometro al mercurio o a dilatazione Avere una misura precisa della temperatura ambiente permette di valutare con precisione le sovratemperature le resistenze di contatto dei campioni e i possibili scostamenti anomali nei risultati delle misure Le eventuali misure di pressione ed umidit servono invece per avere una precisa e completa conoscenza del tipo di ambiente in cui vengono effettuate le prove E buona norma che ogni rapporto finale di prova contenga la valutazione delle condizioni ambientali effettuata nel laboratorio di prova La pressione e l umidit atmosferica sono insieme alla temperatura le grandezze fisiche meglio definite e misurabili per rappresentare le condizioni ambientali Misura della pressione atmosferica La pressione atmosferica fra le condizioni ambientali la pi semplice da definire e misurare
47. di sottoporre i campioni a delle particolari condizioni ambientali I dispositivi utilizzati per queste esigenze sono le camere climatiche le quali verranno descritte nella sezione successiva 177 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 3 3 Termocoppie Le prove elettriche di carico di corrente ciclico vedi paragrafo 4 5 4 di carico elettrico e temperatura vedi paragrafo 4 5 5 e di portata di corrente vedi paragrafo 4 5 4 richiedono delle misure di temperatura In questo paragrafo sara definito il principio di funzionamento delle termocoppie le quali rappresentano il sensore di temperatura utilizzato nelle prove elettriche relative alle connessioni elettriche a spostamento di isolante Si considerino due fili conduttori di metalli diversi uniti ad entrambe le estremita giunzioni in modo da formare un circuito chiuso Se una delle due giunzioni viene riscaldata accade che una corrente elettrica fluisce con continuita nel circuito dando luogo a quello che si chiama effetto Seebek Un circuito che incorpori sia gli effetti termici sia quelli elettrici prende il nome di circuito termoelettrico mentre un dispositivo che funzioni utilizzando un tale circuito detto dispositivo termoelettrico L effetto Seebek ha due principali applicazioni la misurazione della temperatura e la produzione di energia elettrica Se il circuito termoelettrico viene interrotto la corrente non pu circolare e si pu misurare con u
48. di Certificazione sono state analizzate anche le specifiche tecniche aziendali di INARCA e di Tyco Electronics Tali specifiche sono state ritenute fondamentali per definire in modo pi completo i criteri di prova che certificano la qualit e l affidabilit di una connessione elettrica a spostamento di isolante Le Prove Tecniche che sono state descritte in questo lavoro sono il frutto quindi dell analisi delle Normative Internazionali IEC degli standard proposti dagli Organi di Certificazione e delle specifiche tecniche di INARCA e Tyco Electronics Gli standard industriali che sono stati presi in considerazione 186 Conclusioni sono quelli elargiti dagli Underwriter Laboratories UL e dal VDE i quali rappresentano gli Enti di Certificazione principali a cui si appoggia INARCA per ottenere l omologazione dei propri prodotti Molte delle prove descritte sono contemplate da tutti gli enti succitati possono per essere oggetto di severit diverse Nella presentazione dei procedimenti di prova stata sempre indicata la fonte normativa di provenienza e la severit relativa a ciascuna misura In alcune prove si scelto per in modo cautelativo di riportare solamente i valori di severit pi stringenti Per esempio per la misura della resistenza di contatto sono stati riportati i valori contenuti nelle norme IEC in quanto sono pi bassi rispetto a quelli contenuti negli altri standard E giusto far presente che le prove
49. di ottimizzare il progetto del terminale elettrico preso in esame 31 Teoria della connessione elettrica 2 2 2 Corrosione L aspetto della corrosione riguarda in particolare l affidabilit di connettori elettrici che usano un rivestimento metallico nobile ad esempio l oro Per definizione un metallo nobile un metallo che non avvia nessun processo di corrosione Sebbene questa affermazione sia valida non detto che i connettori elettrici placcati in oro non siano suscettibili alla corrosione Questa tipologia di contatti presenta una superficie di rivestimento in oro e un sottostrato in nickel sopra la base metallica delle alette di contatto che generalmente una lega rame zinco ottone Il metallo di base assicura le caratteristiche necessarie alle alette per ottenere un buon accoppiamento del connettore La fonte di una possibile corrosione la lega di zinco rame Lo zinco infatti reagisce con l ossigeno lo zolfo e il cloro che sono componenti spesso presenti in ambienti dove i connettori vengono utilizzati Quindi in relazione a tale predisposizione alla corrosione necessario un progetto che tenda ad eliminare il verificarsi del fenomeno o almeno a limitarne gli effetti Se i produttori potessero permettersi il lusso di ricoprire interamente le alette di contatto con cinque micron di oro la corrosione non sarebbe un problema nel campo dei connettori elettrici Il contenimento dei costi tuttavia obbliga a placcature
50. di riferimento di un elemento la sua forma pi stabile alla temperatura specificata di solito 25 C e alla pressione standard di 1 bar 100 kPa L energia libera di Gibbs standard di formazione viene espressa in rapporto alle moli di composto formato nel nostro caso O2 la sua unit di misura nel Sistema Internazionale il kJ mol In base alla definizione l energia libera di Gibbs standard di formazione degli elementi nel loro stato di riferimento uguale a zero Derivando rispetto alla variabile temperatura T l energia libera 4G si ottiene l entropia molare standard cambiata di segno che rappresenta la pendenza delle rette presenti nel diagramma Il diagramma di Ellingham in pratica rappresenta la stabilit termochimica degli ossidi Metalli che hanno rette pi in basso hanno ossidi con maggiore stabilit Ad esempio ossidi di stagno in arancione sono pi stabili degli ossidi di nickel in blu gli ossidi di nickel sono pi stabili di quelli di rame in rosso che sono meno stabili degli ossidi di palladio in azzurro e di argento in verde Quindi se abbiamo due superfici una di stagno e una di rame a parit di temperatura e pressione di ossigeno si formeranno con pi facilit ossidi sulla superficie di stagno In conclusione c da aggiungere che il diagramma di Ellingham non tiene conto dei fattori cinetici 36 Teoria della connessione elettrica Pug Piao PeofPeo l we ort g 10 919 ig
51. e trazionando assialmente il cavo con una velocita di 25 mm min utilizzando l apposita attrezzatura cella dinamometrica Vanno provate tutte le vie di ogni particolare in plastica ed il numero di misure effettuate non deve essere inferiore a 10 Per le Prove di Tipo in fase di omologazione la forza di estrazione minima deve essere garantita anche dopo che le capsule sono state condizionate con i seguenti cicli e 12 ore alla temperatura minima prevista per il tipo di materiale e 12 ore alla temperatura massima prevista per il tipo di materiale e 12 ore alla temperatura di 23 2 C e umidit relativa del 93 2 Al termine del condizionamento e delle prova di estrazione non ci deve essere nessuna deformazione o incrinatura ammessa per una variazione della tonalit del colore In Tabella 4 18 sono mostrate le temperature limite relative ai principali componenti in materiale plastico prodotti da INARCA Questi valori sono fondamentali per eseguire i cicli di condizionamento succitati Codice materia prima Classe Temperature limite Cod da 001 a Cod da 341 in Quale Infiammabilit Tfinima Massima 340 poi 0851 Sla PE 50 C 95 C 0854 54 PA 6 UL 94 V 2 40 C 125 C 0854 54 PA 66 UL 94 V 2 40 C 125 C 0854 54 PA 66 Rinforzato UL 94 V 2 40 C 125 C 0854 54 PA 66 6 UL 94 V 2 40 C 125 C 0856 56 PBT UL 94 V 0 50 C 120 C 0856 56
52. estraneo nella o sulla superficie colore confronto con colori normalizzati o campioni grado di lucentezza confronto con uno standard applicabile per esempio la scala di Bollo o un campione rugosit scanalature ondulazioni graffi solchi fori pori avvallamenti creste scale fenditure bave riflessi ecc e condizioni interne dei materiali traslucidi per esempio cavit inclusioni gassose e linee di flusso comprese le inclusioni di materia estranea e condizione e dislocazione di un lubrificante per quanto possa essere accertato visivamente e parti allentate e staccate specialmente dopo una sollecitazione L esame visivo deve essere effettuato mediante uno dei seguenti metodi ad occhio nudo intensit normale della visione percezione normale dei colori alla distanza di osservazione pi favorevole e con l illuminazione adeguata oppure con ingrandimento ottico L ausilio di metodi speciali per esempio l utilizzo di luce polarizzata per l osservazione delle tensioni interne dei materiali o altri indicatori per l osservazione delle fessurazioni o dei pori all interno dei materiali non sono permessi ai fini di questa prova Nello specifico l esame visivo per le connessioni IDC pu essere effettuata con ingrandimento fino a circa cinque volte Devono essere esaminate tutte le parti per controllare che i requisiti delle caratteristiche di progetto siano rispettati 109 Analisi delle Normative I
53. facilit attraverso l oro e forma un film disgregativo sulle superfici di contatto oltre a non fornire una base particolarmente dura quindi oggi non praticamente pi usato Nickel E il materiale che costituisce il sottostrato pi importante e maggiormente usato Agisce come barriera interna alla diffusione principalmente Zn e Cu verso oro e da barriera esterna per le sostanze inquinanti che penetrando nei pori e potrebbero contaminare il metallo base Il nickel riduce inoltre nei rivestimenti di stagno la formazione di intermetallici La sua particolare durezza aumenta anche la resistenza ad usura del connettore La sua deposizione livella la superficie e riduce la porosit consentendo una maggior resistenza alla corrosione e migliorando le prestazioni generali del contatto Per quanto riguarda le propriet funzionali dei depositi sono due le filosofie di riferimento per l elettrodeposizione di nickel I bagni di solfammato esenti da additivi sono generalmente preferiti per la ragione che la prima priorit consiste nell ottenimento di rivestimenti il pi possibile duttili che non danno luogo a frattura quando i processi successivi richiedono la piegatura dei pezzi Ma nel caso di lavorazioni per proprio conto presso l azienda produttrice di connettori si preferisce una variante opposta che per diverse ragioni sembra presentarsi come la soluzione migliore Questa variante consiste nel lavorare con un nickel sempre al solfammato ma livel
54. gi citata in precedenza risulta dipendente dalla forza normale di contatto F in base alla relazione dove u rappresenta il coefficiente di attrito F pu F 2 33 E evidente che maggiore la forza normale maggiore risulta la forza di inserzione Forze d inserzione sufficientemente alte su substrati duri hanno un effetto autopulente ma se tale forza aumenta eccessivamente pu comportare usura meccanica e quindi il danneggiamento del contatto In base a queste considerazioni opportuno che la forza normale di contatto non sia troppo alta in modo da non pregiudicare la durabilit e la separabilit del contatto stesso ma non deve essere neanche troppo bassa poich deve garantire sufficiente stabilit elettrica e meccanica Il fenomeno che tuttavia genera i maggiori disagi nel mantenimento della stabilit del contatto il rilassamento della forza normale Il rilassamento direttamente proporzionale alla diminuzione dello sforzo con il tempo di un materiale sottoposto costantemente a deformazione Un esempio di questo 28 Teoria della connessione elettrica rilassamento dello sforzo illustrato Figura 2 7 a 2e ene 108 DL Lg Berilio Ga Suri ipaa n aga Rame a Ondarea per precipitazione 100 a a Ottone per cartucce kouleeto hant ee ee 100 SN 3 a 4 3 to _ n da 3 Gi Te G 60 4 L Tag gt amp p zo s n A Ottone da eartecee Te WP
55. gruppo C questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 8 fase di prova CP e gruppo D questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 9 fase di prova DP Come si pu notare per quanto riguarda i gruppi di campioni B C e D le prove da eseguire risultano le stesse sia che le connessioni da testare siano accessibili che non accessibili Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento prova paragrafo Prova N paragrafo API Microsezione 4 4 6 4 4 6 Tabella 5 15 Gruppo di prova A fase di prova AP 2 Prove addizionali delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili Queste prove prevedono 40 o 42 campioni Dopo l esame iniziale tutti i campioni devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 10 fase di prova EP Queste prove risultano le stesse sia che le connessioni da testare siano accessibili che non accessibili 167 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Quando la fase di prova EP1 stata eseguita 2 campioni possono essere sottoposti alle prove del gruppo A vedi Tabella 5 15 I rimanenti 40 campioni devono essere suddivisi in 2 gruppi di 20 campioni ciascuno e il primo gruppo deve ess
56. i valori prescritti dalle Normative Internazionali IEC 352 i quali verranno riportati successivamente La misura della resistenza di contatto con corrente continua deve essere la media delle due letture ottenute con la corrente in un senso e nel senso inverso L uso della seguente formula assicurera che la resistenza di contatto R calcolata sia sempre corretta dove Ving e Vmr sono rispettivamente la tensione diretta e la tensione inversa misurata mentre e sono rispettivamente la corrente diretta e la corrente inversa misurata oa Va a I Sri 4 7 Qualsiasi deviazione dalla procedura di prova normalizzata dovrebbe essere chiaramente indicata nel rapporto di prova Se la resistenza di contatto viene misurata con questo procedimento si pu anche effettuare la valutazione della variazione della resistenza di contatto tale variazione deve essere determinata in condizioni dinamiche La prova deve essere effettuata in accordo con la Prova 2c Variazione della resistenza di contatto della Pubblicazione IEC 512 2 2 L elemento di prova deve essere sempre montato secondo il normale metodo di montaggio La misura deve essere effettuata con una corrente continua non superiore a 50 mA e la forza elettromotrice del circuito non deve essere superiore a 20 mV Per determinare la variazione della resistenza di contatto la norma succitata prescrive di utilizzare un oscilloscopio a raggi catodici con schermo a lunga persistenza che visua
57. inerzia di una massa quando viene sottoposta ad un accelerazione La massa viene sospesa ad un elemento elastico mentre un qualche tipo di sensore sensore di posizione ne rileva lo spostamento rispetto alla struttura fissa del dispositivo In presenza di un accelerazione la massa che dotata di una propria inerzia si sposta dalla propria posizione di riposo in modo proporzionale all accelerazione rilevata Il sensore trasforma questo spostamento in un segnale elettrico acquisibile dai moderni sistemi di misura La classificazione di questi strumenti viene fatta a seconda del principio di funzionamento del sensore di posizione utilizzato Nel caso delle prove sulle connessioni elettriche IDC vengono utilizzati dei segnali di eccitazione sinusoidali con frequenza variabile il loro controllo relativamente semplice e le risposte sono facilmente misurabili Per i segnali a frequenza variabile viene applicata una tensione in controreazione fornita da un compressore La necessit del compressore quella di reagire alle risonanze poco smorzate anche alle alte velocit di scansione in frequenza Nella prova a frequenza variabile adatta a testare le connessioni IDC il segnale inviato all eccitatore in continua scansione avanti e indietro sulla gamma di frequenza predeterminata Come gi detto in precedenza il parametro di controllo principale il livello di accelerazione ma al di sotto di una certa frequenza frequenza di incrocio il para
58. inserire i macchinari Gianni Piovesan che rimarr unico socio a partire dal 1987 decise di acquistare un terreno di due campi circa 8000 m in Via C Zusto a Vigodarzere PD per costruire un capannone di 600 m che l attuale sede di INARCA Il giro di boa si fa risalire agli anni 80 quando l azienda decise di abbandonare la minuteria generica per lanciarsi nella produzione di un prodotto specifico le connessioni elettriche senza saldatura Grazie a questa coraggiosa decisione INARCA ebbe modo di affiancare al tradizionale stampaggio di prodotti metallici anche lo stampaggio di materie plastiche le quali vengono usate per realizzare gli involucri dei terminali elettrici Ebbe cos inizio un nuovo corso aziendale che permise l affermazione nei mercati internazionali del settore dell elettrodomestico dove INARCA leader europeo Negli ultimi anni l azienda ha consolidato la sua presenza nel mercato anche grazie all introduzione di nuovi sistemi di contatto come la linea di connettori INAR IDC RAST 2 5 2 5 ENERGY e 5 connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Figura 1 2 Illustrazione delle prime macchine prodotte da INARCA aggraffatrice brevettata nel 1964 a sinistra macchina per l applicazione dei terminali del 1966 a destra 10 Inarca S p a Infine possiamo elencare le date che hanno segnato i punti fondamentali della storia di INARCA S p a in quanto hanno determinato
59. la difficolt di automatizzare il processo di saldatura E necessario infatti per una azienda produttrice che sia possibile automatizzare il processo di connessione allo scopo di limitare il pi possibile sia la velocit che il costo di produzione 2 4 3 Connessioni elettriche prive di saldatura Le connessioni elettriche prive di saldatura possono essere permanenti o meno mentre attraverso la saldatura la connessione necessariamente di tipo permanente questa la differenza sostanziale tra le due tipologie di giunzione tra terminale e cavo elettrico Le connessioni elettriche prive di saldatura di tipo permanente sono in sostanza le connessioni aggraffate crimp e le connessioni a spostamento di isolamento indicate quasi sempre con l acronimo IDC Insulation Displacement Connection oppure con la sigla italiana SDI Di seguito saranno riportate le caratteristiche principali delle connessioni elettriche aggraffate mentre le connessioni a spostamento di isolante verranno trattate nel dettaglio nei capitoli successivi Aggraffatura un termine che viene usato genericamente per definire un collegamento permanente tra un terminale e un cavo conduttore Tale unione prevede il serraggio del terminale sul cavo elettrico senza saldatura tramite il crimper ovvero una parte della matrice pressa meccanica di solito mobile che punzona e comprime il supporto del terminale Durante il processo di realizzazione infatti viene sfruttata la pressione
60. la variazione della ragione sociale 2 Marzo 1965 fondazione s f tra Piovesan Bortolini Carlotto 3 Agosto 1968 fondazione S n c tra Piovesan e Carlotto 18 Luglio 1977 trasformazione da S n c a S r l 29 Luglio 1982 trasformazione da S r l a S p a 1 2 Profilo aziendale INARCA un azienda costituita da un gruppo di persone preparate e motivate che lavorano bene insieme discutono risolvono e producono con entusiasmo per ottenere il massimo della qualit e fornire nuove idee per migliorare il prodotto La filosofia dell azienda si concentra attorno ad un preciso obbiettivo sviluppare una solida partnership con tutti i clienti basata sulla propria capacit di offrire prodotti e servizi ideati per risolvere ogni problematica relativa alla realizzazione di connessioni elettriche in modo innovativo e personalizzato Con questa filosofia in oltre 40 anni di attivit INARCA ha consolidato il proprio rapporto con le maggiori industrie di elettrodomestici settore in continua evoluzione che richiede la massima affidabilit e sicurezza dei componenti elettrici e qualit dei materiali Proprio grazie all impegno dei lavoratori e all esperienza INARCA in grado di introdurre nel mercato prodotti di alta qualit Questa sezione si occuper di elencare 1 prodotti presenti attualmente nel catalogo e di certificare l affidabilit dei prodotti stessi 1 2 1 Prodotti Il successo di INARCA legato come gi spe
61. ma risultano molto utili per valutare le relazioni che intercorrono fra la corrente e la temperatura dei connettori IDC Le prove di portata di corrente devono essere effettuate secondo la Prova 5b Curve corrente temperatura derating della Pubblicazione IEC 512 5 2 Lo scopo di questa norma quello di definire un metodo di prova normalizzato per verificare la portata di corrente dei componenti elettromeccanici a temperatura ambiente elevata senza che questi subiscano danni Come si evince dallo scopo la descrizione della prova sar relativa alle connessioni elettriche in generale e non tratter in modo specifico le connessioni IDC La capacit di trasmissione di corrente di un componente limitata dalle propriet termiche dei materiali che compongono i contatti i terminali ed anche i materiali isolanti degli involucri Ogni materiale ha infatti una propria resistenza elettrica interna dovuta alla struttura del materiale stesso la quale generer al passaggio della corrente un riscaldamento del componente per effetto Joule Pertanto la portata di corrente una funzione del calore auto generato e della temperatura ambiente alla quale un dispositivo opera Ci vuol dire che per ogni materiale viene fissata una temperatura limite di utilizzo Trim superata la quale il componente potrebbe venire danneggiato Chiamando 7 la temperatura assoluta del componente rilevata approssimativamente nel punto pi caldo e T la temperatura ambient
62. manuale mentre la versione programmabile attrezzata con un sistema di controllo basato su uPLC completo di tastiera a 5 funzioni e di un indicatore che consente di condurre i test in modo automatico Le principali caratteristiche di questa camera sono e dosaggio ad alta definizione e spruzzo ad alta precisione della soluzione salina atomizzazione e sistema automatico per l abbattimento dei fumi nel compartimento test versione programmabile e cappa completamente trasparente con apertura servoassistita e possibilit di blocco automatico del test in corso e manometro con valvola regolatrice per il controllo del flusso d aria compressa e flussometro per la lettura del flusso della soluzione salina 180 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Figura 5 13 Camera DCTC per prove di corrosione 5 4 3 Definizione delle condizioni ambientali Dopo aver definito gli strumenti necessari per le prove climatiche verranno descritti i metodi utilizzati per verificare le condizioni ambientali La verifica delle condizioni ambientali molto importante soprattutto quando si eseguono le Prove di Tipo elettrico Tale verifica invece non risulta fondamentale per le prove climatiche perch i campioni vengono testati all interno di ambienti termicamente condizionati e quindi con caratteristiche molto diverse rispetto all ambiente normale Si scelto comunque di trattare il problema della valutazione
63. necessarie per l ottenimento dell autorizzazione del marchio di conformit La certificazione l atto mediante il quale un ente dichiara che un prodotto o servizio conforme ai requisiti specificati In questo paragrafo saranno brevemente descritti gli Enti di Certificazione Industriale che permettono di ottenere i marchi di conformit volontari sempre in riferimento alla connessioni IDC sviluppate da INARCA non saranno trattati gli Enti di Certificazione che si occupano di altri tipi di connessione Nello specifico gli Enti a cui fa riferimento INARCA in materia di connessioni IDC sono gli UL il 88 Analisi delle Normative Internazionali VDE e la Tyco Electronics Si deve specificare che Tyco non un Ente no profit organizzazione non a scopo di lucro che si occupa di certificazioni ma una delle aziende leader a livello mondiale nella produzione di componenti elettromeccanici e non solo essa in grado di sviluppare degli standard industriali di grande importanza per tutte le aziende del settore i quali saranno presi in considerazione in questo lavoro In ogni caso anche INARCA nel corso degli anni si dimostrata in grado di sviluppare standard industriali di assoluto rilievo che avranno quindi un ruolo nell analisi sperimentale delle Normative Internazionale UL Underwriters Laboratories Inc UL un organizzazione americana indipendente fondata nel 1894 che si occupa di certificazioni di pr
64. nocciolo di rame del filo Dalla visione in sezione si pu osservare come 1 residui dello smalto e alcuni residui di rame si accumulino in alcune zone adiacenti all interfaccia di contatto questo fatto assicura che la spelatura sia di ottima qualit e che si ottenga anche un ottimo contatto elettrico Osservando le zone deformate in seguito alla connessione si pu notare come la tecnica RS faccia aumentare le asperit di contatto e anche la tenuta della connessione nei confronti dei gas In Figura 3 6 a si pu apprezzare meglio la geometria interna delle balestre infatti la particolare forma arcuata fa aumentare notevolmente la superficie di contatto e assicura un ottima resistenza meccanica alla trazione in direzione trasversale Partendo dal presupposto reso noto nel precedente capitolo che una buona connessione viene realizzata se la superficie di contatto risulta superiore rispetto alla sezione del filo conduttore processato e considerando con approssimazione per difetto che lo sviluppo del profilo della balestra sia pari allo spessore della stessa si ha che teoricamente la superficie di contatto massima pari a 1 mm Infatti considerando la Figura 3 6 a e avendo come misure A 0 5mm e B Imm la superficie di contatto S data dalla relazione S A B A B Imnt 3 1 Ne consegue quindi che la superficie di contatto risulta essere fino a quattro volte la sezione del filo processato e la qualita della connessione elettri
65. non devono permettere la formazione di film superficiali Questo meccanismo richiede l uso per di metalli nobili e preziosi come l oro duro e il palladio L applicazione di questi materiali aumenta di molto il costo commerciale dei connettori elettrici quindi opportuno limitarne l uso 39 Teoria della connessione elettrica Poich i terminali hanno generalmente una connessione permanente che non richiede resistenza ad usura allora per diminuire i costi si crea un accoppiamento che utilizza un altro tipo di meccanismo Questo meccanismo dato da un materiale che deve essere pi economico ma che inevitabilmente meno resistente alla formazione di film superficiali I film superficiali che si formano ossidi in particolar modo sono materiali fragili e hanno sempre un elevata durezza e grande resistenza elettrica Il problema che si presenta quindi quello di creare attraverso il film superficiale dei varchi che consentano il passaggio della corrente elettrica L applicazione di un rivestimento duttile permette all ossido formatosi di fratturarsi sottoposto alla forza normale di contatto e quindi di far passare la corrente elettrica Risulta chiaro che l ossidazione dei varchi creati evitata dall intimo contatto tra le superfici quindi se i due elementi si sconnettessero avremmo una pronta riossidazione oltre che elevata usura e abrasione e quindi una bassa possibilit di riutilizzo Per questo genere di rivestimenti si utili
66. ora Pu essere configurato da un minimo di 2 ad un massimo di 12 sistemi di alimentazione filo per la produzione di moduli di cablaggio con connettori a spostamento di isolante e terminali aggraffati secondo le richieste specifiche del cliente Pu eseguire incroci dei conduttori rispetto alle vie adiacenti dei connettori e realizzare cablaggi a Z Le presse di aggraffatura se richieste possono essere dotate di sistemi di misura e controllo della forza di aggraffatura Un dispositivo meccanico opzionale di alta precisione pu eseguire la polarizzazione di tutti i connettori presenti sul pallet Si possono adottare anche controlli delle lavorazioni eseguite con sistemi a telecamera che garantiscono al 100 l assenza di difetti La macchina gestita elettronicamente da un PLC e corredata di un touch screen di interfaccia con l operatore e da un PC utilizzato per la supervisione del processo della linea Tutte le funzioni della macchina sono gestite tramite questa interfaccia e i dati relativi alla produzione sono memorizzati dal sistema Le macchine INAR AHM EVOLUTION vengono prodotte in due versioni e AHM 25 EVOLUTION per RAST 2 5 e AHM 50 EVOLUTION per RAST 2 5 ENERGY e RAST 5 Queste macchine possono essere configurate con minimo 2 stazioni di alimentazione ma per l inserimento filo lato testa e per l inserimento filo lato coda fino ad un massimo di 12 stazioni pi 6 Entrambe le macchine serie AHM EVOLUTION pre
67. per valutare l attitudine dei componenti ad essere immagazzinati o a funzionare secondo modalit prescritte in specifiche condizioni di caldo secco I campioni devono essere muniti dei loro normali accessori e montati secondo il normale metodo di montaggio Nel rapporto di prova deve essere specificata la condizione del componente per esempio se accoppiato o disaccoppiato Prima della prova i campioni devono essere sottoposti ad un periodo di precondizionamento di almeno 1 ora in modo da garantire l equilibrio termico degli elementi con l ambiente La prova di caldo secco deve essere eseguita in una camera climatica Il campione che si trova a temperatura ambiente viene posto all interno della camera la quale si trova alla temperatura 7 di 100 2 C TLS e ad una umidit assoluta dell aria minore di 20 g m corrispondente ad una umidit relativa del 50 alla temperatura di 35 C Quando il campione ha raggiunto e si stabilizzato alla temperatura T si mantengono le condizioni per un tempo di 16 ore Immediatamente dopo il condizionamento quando il campione si trova ancora in una condizione di alta temperatura si deve misurare la resistenza di isolamento Al termine del periodo il campione viene posto a temperatura ambiente per un tempo non inferiore a ora fino al raggiungimento della medesima Dopo il periodo di riassestamento i campioni devono essere sottoposti alle seguenti prove resistenza di contatt
68. premifilo che costituisce il connettore Il terminale IDC deve essere tenuto saldamente fermo durante la prova mediante l ausilio di una piastra molto robusta in grado di sopportare le forze applicate La prova deve essere realizzata connettendo conduttori smaltati o con guaina utilizzando l apposito attrezzo per l inserimento questa prova deve essere realizzata almeno su cavo di sezione minima e cavo di sezione massima da inserire nel terminale IDC Dopo aver bloccato il terminale deve essere applicata una forza F al filo inserito in modo da muoverlo lungo l asse longitudinale della fessura di connessione del terminale stesso La forza deve essere applicata utilizzando un dispositivo appropriato per esempio una forchetta di prova Un esempio di configurazione adatta per la prova mostrato in Figura 4 6 Il gioco totale tra il terminale e la forchetta di prova non deve superare il 50 del diametro del filo Si Dispositivo di estrazione del filo Filo Terminale IDC Mascella della forchetta Forchetta Dispositivo di fissaggio Figura 4 6 Configurazione per la prova di estrazione trasversale del filo La forza deve essere applicata mediante un mezzo appropriato per esempio una macchina per le prove di trazione cella dinamometrica la quale permette di rilevare i valori di rottura o sfilamento del cavo La testa della macchina di trazione deve avere una velocit costante compresa tra 25 e 50 mm min Il campione dev
69. primo rappresenta la crescita degli ossidi nel tempo ed riportato in Figura 2 14 10000 1000 SPESSORE FILM A 100 10 10 100 1000 10000 TEMPO GIORNI Figura 2 14 Grafico che rappresenta la crescita nel tempo del film di ossido per alcuni materiali utilizzati nei connettori Dal grafico di Figura 2 14 si pu vedere che la formazione di ossidi molto veloce gi dopo pochi giorni c uno strato molto consistente e che ci sono ossidi di nickel e di stagno che sono autolimitanti cio raggiunto un certo spessore tendono a non accrescersi pi mentre altri come gli ossidi di rame e argento continuano a prodursi con il tempo Questa considerazione molto importante ad esempio nel fenomeno della porosit di rivestimenti in metallo nobile infatti se il poro porta ad un sottostrato di nichel questo si ossida ma ad un certo spessore si ferma evitando di affiorare e di depositarsi in superficie pori passivi se invece il poro arriva al substrato di rame si ha la continua ossidazione di rame che porta alla fuoriuscita di composti inquinanti corrosione ossidazione che sedimentano sulla superficie metallica rovinando le caratteristiche meccaniche ed elettriche dell interfaccia pori attivi Il secondo grafico riportato in Figura 2 15 rappresenta invece la resistenza elettrica in funzione dello spessore del film di ossido 35 Teoria della connessione elettrica 10 Poe eS eo ak rs Se 1 1 I
70. re enice zione cene senese nio necenioneo 70 3 2 1 Caratteristiche funzionali dei connettori RAST 3 2 2 Controllo della deformazione del conduttore i 3 23 ProdottINAR RAST cscnnlie UO RO Ae a ei E EEEE 3 2 4 Macchine per l applicazione dei prodotti INAR RAST ie 3 3 Vantaggi e svantaggi delle connessioni IDC ssrrrerreerrerice rice ee en eee scene cene sere cn eee seen scene senese een eeeonioneo 80 4 Analisi delle Normative Internazionali cccssseeecceeeeeeeeeeeeeeeneeeeeeeeeeeeseeeees 83 4 1 Enti di Normazione e di Certificazione msrrrrrrrrrrrerie ezio rese receeceeee eroe irene sere ce eee neenecene senese nin eezenioneo 84 4 Struttura Enti Normatotiz anraio elio anal earn eri tari 4 1 2 Entidi Certificazione Industriale i 4 2 Prescrizioni normative generiche e di base osrrtrrerrrere sere ce ren seeeene eine eee ee senese scene venee arie ario neeeionicnee 91 ADM Terminologia cirie A ITA CREARE CTER ARIOSTO ERA NA CAREER CATA GIRA AVO RA 4 22 NOtme di pase TEC S123 cc a ela alare ea 4 2 3 Norima di base TEC 61984 icv acne vets ccctens cous RNA NOR O RAI 4 2 4 Indicazioni di prova generali i 4 3 Prescrizioni normative specifiche per le connessioni IDC vserrrrrreereereree serie ereee rin ereceeeezeenionee 101 431 Definizioni FONDAMENTALI 1 cite IR E aaae naar Rear T EEE PETET
71. relative ai componenti in plastica sono state descritte solamente sulla base delle specifiche tecniche di INARCA per non dover prendere in considerazione tutta una serie di altre norme riguardanti un argomento non correlato ai componenti elettromeccanici Per quel che riguarda invece le altre prove non sono state omesse alcune prescrizioni significative A fronte di questa analisi possibile affermare che i procedimenti di prova riportati in questo lavoro rappresentano una completa guida pratica che pu essere utile ad una qualsiasi azienda che produce connettori elettrici 187 Conclusioni 188 Bibliografia Bibliografia INARCA S p a capitolo 1 INARCA S p a Catalogo prodotti 2009 2009 www inarca it Gianni Piovesan 50 anni di lavoro 2008 CSQ Certificato ISO 9001 2008 IQNET Certificato ISO 9001 2008 CSQ Certificato ISO 14001 2004 IQNET Certificato ISO 14001 2004 Teoria della connessione elettrica capitolo 2 G Concheri A Tosetti Elementi di Disegno e Normativa Libreria Cortina Padova 1996 M Braunovic N K Myshkin V V Konchits Electrical Contacts Fundamentals Applications and Tecnology Hardcover 2006 189 Bibliografia Ragnar Holm Electrical contacts Theory and Application Paperback 2010 A Manente Le connessioni elettriche prive di saldatura una tecnologia innovative ad alta efficienza Universit degli St
72. riferimento per la misura 178 mm 7 in approx della caduta di tensione c d t B 100 mm 3 94 in Connessione di alimentazione Linguetta doppia 19 mm 0 75 in laminato in resina fenolica A Figura 4 14 Connessioni per la prova di carico di corrente ciclico connessioni aggraffate I 12 campioni dovranno essere sottoposti a 500 cicli di prova Ogni ciclo consiste in 45 minuti sotto carico di corrente e 15 minuti senza cavo La Tabella 4 7 indica i valori della corrente di prova per diversi valori della sezione del filo per cavi in AWG si applicano i valori riportati nella norma UL 310 questa norma non stata presa in considerazione 128 Analisi delle Normative Internazionali Sezione cavo mm 0 5 0 75 1 0 1 5 2 5 4 0 6 0 Corrente di prova A 8 11 15 24 30 36 40 Tabella 4 7 Corrente di prova per la prova di sovraccarico elettrico Ogni connessione deve essere dotata di opportuni dispositivi per rilevare la temperatura termocoppie Per ogni connessione va infatti rilevata la sovratemperatura AT dopo il 24 esimo ciclo e la sovratemperatura AT dopo il 500 esimo ciclo Il valore di AT non deve superare per pi di 15 C il valore AT e nessuna delle due sovratemperature deve superare gli 85 C Dopo la prova e prima di effettuare ulteriori misurazioni il campione dovr riacquisire le condizioni standard per un tempo di riassestamento non inferiore a 1 ora L
73. rispetto allo spessore del rivestimento conduttivo La Figura 2 3 descrive la distribuzione della corrente elettrica nei due casi di studio strato di metallo strato di metallo a px gt P b pp lt p Figura 2 3 Distribuzione della corrente in una pellicola superficiale conduttiva con raggio della costrizione dello stesso ordine di grandezza dello spessore della pellicola Caso a Nel primo caso supponiamo che la resistenza elettrica del rivestimento sia maggiore rispetto a quella del metallo sottostante In queste condizioni si ha che la corrente elettrica che transita attraverso la costrizione si diffonde pi significativamente nel substrato metallico che non nel rivestimento conduttivo come mostrato in Figura 2 3 a In questa situazione si osserva come nelle immediate vicinanze dell a spot la differenza di potenziale nel substrato metallico sia trascurabile rispetto alla differenza di potenziale attraverso la pellicola conduttiva nella direzione normale all interfaccia pellicola sottostrato Quindi tale interfaccia definisce una superficie quasi equipotenziale la densit di corrente presente nel rivestimento pressoch 21 Teoria della connessione elettrica uniforme attraverso l a spot La resistenza di diffusione R quindi considerando a il raggio della costrizione e p la resistivit del substrato metallico pu essere espressa dalla semplice relazione seguente R d np 2 12 4 a Poich l
74. sar quindi in grado di capire le principali problematiche legate alle connessioni elettriche e conoscere nello specifico le connessioni elettriche a spostamento di isolante avendo presente tutti 1 procedimenti di collaudo a cui sono sottoposti questi componenti L elaborato stato concepito per approcciare alle tematiche relative alle connessioni elettriche in modo progressivo e per quanto possibile completo essendo suddiviso il cinque capitoli Il capitolo 1 dedicato ad INARCA S p a l azienda che ha reso possibile la stesura di questo lavoro Esso comprende una breve descrizione dell azienda e della sua storia Il capitolo 2 tratta le connessioni elettriche da un punto di vista generale considerando gli aspetti teorici relativi alla stabilit elettrica e dai fattori che la influenzano Saranno definiti anche 1 problemi che riguardano i connettori elettrici i materiali con i quali vengono costruiti e le tipologie di connessione attualmente impiegate Il capitolo 3 tratta in maniera specifica le connessioni elettriche a spostamento di isolante per le quali verranno successivamente analizzate le prescrizioni normative da applicare Questo capitolo contiene anche la descrizione di prodotti specifici realizzati da INARCA completa della descrizione dei sistemi di produzione e applicazione dei prodotti stessi Il capitolo 4 riporta tutte le Normative Internazionali e gli standard industriali relativi alle connessioni elettriche a spostame
75. scelta relativa alla saldatura per unire due metalli in ogni caso dovuta al fatto che un legame metallurgico pu essere raggiunto con minimo rischio di effetti negativi sulla composizione sulla microstruttura sulle propriet intrinseche del metallo di base Il compromesso comunque che metalli e leghe metalliche con un basso punto di fusione hanno anche una bassa resistenza meccanica Questa una naturale conseguenza della fondamentale forza dei legami tra gli atomi nei metalli a basso punto di fusione Basse forze di unione o basse energie di legame possono causare separazioni pi facilmente sia che l energia di separazione arrivi da una fonte termica sia da una fonte meccanica Di conseguenza bisogna sempre tenere in considerazione che quando i componenti metallici vengono saldati la saldatura quasi ogni volta il punto pi debole dell intero montaggio l unica eccezione potrebbe riguardare quando la saldatura si usa per unire leghe metalliche o metalli a basse temperature di fusione che possono essere esse stesse pi deboli della saldatura Per assicurare un certo grado di sicurezza meccanica alla giunzione in una connessione elettrica saldata si possono osservare alcune scelte meccaniche largamente adottate In Figura 2 20 vengono illustrati degli esempi di soluzioni pre saldatura in modo da garantire diversi gradi di sicurezza meccanica alla connessione elettrica saldata gruppo 1 gruppo 2 a b gruppo 3 Figura 2 20
76. sono valide per tutte le tipologie di componenti In ogni caso l ultima norma di base a livello internazionale che tratta 1 connettori elettrici per apparecchiature elettroniche la IEC 61984 dal titolo Connettori Prescrizioni di sicurezza e prove Tale norme in vigore dall Ottobre del 2008 ed stata recepita a livello europeo nel Giugno del 2009 In questa sezione saranno presenti molte nozioni e prescrizioni riferite sia alla Pubblicazione IEC 61984 che alla IEC 512 Il CEI invece ha istituito un Comitato Tecnico dedicato a questo argomento il CT 48 Ne consegue che l adozione a livello nazionale di una norma riguardante i connettori elettrici deve essere valutata dal CT 48 per poter entrare in vigore In questo paragrafo verranno riportate le prescrizioni di base fondamentali che sono utili per le connessioni elettriche a spostamento di isolante Tali norme sono ovviamente valide anche per tutti gli altri componenti contemplati dalle stesse Normative Internazionali 4 2 1 Terminologia La terminologia usata nelle norme di base dedicate ai componenti elettromeccanici per apparecchiature elettroniche conforme a quella stabilita dal Vocabolario Elettrotecnico Internazionale Risulta infatti fondamentale utilizzare dei termini standardizzati che permettano ai lettori di comprendere al meglio i contenuti delle Normative Internazionali Di seguito sono riportate le definizioni fondamentali estrapolate dalle norme IEC 512 e IEC
77. specifica durata I valori preferenziali per la durata delle prove sono 250 500 1000 e 2000 ore per quanto riguarda le connessioni a spostamento di isolante la durata deve essere di 1000 ore con una temperatura massima di funzionamento di 100 C La corrente di prova deve ovviamente essere indicata nel rapporto finale Questa prova viene effettuata da INARCA con le condizioni di prova riportate in Tabella 4 9 Temperatura di prova 100 C Temperatura camera 70 5 C Durata della prova 1000 h con 45 min ON e 15 min OFF Corrente di prova Corrente continua Tabella 4 9 Carico elettrico e temperatura condizioni di prova Alla fine del periodo di esposizione si deve lasciare raffreddare l elemento in condizioni atmosferiche normali temperatura ambiente per 1 o 2 ore Dopo questo periodo di riassestamento deve essere verificata la funzionalit del campione mediante le seguenti misure resistenze di contatto resistenza di isolamento tensione di tenuta esame a vista verifica caratteristiche di funzionamento 130 Analisi delle Normative Internazionali 4 5 6 Prove di portata di corrente curve corrente temperatura derating Le prove di portata di corrente sono considerate prove aggiuntive che si possono effettuare sulle connessioni elettriche a spostamento di isolante Queste prove non sono considerate come obbligatorie ne dalle Normative Internazionali ne dagli Enti di Certificazione Industriale
78. stesse funzioni con fili smaltati di sezione differente Allo scopo di superare questo problema sono state adottate delle soluzioni geometriche differenti E possibile osservare queste nuove soluzioni geometriche nelle Figure 3 1 b c d e osservare gli effetti pratici di ci che si ottiene dal processo nella Figura 3 3 riportata di seguito Figura 3 3 Immagini reali di un terminale avente geometria compatibile con diverse sezioni di fili smaltati e cavi 55 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC In Figura 3 3 si vede che con lo stesso terminale stato possibile connettere fili smaltati di sezione diversa I terminali RS come si vede in Figura 3 1 sono tutti caratterizzati da una stessa forma per processare i fili smaltati ma possono avere appendici differenti in base alle diverse connessioni cui saranno sottoposti in entrata o in uscita Un esempio di connessione completa si ha in Figura 3 2 in cui vengono connessi attraverso il terminale un filo smaltato per mezzo della tecnica RS e un cavo isolato con guaina 3 1 1 Caratteristiche funzionali dei terminali RS In questo paragrafo si vogliono analizzare i particolari dei terminali RS per poter capire meglio i vantaggi che ne derivano La Figura 3 4 illustra un terminale RS suddiviso in zone in modo da comprendere il suo funzionamento Figura 3 4 Illustrazione di un terminale RS e delle sue caratteristiche principali Per effettuare una
79. temperatura definita nel paragrafo 4 5 5 prevede l utilizzo della camera climatica succitata quindi tale camera deve essere progettata in modo da poter portare l alimentazione elettrica ai componenti durante il condizionamento termico Altre prove climatiche significative come la prova di caldo umido ciclico oppure la prova di resistenza all umidit per i materiali plastici prevedono di sottoporre i campioni a dei gradi di umidit relativa controllati e molto elevati A questo proposito vengono utilizzate apposite camere climatiche sempre prodotte da Angelantoni Industrie della serie ACS VPT con una capacit che va dai 25 ai 250 litri Tali camere possono essere programmate per lavorare sia con vapore saturo sia con vapore surriscaldato 5 4 2 Camere per prove di corrosione Un ulteriore condizione richiesta nelle prove climatiche per le connessioni IDC quella di simulare un atmosfera corrosiva Viene quindi utilizzata una camera della serie DCTC prodotta da Angelantoni Industrie vedi Figura 5 13 questo prodotto risulta estremamente affidabile e permette di studiare i comportamenti dei provini sottoposti a test molto incisivi La camera completamente realizzata in materiale plastico anticorrosivo il quale assicura la massima resistenza e una perfetta tenuta nel tempo I due modelli disponibili base e programmabile differiscono nei loro sistemi di controllo la versione base caratterizzata da un sistema di controllo
80. una lista di standard relativi al contatto elettrico Molti degli standard di queste due associazioni sono riconosciuti e approvati anche dall American National Standards Per i prodotti relativi agli elettrodomestici di largo consumo i sistemi di connessione vengono testati ed elencati assieme al prodotto sotto l approvazione di enti come gli Underwriter Laboratories UL la VDE e la CCC solo per citarne alcune Per connettori nel campo meccanico automobilistico ci sono numerose specificazioni SAE e ISO applicabili Oltre alle certificazioni internazionali molti dei prodotti di INARCA hanno ottenuto l omologazione da parte degli Enti di Certificazione Industriale organizzazioni dette no profit quali VDE UL e CSA i marchi sono riportati in Figura 1 3 O n CP ded Figura 1 3 Marchi di omologazione dei prodotti di INARCA 13 Inarca S p a Queste importanti certificazioni sono state ottenute grazie al fatto che tutti 1 prodotti sono costruiti secondo le prescrizioni dettate dai principali enti di normalizzazione internazionale e industriale a garanzia di assoluta qualita questo risulta indispensabile per poter esportare 1 prodotti in tutto il mondo L azienda puo contare anche su apparecchiature altamente tecnologiche e precise per il controllo e l analisi dei prodotti e di tutti i materiali impiegati INARCA ritiene fondamentale che il suo sviluppo deve avvenire in modo compatibile con la salvaguardia
81. 00 uS m disporre i provini e chiudere ermeticamente la porta della camera introdurre 0 2 dm di anidride solforosa nella camera attraverso il tubo di immissione tramite riscaldatore portare la temperatura della camera fino a 40 3 C in circa ora e 30 minuti quindi mantenerla per la durata della prova Un ciclo di prova di 24 h e pu essere eseguito mediante l esposizione continua dei provini oppure mediante due fasi la prima di 8 ore con esposizione all interno della camera di prova la seconda di 16 ore con esposizione a temperatura ambiente In entrambi i casi l acqua nella camera e anidride solforosa nell atmosfera devono essere sostituite prima dell inizio di un nuovo ciclo di 24 ore Per una prova con esposizione continua maggiore di 24 ore l operazione deve avvenire evitando di toccare i provini Per condizioni ambientali si intende una temperatura di 23 5 C ed una umidit relativa minore del 75 Per l esatta misurazione della quantit di anidride solforosa da immettersi si usa un asametro che viene posto sul lato destro dell apparecchio I provini all interno della camera di prova devono essere disposti in maniera tale che risulti distanza tra i provini gt 20 mm distanza tra i provini e le pareti o il soffitto camera gt 100 mm distanza tra i bordi inferiori dei provini e la superficie dell acqua nella camera gt 200 mm Qualora non sia specificato l inclinazione di superfici piane ri
82. 00 prodotti possono vantare la certificazione VDE Il VDE opera in tutto il mondo gestendo una rete mondiale di contatti e collaborazioni internazionali a livello tecnico e scientifico collabora infatti con associazioni note in tutto il mondo Il VDE ha esperti in servizio in tutte le organizzazioni di standardizzazione pertinenti quali il CENELEC l ETSI e la IEC lavora anche in stretta collaborazione con 1 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers che la pi grande associazione di ingegneri a livello mondiale Il VDE presente in tutta la Germania con 29 sedi regionali e distrettuali supportate anche da 60 gruppi universitari L associazione composta da rappresentanti di primo piano in materia di tecnologia e scienza che lavorano a stretto contatto con le imprese La sede principale a Francoforte mentre le sedi di rappresentanza pi significative sono a Bruxelles e a Berlino Tyco Electronics Tyco un fornitore globale con un fatturato di 10 3 miliardi di dollari USA nel campo dei componenti elettronici per migliaia di prodotti di consumo e industriali soluzioni e sistemi di rete per i mercati energetici e delle telecomunicazioni sistemi sottomarini per telecomunicazioni e prodotti specialistici Tyco Electronics produce circa 450 000 prodotti tecnologici di precisione che hanno tutti il supporto di circa 78 000 dipendenti dedicati impegnati in modo particolare ad offrire un vantaggio di prestazioni in ogn
83. 08 Tyco Electronics 108 20238 Product Specification DUOPLUG 2 5 Female Connector Side Locking version 11 Febbraio 2008 Underwriters Laboratories Inc Standard for Safety UL 486C Splicing wire Connectors 7 Settembre 2004 Underwriters Laboratories Inc Standard for Safety UL 1977 Component Connectors for Use in Data Signal Control and Power Applications Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali capitolo 5 Pubblicazione IEC 60352 Connessioni senza saldatura Parte 3 Connessioni senza saldatura accessibili a spostamento di isolante Ottobre 1994 Pubblicazione IEC 60352 Connessioni senza saldatura Parte 4 Connessioni senza saldatura non accessibili a spostamento di isolante Giugno 1996 Servizio di Taratura in Italia Certificato di Taratura N 22025 www sit italia it 2011 Galdabini p i Prodotti www galdabini it 2011 Bruel amp Kjaer p i Prodotti www bksv com 2011 Bruel amp Kjaer Prove vibrazionali 1987 Belotti Sistemi p i Componenti Vibrazioni www belotti online it 2011 193 Bibliografia Belotti Sistemi Sistema di Vibrazione V650 Manuale di installazione e funzionamento Gennaio 1995 N Mohan T M Undeland W P Robbins Elettronica di Potenza Hoelpi 2003 G Pesavento Misure e Collaudo di Macchine e Impianti Elettrici Universit degli Studi di Padova Facolt di Ingegneria P Fiorentin Teoria dell
84. 1 acquisita nel 1994 Per rispettare questi standard internazionali stata promossa una specifica Politica per la Qualit l azienda infatti ritiene fondamentale l attuazione di un adeguato ed efficiente Sistema di Gestione Aziendale della Qualit per garantire la gestione di un approccio per processi tale da e poter assicurare il raggiungimento degli obbiettivi aziendali e incrementare il valore dell organizzazione e della sua competitivit e migliorare continuamente il suo processo produttivo INARCA riconosce quindi che il miglioramento continuo delle proprie prestazioni conduce a significativi vantaggi commerciali ed economici e che la Politica per la Qualit costituisce una parte 12 Inarca S p a importante della strategia dell organizzazione per poter garantire la capacit di affrontare in modo qualificato qualsiasi sviluppo L azienda si impegna pertanto a riesaminare i requisiti conseguiti per individuare le opportunit di miglioramento del servizio dell organizzazione e dell efficacia del Sistema di Gestione della Qualit INARCA intende raggiungere i traguardi sopra indicati impegnandosi a e assicurare che i prodotti fabbricati corrispondano ai massimi livelli qualitativi delle esigenze internazionali e istituire e mantenere un efficace Sistema di Gestione per la Qualit secondo 1 requisiti della norma UNI EN ISO 9001 e coinvolgere nella crescita aziendale tutto il personale formandolo ed i
85. 1 ora in modo da garantire l equilibrio termico degli elementi con l ambiente 141 Analisi delle Normative Internazionali La prova di freddo deve essere eseguita in una camera climatica Il campione che si trova a temperatura ambiente viene posto all interno della camera la quale si trova alla temperatura 7 di 55 C TLI Quando il campione ha raggiunto e si stabilizzato alla temperatura 7 si mantengono le condizioni per un tempo f di 2 ore Al termine del periodo il campione viene posto a temperatura ambiente per un tempo non inferiore a 1 ora fino al raggiungimento della medesima Dopo il periodo di riassestamento i campioni devono essere sottoposti alle seguenti prove resistenza di contatto metodo millivoltmetrico forze di inserzione e di estrazione secondo la IEC 512 2 1 Prova 2a non definita esame visivo carico statico assiale secondo IEC 512 5 Prova 8b non definita ritenzione dell inserto nella custodia assiale secondo IEC 512 8 Prova 15b non definita immersione tenuta all acqua secondo IEC 512 7 Prova 14d non definita E fondamentale che dopo il condizionamento il campione non venga maneggiato prima della misura della resistenza di contatto Al termine della prova non ci deve essere alcun segno di deterioramento del campione Dopo l esecuzione della sequenza climatica completa il campione deve essere sottoposto alle prove seguenti misura della resistenza di isolamento p
86. 2 Resistenza di contatto 4 5 2 Resistenza di contatto 4 5 2 Corrosione in atmosfera industriale 4 6 4 Resistenza di contatto 4 5 2 Forza di estrazione trasversale 4 4 1 Resistenza di contatto 4 5 2 Vibrazione e perturbazione di contatto 4 4 4 e 4 5 1 Cambi rapidi di temperatura 4 6 3 Sequenza climatica 4 6 2 Resistenza di contatto 4 5 2 Figura 5 2 Programma di prove completo per connessioni IDC accessibili Resistenza di contatto 4 5 2 Corrosione in atmosfera industriale 4 6 4 Resistenza di contatto 4 5 2 163 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 1 4 Programma di prove di base per connessioni IDC non accessibili Nel caso in cui sia applicabile il programma di prove di base vedi paragrafo 4 3 3 il numero di campioni specificato in Tabella 5 2 deve essere preparato e sottoposto all esame iniziale Questo esame preventivo deve essere effettuato secondo le prescrizioni riportate nel paragrafo 4 3 4 ai fini di verificare che le caratteristiche di progetto riportate nel paragrafo 4 3 2 siano rispettate Quando devono essere provate connessioni IDC non accessibili con terminali riutilizzabili o non riutilizzabili 1 20 o 22 campioni richiesti devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo Quando devono essere provato terminali riutilizzabili o non riutilizzabili adatti per una gamma di diametri dei fili entram
87. 2 1 Resistenza di costrizione in base alle diverse dimensioni degli a spots 17 Teoria della connessione elettrica Si deduce quindi che l area di contatto effettiva deve essere sufficientemente elevata per garantire un contatto elettrico caratterizzato da una resistenza sufficientemente bassa La resistenza elettrica di costrizione pu essere considerata dovuta ad una costrizione circolare in un conduttore cilindrico di raggio R pu essere quindi calcolata come soluzione di un equazione di Laplace applicando appropriate condizioni al contorno Si ottiene che un approssimazione accurata della resistenza di costrizione elettrica data dalla relazione con a che rappresenta il raggio della costrizione 2 3 4 R 1 141581 0 06322 4 0 15261 0 19998 2 5 2a R R R R C Tale espressione si riduce all equazione 2 3 definita in precedenza quando il raggio della costrizione diventa piccolo in rapporto al raggio R del conduttore cilindrico E possibile verificare la validit della relazione appena definita confrontando i risultati teorici con delle misure sperimentali E stato osservato come i dati sperimentali si avvicinano molto ai valori stimati questo garantisce l accuratezza della formula su tutto il campo di indagine e soprattutto quando il rapporto a R tende all unit In tali applicazioni l accuratezza molto importante per stimare correttamente le dissipazioni di potenza dal momento che piccole v
88. 2 g m e 30 g m Durante la prova deve essere evitato qualsiasi movimento d aria che possa influenzare il risultato della prova stessa Inizialmente si stabilizzano gli esemplari da provare la tavola di legno e il foglio di carta velina in un ambiente regolato ad una temperatura compresa tra 15 C e 35 C ed un umidit relativa compresa tra 45 e 75 per la durata di 24 ore Successivamente si fissa l esemplare sull apparecchio in modo che la superficie di contatto con la punta sia verticale e che le parti di fissaggio della stessa abbiano un effetto trascurabile sulle perdite di calore La prova deve essere effettuata sulla parte di superficie dell esemplare che pi probabilmente sar sottoposta alle sollecitazioni termiche nell impiego usuale Preferibilmente applicare la punta su superfici piane e a una distanza dal bordo superiore a 15 mm Se non diversamente specificato prima di iniziare la prova il filo va pulito con una spazzola e portato alla temperatura di 850 15 C la corrente di riscaldamento e la temperatura devono rimanere costanti per un periodo di almeno 60 s Durante questo periodo l esemplare non deve essere influenzato dall irradiamento termico del filo La punta del filo posta orizzontalmente viene quindi portata a contatto con l esemplare Durante questo periodo la corrente di riscaldamento deve rimanere costante e lo spostamento della punta del filo incandescente attraverso l esemplare dev
89. 3 Raggio Raggio Resistenza Raggio Resistenza singolo a spot a spot a spot p 2ra di Holm di gruppo p 2a equivalente resistenza um QQ um Q um 0 02 0 3289 5 34 0 0937 1 18 0 04 0 1645 5 36 0 0932 1 94 0 1 0 0658 5 42 0 0923 3 16 0 2 0 0329 5 50 0 0909 4 04 0 5 0 0132 5 68 0 0880 4 94 Tabella 2 3 Valori della resistenza di costrizione e del raggio di Holm al variare del raggio degli a spots L area di contatto reale inferiore di quella nominale di conseguenza gli a spots generatisi dal contatto tra le asperit dei due corpi devono sostenere una pressione localizzata che dello stesso ordine di grandezza della forza di reazione dei materiali in contatto La deformazione che si viene a verificare nell area di contatto dipende dalla forza normale di carico che viene sviluppata La deformazione delle asperit potr essere sia elastica che plastica La deformazione sar elastica se la pressione esistente tra le asperit non supera il valore limite secondo la teoria elastica di Hertz Superato tale valore la deformazione delle asperit sar puramente plastica E stato verificato che in caso di contatto tra materiali caratterizzati da diversa durezza la deformazione plastica dipende dalla forza normale di carico sostenibile dalle asperit del metallo che ha una durezza inferiore Sotto tale ipotesi possibile stabilire una relazione tra l area di contatto meccanico A la forza normale di carico F applicata all interfaccia ele
90. 512 6 Sezione 1 Prove climatiche Prova 1la Sequenza climatica Prova 11d Cambi rapidi di temperatura Prova 11g Corrosione in atmosfera industriale Prova 11i Caldo secco Prova 11j Freddo Prova 11m Caldo umido ciclico Luglio 2003 Pubblicazione CEI 48 12 Componenti elettromeccanici per apparecchiature elettroniche Procedure di prova di base e metodi di misura Parte 6 Prove climatiche e di saldatura Febbraio 1998 Pubblicazione IEC 60352 Connessioni senza saldatura Parte 3 Connessioni senza saldatura accessibili a spostamento di isolante Ottobre 1994 Pubblicazione IEC 60352 Connessioni senza saldatura Parte 4 Connessioni senza saldatura non accessibili a spostamento di isolante Giugno 1996 192 Bibliografia Specifica Tecnica di Prova INARCA ST 0410 Terminali INAR RS MATE 13 Maggio 2010 Specifica Tecnica di Prova INARCA ST 0810 Terminali INAR RS 5 Febbraio 1996 Specifica Tecnica di Prova INARCA ST 5010 Terminali e Connettori RAST 2 5 29 Ottobre 1999 Specifica Tecnica di Prova INARCA ST 0003 Prove su componenti in materiale plastico 7 Marzo 2001 Specifica Tecnica di Prova INARCA ST 0006 Prove standard su terminali in lamiera 10 Novembre 2004 Tyco Electronics 108 2012 MAG MATE Standard Terminals 20 Ottobre 2008 Tyco Electronics 501 30 MAG MATE Standard Terminals 14 Novembre 2007 Tyco Electronics 108 2013 Product Specification Connectors For TAB Contacts RAST 5 Febbraio 20
91. 61984 utili per analizzare le norme inerenti ai connettori elettrici Connettore Componente posto all estremit di conduttori allo scopo di fornire la connessione e la sconnessione da un componente a cui si accoppia molte volte con il termine connettore si intende solo l housing che ingloba il terminale Connettore mobile Connettore destinato ad essere fissato all estremit libera di un filo o di un cavo Connettore fisso Connettore destinato ad essere fissato ad una superficie rigida Connettore smontabile Connettore costruito in modo tale che il cavo o il filo possano essere sostituiti Connettore non smontabile Connettore costruito in modo tale che il cavo non possa essere separato dal connettore senza renderlo permanentemente inutilizzabile Connettore con custodia connettore per il quale la protezione contro la scossa elettrica assicurata dalla custodia del connettore stesso Connettore privo di custodia Connettore privo di protezione contro la scossa elettrica Questo tipo di protezione pu essere fornita dall involucro dell apparecchiatura nel quale il connettore privo di custodia previsto che venga montato conformemente al grado di sicurezza del prodotto 91 Analisi delle Normative Internazionali Connettore con potere di interruzione CPI Connettore espressamente progettato per essere accoppiato o disaccoppiato durante l uso normale quando in tensione o sotto carico Connettore pr
92. 7500 1 2005 e trazione classe 1 per forze gt 10 N classe2 per forze gt 20 N e compressione classe 1 per forze gt 10 N classe 0 5 per forze gt 20 N V 5 2 2 Sistemi di vibrazione Nel paragrafo 4 4 4 stata definita la prova di vibrazione con riferimento alle Normative Internazionali IEC 512 4 e alle IEC 60068 2 6 In questo paragrafo si vuole spiegare il funzionamento vero e proprio del sistema di vibrazione utilizzato per eseguire la prova Si ricordi che per le prove di vibrazione da effettuare sulle connessioni IDC deve essere garantito solamente che la vibrazione sia sinusoidale sui tre assi non prevista quindi la determinazione delle risonanze del componente in prova Dopo la prova si deve verificare solamente la funzionalit del componente e durante la prova si deve verificare costantemente la continuit elettrica come indicato nel paragrafo 4 4 4 Il sistema di vibrazione comprende sostanzialmente l attrezzatura di fissaggio di prova l eccitatore l amplificatore di potenza il sistema di controllo dell eccitatore ed il campione 171 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Attrezzatura di fissaggio di prova L oggetto in prova nel nostro caso costituito da pi connessioni IDC collegate in serie disposto su di un tavolo vibrante I tavoli vibranti sono generalmente costituiti da una tavola porta pezzo predisposta on modo che le parti da assoggettare a vibrazioni siano sal
93. AR T C per connessioni passo 5 e prodotti per connessioni di sicurezza 11 Inarca S p a e terminali ad inserimento dolce INAR LI e connessioni a spostamento di isolante IDC Come si pu notare la gamma dei prodotti molto vasta Le varie tipologie di connessione prodotte da INARCA non saranno descritte per non appesantire troppo la trattazione verranno trattate nel dettaglio solamente le connessioni a spostamento di isolante IDC che rappresentano il fulcro di questo lavoro Per ciascun prodotto INARCA definisce degli specifici criteri di codifica del componente Questi codici vengono attribuiti a tutti i prodotti e indicano principalmente il tipo di materiale usato nella produzione I codici sono composti da 10 cifre valgono sia per i prodotti in metallo che per i componenti in plastica ed hanno una struttura detta parlante Di seguito sono riportatati due esempi di codifica componente ARTICOLO ARTICLE ARTIKEL ARTICLE 0010101201 00 10 101 20 1 TIPO Di MATERIA PRIMA CATEGORIA NUMERO DI MATRICOLA RIVESTIMENTO SUPERFICIALE STATO DI FORNITURA TYPE OF RAW MATERIAL CATEGORY SERIAL NUMBER SURFACE COATING SUPPLY STATUS TYP DES ROHMATERIALS KATEGORIE MATRIKELNUMMER OBERFLACHENUMHULLUNG LIEFERZUSTAND TYPE DE MATIERE PREMIERE CATEGORIE NUMERO DE MATRICULE REVETEMENT SUPERFICIEL ETAT DE FORNITURE ARTICOLO da cod 001 a cod 340 ARTICLE from cod 001 to cod 340 ARTIKEL von cod 001 bis cod 340 ART
94. C ___NNWOei_ _ a 4 4 1 10 100 1000 10000 100000 1 o 109 1030 10030 wocot Tompe ore Teepe are a Rilassamento a diverse temperature di b Confronto tra il rilassamento dell ottone e lavoro per l ottone una lega di rame e berillio Figura 2 7 Rilassamento degli sforzi dei materiali sottoposti a permanente deformazione Dai grafici si capisce che con il passare del tempo la forza di contatto tende a diminuire e la resistenza di contatto tende ad aumentare Utilizzando per dei materiali adeguati possibile limitare il rilassamento della forza normale di contatto come si pu notare dalla Figura 2 7 b Un ultimo aspetto che influisce notevolmente sulla forza normale di contatto il tipo di deformazione delle alette di connessione che costituiscono il connettore durante l inserimento del terminale L effetto di questo aspetto mostrato in Figura 2 8 i ULI ni Ls ay Z ta A n i u FA P 2 i 1 T a pi Po mano A arated Heverse 5 da 7 Imas ord Trassxorse Reverse up LA a2 es na cs os Displacement fram Figura 2 8 Spostamento delle alette durante l inserzione e I estrazione del terminale rispetto alla posizione di riposo in funzione della forza normale di contatto applicata durante l operazione Affinch la forza normale di contatto rimanga il pi possibile costante nel tempo necessario che la deformazione delle alette durante l operaz
95. CA dedicata ai connettori RS MATE Questa prova prescritta anche dallo standard Tyco 109 43 Per l esecuzione della prova si devono connettere in serie 10 terminali con conduttore della sezione minima e 10 con conduttore di sezione massima Il circuito di prova completo dovr essere posizionato all interno di una camera climatica nella quale non vi dovr essere restrizione alla circolazione di aria La temperatura di prova dovr essere di 118 C ed il numero di giorni di prova sar 33 Dovr essere misurata la resistenza di contatto iniziale e successivamente al termine del 2 4 8 16 e 33 ciclo di prova Alla fine della prova seguir un periodo di riassestamento di almeno 1 ora Dopo il periodo di riassestamento nessuna evidenza di danno fisico rilevante deve risultare visibile Le misure della resistenza di contatto devono rispettare i requisiti riportati precedentemente in Tabella 4 13 La prova di aumento di temperatura viene prescritta solamente dalle norme VDE e dallo standard UL 1977 In questo caso i connettori in prova devono subire un precondizionamento di 1 giorno alla temperatura ambiente 23 C con un umidit relativa del 50 Dopo questo periodo i connettori devono essere alimentati per un tempo di 8 ore alla massima corrente consentita in relazione alla sezione del filo inserito nel terminale IDC La prova si intende superata se a regime termico raggiunto la temperatura rilevata rispetta i valori ripo
96. ELL ISOLANTE F STICAMENTE J MASTICAMEN 4 ALETTA DI CONTATTO m b Figura 3 20 Caratteristiche funzionali di una connessione IDC a e rappresentazione del processo per realizzarla b a La Figura 3 20 b illustra il processo di cablaggio di un connettore RAST ad un cavo a singolo conduttore Si vede chiaramente come tale processo sia divisibile in due fasi il posizionamento del cavo nell area di inserzione e l inserimento del cavo nella fessura del terminale Le tre immagini mostrano sia in forma ideale che in forma reale i momenti cruciali del processo Si vede infatti come durante l inserimento la guaina isolante sia deformata dall azione delle linguette del terminale e asportata dai lati del conduttore grazie all azione dei bordi interni Finito l inserimento si vengono a formare ai lati del conduttore due aree di contatto con le linguette del terminale Durante l inserzione le linguette sono state deformate elasticamente Tale deformazione elastica assicura che il terminale eserciti la pressione sul conduttore necessaria a mantenerlo nella posizione finale Una deformazione elastica interessa anche il conduttore che modifica la sua sezione circolare come si osserva in Figura 3 20 a Per un cavo a trefoli avviene una cosa analoga infatti il gruppo di fili viene deformato dall azione di inserimento modificando la forma di ciascun trefolo ed eliminando gli spazi vuoti Si vuole adesso entrare maggiormente nel d
97. ICLE de cod 001 cod 340 0854091700 MATERIALE TERMOPLASTICO TIPO DI MATERIA PRIMA NUMERO DI MATRICOLA COLORAZIONE STATO DI FORNITURA THERMO PLASTIC MATERIAL TYPE OF RAW MATERIAL SERIAL NUMBER COLOURING SUPPLY STATUS THERMOPLASTISCHES MATERIAL TYP DES ROHMATERIALS MATRIKELNUMMER FARBUNG LIEFERZUSTAND MATERIEL THERMOPLASTIQUE TYPE DE MATIERE PREMIERE NUMERO DE MATRICULE COLORATION ETAT DE FORNITURE Questa classificazione consente di comporre il codice corretto del componente in relazione ai diversi materiali e finiture che INARCA ha previsto per ciascun prodotto In ogni caso possibile secondo richiesta specifica del cliente usare materiali e finiture differenti da quelle proposte Oltre ai terminali metallici e agli involucri per l isolamento dei componenti l azienda progetta anche i sistemi di produzione stampi e presse e le macchine utensili per l applicazione dei terminali le quali possono essere manuali semiautomatiche ed automatiche In conclusione possiamo dire che il lavoro di INARCA parte dalla materia prima metalli e plastica per arrivare alla commercializzazione del prodotto pronto all utilizzazione finale seguendo e controllando tutti i processi produttivi intermedi 1 2 2 Qualit e certificazioni INARCA un azienda organizzata interamente per garantire che tutti i processi produttivi e le metodologie operative rispondano a precisi standard di qualit e sicurezza confermati dalla certificazione ISO 900
98. Indice Indice Introduzione ra sani 7 LES NE O A o M BE A AT A A E T 9 1 1 Storia dell azienda Gitarre 10 1 2 Profilo aziendale sdcccesecccsessivacscescvcscecsvedsvescscsvsvesessscevesebesesvaseseseves sesavevuhuceatvesded ccdtsescsctsenesesdceavesasestesavesces 11 BE Prod Ottis ce sic te eetesse sol sh alcohol clara ne sh ch oes Seaton it 1 2 2 Qualit e certificazioni i 2 Teoria della connessione elettrica ccccccesssseeeeeeeeeesseeeeeeeeeseseeeeeeneeeeeeees 15 2 1 Definizione della resistenza di contatto srrrrsvrrrrrerrerrereseseneseseoseseeneesesconeseneeeeeeresesene sese scesesenesenene 16 2 1 1 Resistenza di costrizione anice ira tan ii a a donare 2 1 2 Re sistenza di film ccrestaine SILA ALL a aio iaia ian alal 21 3 Effetti der rivestiments SUperticialisscss cc2ss h5s asssedssensssasgscoeysaceaccy ineudeadssaseedesighonseabaensunastpsaeceenes TEREE R AETERNE 2 1 4 Influenza della temperatita sin eonia eA E E ERRE AO ORA 2 1 5 Valutazione della forza normale di contatto 2 2 Problemi inerenti ai contatti clettrici ccccccccsccsccsssccceccesesscccccsescseseccecccesescsscecesccessscscecesecesenecs 30 22 1 Usura sca iaia ii ae at 222 Corfosiolie ca s ini eg Aia ila liana DDB ATSC E EE POOR FF ICT E A EE EEE EEEO TDI TRENT PAPA Ssidazione scia iii le bellaria 2 3 Materiali usati nei contatti elettrici sccccccs
99. J nd H uo rr e jm j m ci ee Sear aie s ET a i er 100 Va Fe Oat Ve FeyDa 200 1 kJ mol Ca Chenge of Element or stote lower dride Meltir Boiling ge in standard free energy ac g Transformation yF OK 20C 400 600 800 1900 200 1400 600 B00 2000 2200 2400 Temperature IC Peo Peo ic Ig 10 Pus fP h0 Q gt ort pga jgan IG cod van CH Ig dote ig gi latm Figura 2 16 Diagramma di Ellingham 37 Teoria della connessione elettrica 2 3 Materiali usati nei contatti elettrici I requisiti fondamentali per i materiali per connettori elettrici a bassa tensione possono essere riassunti come segue e resistenza di contatto minima e costante nel tempo e particolari caratteristiche di scorrimento ideali per operare con basse forze di inserzione e alta resistenza ad abrasione e usura e elevata resistenza a corrosione assicurata da una struttura esente da pori e da fessurazioni e i contatti sono molto frequentemente sottoposti a lavorazione meccanica si richiede quindi che i rivestimenti tra loro e con il substrato abbiano caratteristiche ottimali di aderenza alto indice di allungamento e un elevato modulo elastico per garantire se possibile la possibilit di piegatura senza frattura e buone caratteristiche di saldabilit e rapida bagnabilit da parte della lega saldante Tempi di bagnamento brevi sono un importa
100. ON N i izia fl Agli Lis i C NOW on Y W477 Gi E di Figura 3 16 Posizione del filo smaltato proveniente dall avvolgimento da alimentare Disposizione dei cavetti Nella connessione con i cavetti nella parte superiore dell articolo RS IDC questi devono essere posizionati manualmente sulla battuta frontale del connettore e bloccati sull apposita rastrelliera per garantire un ancoraggio sicuro durante la movimentazione dello statore nella fase di inserimento del fissacavo Qualora sia richiesta la connessione di cavetti nella parte inferiore la tasca non pu essere utilizzata per processare un filo smaltato In questo caso il piano di appoggio del filo dovr essere abbassato di una quantit stabilita proporzionale al diametro del filo tale valore viene definito di volta in volta in fase di progettazione vedi Figura 3 17 Questi cavetti saranno rasati con le stesse modalit dei fili smaltati se disposti sul lato inferiore Se disposti superiormente saranno bloccati dal fissacavo e l operazione di rasatura sar realizzata durante l inserimento del fissacavo stesso La connessione possibile sia con cavetti rigidi che trefolati purch rientranti nel range previsto dall articolo In questo caso perch l operazione di rasatura avvenga correttament
101. ORE PROTECTION CABLE N 2 PEZZI RS IDC _ DOPPIO CAVI_ALIMENTAZIONE AVAN TESTINA INSER N 2 PCS RS IDC DOUBLE f FEEDING CABLES CONNETTORE INSERTION HEAD ADV CONNECTOR N Y N 3 PEZZI RS IDC IA N3 Pes RS IDC mM N4 PEZZI RS IDC ll a a A im elim CONNETTORE 9 2 1_ CONNECTOR Wo A n N 4 PEZZI RS FISSACAVO WR N 4 PCS RS IDC ROTAZ MOTORE MOTOR ROTATION N 4 PCS RS CABLE CLAMP CAVI ALIMENTAZIONE FEEDING CABLES jy Na Pezz RS FISSACAVO Iw PCS RS CABLE CLAMP RS IDC DOPPIO RS IDC DOUBLE CAVETTI PROTETTORE PROTECTION CABLE Figura 3 10 Connessioni circolari a sinistra e connessioni lineari a destra Come si pu notare in Figura 3 9 i terminali sono prodotti sotto forma di nastro per poter essere conduttore e housing utilizzati su attrezzature e macchine che permettono di eseguire il cablaggio in automatico di terminale Per i prodotti INAR RS possibile anche la realizzazione di ponti elettrici tramite l inserimento di un doppio articolo a richiesta possibile realizzare ponti con un numero maggiore non invece realizzabile sulla stessa tasca la connessione di due fili sovrapposti Sono possibili inoltre connessioni in passo 5 con il terminale IVAR RAST 5 definito nel paragrafo 3 2 3 Per una corretta applicazione necessario attenersi scrupolosamente alla specifica tecni
102. Programma di prove completo per connessioni IDC non accessibili ie 5 2 Metodi di misura e strumentazione per prove meccaniche vsrrserrrereserece eee seen eee nese necenececioneee 170 S320 Cella dinamometrican a nerone oliena LA al 9 272 Sistemi di vibrazione slo Ea RL Lan Rae Uno ORI eine 5 3 Metodi di misura e strumentazione per prove elettriche osrrrrrrrrrrcereeee serie ezine rio neceeenecenicenee 175 5 3 1 Misura di resistenza a 4 terminali i 5 3 2 Struimenti per le mis re elettrich c ic pcccoaiioia eee ARENA AEREA AEREA PRAIA FERRARA igs tees esensewnegdis tenn Gein 5 3 3 Vermocop pie iii RnR Ee ni eee Be iin Ree Bie DG ae ain eae aie ele 5 4 Strumentazione per prove climatiche e condizioni ambientall scsscssssscssecseeseeseseseseseeees 179 SA Camere chmatiche ua ele alal ia 5 42 Camere per prove di corrosione ireland hen ein i aan ens 5 4 3 Definizione delle condizioni ambientali Conclusioni nei a 185 Bibliografia lie lalla 189 Introduzione Introduzione La connessione elettrica rappresenta uno degli aspetti pi critici da trattare nella realizzazione di qualsiasi tipo di circuito elettrico ed elettronico Questo perch nell interfaccia di connessione sempre presente una perdita di segnale Risulta quindi fondamentale trattare gli aspetti relativi alle connessioni elettriche in maniera attenta ed
103. SOLATO Figura 2 12 Cinetica del fenomeno di fretting e relativa corrosione La Figura 2 12 illustra invece la dinamica del fretting per stadi in modo da poter rendere pi chiaro il fenomeno Lo stadio iniziale corrisponde all applicazione della forza di contatto cio all accoppiamento dei connettori momento in cui la resistenza di contatto risulta dell ordine dei milliohm Quando viene 33 Teoria della connessione elettrica indotto il movimento sulla superficie di contatto si verifica il fenomeno del fretting e una nuova interfaccia di contatto si viene a creare nello stesso modo della precedente Dove si era formata l interfaccia di contatto originale lo stagno che era riuscito a formare il contatto metallo metallo si trova ora esposto all aria in quanto l ossido era stato a tratti rimosso In quelle zone si viene a formare un nuovo strato sottile dello stesso ossido e questa l effettiva parte di corrosione nel fretting Se tali spostamenti dell interfaccia di contatto si susseguono nel tempo ad ogni ripetizione si vengono a formare detriti di ossido su gran parte dell area di contatto Tali detriti si accumulano sia sulla superficie stessa che attorno ad essa Aumentando il volume dell ossido si avranno sempre meno asperit utili per il contatto elettrico e di conseguenza la resistenza aumenter Il tasso di crescita della resistenza di contatto dipende da molti fattori i due pi importanti sono la lunghezza dei movimen
104. Tg alta temperatura devono essere scelte fra le temperature delle prove di freddo e caldo secco La temperatura iniziale del campione pari alla temperatura ambiente il precondizionamento deve essere infatti di almeno 1 ora Dopo aver garantito questa condizione il campione viene inserito nella camera predisposta alla temperatura 7 per un tempo t comprensivo del tempo di stabilizzazione della temperatura L umidit relativa dell aria deve essere del 50 3 Successivamente in un tempo tz 2 min lt t2 lt 3 min il campione viene trasferito in un forno predisposto alla temperatura Tg per un tempo ft comprensivo del tempo di stabilizzazione della temperatura L illustrazione di un ciclo di prova riportata nel grafico di Figura 4 22 142 Analisi delle Normative Internazionali Temperatura nella camera Figura 4 22 Cicli di prova per il cambio rapido di temperatura A inizio primo ciclo B fine primo ciclo e inizio secondo Nel caso non sia possibile effettuare il trasferimento subito dopo il tempo 7 il campione in prova pu rimanere in una delle due camere preferibile quella a bassa temperatura per esempio durante la notte o il fine settimana Al termine dell ultimo ciclo di prova il componente deve rimanere in condizioni atmosferiche normali per un tempo necessario a raggiungere la stabilit della temperatura Dopo questo periodo di riassestamento il campione non deve presentare nessu
105. V E CIMA CHE sssisnssdeccccdentsussusssesseentessevcsuesesastasens acri 136 40 17 Caldomumido Giclicox serre RN i ico Water hiv iets ins itato ii 4 0 2 SEQUENZA CHMAMNCA 1 EREDE ORI 4 6 3 Cambi rapidi di temperatura i 4 6 4 Corrosione in atmosfera industriale i 4 6 5 Prova di corrosione in nebbia salina iii 4 6 6 Prove di vita in temperatura e di aumento di temperatura i 4 7 Prove su componenti in materiale plastic0 rsrrrcrrrerese rece reeseeeee seen eee ne sere ce eee nese nie eren ezio neceeceneee 147 4 7 1 Prove meccaniche sui connettori in materiale plastico 4 7 2 Prove elettriche e ambientali sui connettori in materiale plastico ii 4 713 Provedi infiammabilit angela lea a Rara 5 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 155 5 1 Organizzazione delle prove csrrrrrrrrrerrrreriee cene see nese eeceeee seen scene verse arenaria nese eio nine rene rin nese nionecenicenee 155 Sh Pr patazione det campioni in proVa sinniiaan laine aaa 5 1 2 Programma di prove di base per connessioni IDC accessibili ceeseeeeeeeeceeeeeeesceeeeessaeeseessecseeesaeens 5 1 3 Programma di prove completo per connessioni IDC accessibili ii 5 1 4 Programma di prove di base per connessioni IDC non accessibili ie 5 1 5
106. a una tavola di legno di abete bianco spessore 10 mm e ricoperta con un foglio di carta velina leggera grammatura compresa tra 12 g m e 30 g m Si stabilizzano inizialmente gli esemplari la tavola di legno e il foglio di carta velina in un ambiente controllato ad una temperatura compresa tra 15 C e 35 C ad una umidit relativa compresa tra 45 e 75 per la durata di 24 ore Il bruciatore deve essere alimentato con gas butano di purezza almeno del 95 e durante la prova non deve essere immessa aria nel tubo del bruciatore La fiamma deve essere regolata ad una lunghezza di 12 1 mm senza alimentazione d aria artificiale tenendo l asse del bruciatore in posizione verticale Si posiziona quindi la fiamma rispetto all esemplare come indicato in Figura 4 24 a seconda del caso pi gravoso La durata di applicazione della fiamma deve essere di 30 s se non diversamente indicato in disegno L apparecchio di prova consiste in un bruciatore formato da un ago ipodermico vedi Figura 4 24 cui stata tagliata l estremit affusolata La prova si ripete su 3 campioni diversi e si considera superata se e l esemplare non si incendia e le particelle infiammate o incandescenti che cadono dall esemplare non propagano l incendio allo strato di carta velina posta sotto l esemplare e l esemplare non in fiamme o incandescente alla fine dell applicazione della fiamma di prova e la durata della combustione dell esemplar
107. a alla qualit del servizio e sicurezza dei servizi nei settori dell energia elettrica dell elettronica e delle tecnologie associate tra cui la tutela dell ambiente l accessibilit e l innovazione e quindi a contribuire al benessere della societ e dare supporto alla IEC nella realizzazione della sua missione per essere globalmente riconosciuta come il fornitore di norme e di valutazione della conformit e dei relativi servizi necessari per agevolare il commercio internazionale in materia di energia elettrica elettronica e tecnologie associate I membri del CENELEC sono gli Istituti di Normalizzazione Elettrotecnica Nazionale della maggior parte dei Paesi europei A rappresentare l Italia il CEI gli altri membri sono Austria Belgio Cipro Repubblica Ceca Danimarca Estonia Finlandia Francia Germania Grecia Ungheria Islanda Irlanda Lettonia Lituania Lussemburgo Malta Paesi Bassi Norvegia Polonia Portogallo Romania Spagna Slovacchia Slovenia Svezia Svizzera e Regno Unito Albania Bosnia Bulgaria Croazia Macedonia Serbia Montenegro Turchia e Ucraina sono attualmente affiliate members in attesa cio di diventarne membri a pieno titolo Infine possiamo affermare che l organizzazione CENELEC dedica la maggior parte del suo impegno nella creazione e stesura di norme europee e documenti armonizzati Queste norme o standard se approvati vengono applicati in tutti i paesi membri del CENELEC e non poss
108. a corrente passa necessariamente attraverso il rivestimento resistivo di area TO spessore s e resistivit pf allora la resistenza dovuta alla pellicola di rivestimento si va a sommare alla R4 ottenendo la totale resistenza di diffusione R Pr R R f 2 13 T a La formula 2 13 pu essere riscritta nel modo seguente R P i pia 4a x pa 2 14 Si vuole rimarcare il fatto che l equazione 2 14 si riferisce solamente alla resistenza di diffusione dello strato metallico rivestito dalla pellicola conduttiva considerato come una cosa sola Volendo stimare la resistenza di contatto misurandola attraverso una sonda apposita bisogna tenere presente che all espressione 2 14 va aggiunto il termine relativo alla resistenza di diffusione della sonda stessa Considerando che il raggio della costrizione non differisce troppo dallo spessore della lamina conduttiva allora si pu affermare che la resistenza di diffusione cresce linearmente rispetto allo spessore del rivestimento Quando si supera una certa soglia nello spessore la resistenza di diffusione non si pu pi considerare governata dalla succitata espressione ma si avvicina al valore py 4 a come se lo strato di rivestimento fosse esso stesso uno dei due metalli che si vogliono mettere in contatto L equazione 2 14 utile per osservare che gli effetti della resistenza di costrizione sono mascherati dalla resistenza dello strato metallico quando il prodotto p p s a molto p
109. a dire l inserimento del filo il taglio alla corretta lunghezza e l estrazione Fondamentale il fatto che gli utensili devono essere sempre usati e controllati secondo le istruzioni fornite dal loro costruttore Un utensile deve essere in grado di realizzare connessioni uniformemente affidabili nel corso della sua vita utile deve inoltre essere progettato ed operare in modo da evitare qualsiasi danno al terminale IDC e al filo assicurando sempre una posizione corretta nella fessura del filo stesso Gli utensili vengono valutati provando le connessioni IDC realizzate con gli stessi utensili da valutare Terminali IDC Per la realizzazione dei terminali IDC devono essere usati tipi adatti di leghe di rame come rame stagno bronzo rame zinco ottone o rame al berillio Se viene utilizzata la lega rame zinco devono essere prese precauzioni riguardo agli effetti di corrosione causati da sforzo 104 Analisi delle Normative Internazionali La scelta del materiale dipendera dalla dimensione e dalla funzione del terminale ma deve anche tenere in conto le esigenze di una buona e stabile connessione elettrica In ogni caso possono essere utilizzati anche materiali diversi da quelli indicati purch sia ottenuta la forza necessaria per mantenere un buon contatto elettrico laddove necessario la forza deve essere applicata da un carico esterno Tutti i materiali infatti sono soggetti a rilassamento sotto sforzo che dipende dal tempo dalla
110. a e aumenta la ritenzione meccanica dei cavi Il metodo di assemblaggio del prodotto INAR RAST 2 5 mostrato in Figura 3 24 AGGANCIO CONNETTORE y Cc x a CONDUTTORE ASO HOOKING FOR HOUSING 43 a LEAD DI Sis TERMINALE TERMINAL 11 4 4 LLLZZZZAR LA HOUSING HOUSING POLARIZZAZIONI CONNETTORE MASCHIO FEMMINA WALEIFEMALE HOUSING CONNECTIONS AGGANCI SU SCHEDA LAGGANL SU SURED _ HOOKING ON BOARD MONTAGGIO ASSEMBLY GUSCIO SHELL SCHEDA CARD Figura 3 24 Montaggio completo di un connettore INAR RAST 2 5 15 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC RAST 2 5 ENERGY Il sistema di connessione a spostamento di isolante INAR RAST 2 5 ENERGY stato progettato per essere utilizzato su circuiti stampati adatto a consentire correnti maggiori rispetto alla tipologia RAST 2 5 I connettori della serie possono avere l uscita dei cavi anche a 180 con bloccaggio dei fili sulla portina del connettore In Figura 3 25 illustrato un esempio di connettore INAR RAST 2 5 ENERGY 1 16 max cam Eau Gm 1 18 max INGOMBRO CONNETTORE HOUSING DIMENSION AAAA enap Hy PISTA SU UNO O DUE LATI DELLA SCHEDA ONE OR BOTH SIDE PRINTED Figura 3 25 Illustrazione di un connetto INAR RAST 2 5 ENERGY RAST 5 TC Il sistema di connessione a spostamento di isolante IVAR RAST 5 TC stato progettat
111. a forma l impatto il montaggio e la forza di accoppiamento disaccoppiamento devono essere prese in considerazione Inoltre aspetti relativi all ambiente come la temperatura i cicli termici l umidit i contaminanti solidi liquidi e gassosi gli urti le vibrazioni ed il grado di isolamento JP complicano notevolmente il progetto ed il processo produttivo quindi le richieste elettriche spesso vanno oltre le semplici specifiche di tensione e corrente Molte applicazioni richiedono analisi di riguardo resistenza di contatto impedenza del terminale polarit e livello di isolamento Per soddisfare queste richieste spesso discordanti si sviluppato vero e proprio ramo ingegneristico allo scopo di venire incontro a tutte le richieste mantenendo un costo 83 Analisi delle Normative Internazionali di produzione limitato Allo scopo di considerare tutti i parametri succitati e di garantire una qualita elevata per i prodotti si sono state sviluppate una serie di Normative Internazionali e di standard industriali In questo capitolo si vogliono analizzare dettagliatamente molte delle prescrizioni che attualmente regolano la produzione e definiscono la qualita dei connettori elettrici La famiglia di connettori a cui sara dedicata questa analisi sono le connessioni elettriche a spostamento di isolante Nel seguente testo tutti i riferimenti alle Normative Internazionali ed agli Enti di Certificazione Industriale saranno esplicitamente ripor
112. a in rapporto all altra nel circuito di misura In questo caso l aumento di temperatura AT misurato direttamente Tuttavia la temperatura Tp dovrebbe essere controllata per assicurare che non superi il limite superiore di temperatura dei materiali Per la misura vera e propria il campione deve essere disposto nell involucro nel modo indicato precedentemente e i suoi morsetti vengono collegati ad un alimentazione regolata attraverso un amperometro La corrente di carico pu essere alternata o continua Quando si usa la corrente alternata si applica il valore efficace se invece si usa la corrente continua si deve evitare l influenza della tensione indotta sulla termocoppia eseguendo la prova con la corrente invertita Il circuito di prova illustrato in Figura 4 15 132 Analisi delle Normative Internazionali Tb nel punto con valore piu alto In Ambiente V Alimentatore di prova T T T Involucro F Enclosure Alimentazio ne di cor rente rego lata Regulated current supply Campione Specimen Figura 4 14 Esempi di circuiti per la prova di portata di corrente Nel caso in cui non sia specificatamente richiesto si user un connettore con il maggior numero di vie e per ogni connettore i componenti saranno cortocircuitati tra loro fino ad occupare tutte le vie Si pratica un foro sul connettore per permettere di rileva
113. a misurazione Universit degli Studi di Padova Facolt di Ingegneria Trig Tec Inc Instruction Manual Contact Chatter Detector 1995 Angelantoni Industrie p i ACS environmental test chambers www angelantoni it 2011 Volta S p a p i Area Download www volta it 2011 Yunus A Cengel Termodinamica e Trasmissione del Calore McGraw Hill 2005 Gianni Pomante La Certificazione come fonte di sviluppo e innovazione industriale Assessorato alle Politiche Culturali 2006 194
114. a terra il collegamento equipotenziale l isolamento la protezione del cavo la riduzione degli sforzi applicati o una combinazione di queste due funzioni Campione Coppia di connettori per accoppiamento singolo elemento da provare Nel caso di elementi di contatto si tratta della coppia di elementi di accoppiamento previsti Famiglia Gruppo di componenti elettromeccanici che presentano in maniera predominante una particolare caratteristica fisica e adempiono ad una specifica funzione Esempio Famiglia Connessioni elettriche prive di saldatura Sotto Famiglia Gruppo di componenti elettromeccanici derivati dalla suddivisione di una famiglia e aventi caratteristiche di applicazione similari Esempio Sotto famiglia Connessioni elettriche a spostamento di isolante Tipo e modello Le definizioni di tipo e modello riferite ad un particolare componente sono indicate nella specifica di dettaglio Norma di base Norma che si applica a tutti i componenti elettromeccanici o ad una gran parte di essi Norma generica Norma che si applica ad una sotto famiglia e che pu contenere regole per la preparazione di norme particolari Norma particolare o specifica di dettaglio Norma derivata da una norma generica e che si riferisce ad un componente particolare o ad un gruppo di componenti Essa descrive questo componente o gruppo di componenti ivi compresi i valori e le caratteristiche necessarie indicando le prescrizioni d
115. allico intuitivo che la relazione 2 21 si riduce nella forma seguente Tr v 2 02 f A p dT 2 22 I parametri di resistivita e conduttivita sono in genere dipendenti dalla temperatura Dal momento che le linee di flusso della corrente elettrica sono costrette a passare per l a spot di conseguenza anche la temperatura massima 7 si verificher all interno dell a spot o comunque nelle immediate vicinanze Considerando un intervallo di temperature in cui i parametri p e A variano poco in funzione della temperatura l equazione 2 22 permette di ricavare la relazione potenziale temperatura V T per contatti elettrici monometallici y SAP 2 23 La quantit a primo membro definita come sovratemperatura di contatto cio la differenza di temperatura tra l a spot e la temperatura interna del conduttore L espressione 2 23 usata spesso nella pratica soprattutto nel progetto di connettori elettrici per stimare la sovratemperatura dell interfaccia elettrica durante l utilizzo Se la sovratemperatura raggiunge valori troppo grandi la relazione considerata perde la sua validit perch i parametri che erano stati considerati indipendenti dalla temperatura dimostrano invece la loro dipendenza da essa Si vuole far notare come nelle relazioni ricavate fino ad ora tutti i termini a secondo membro dipendono esclusivamente dai parametri intrinseci dei corpi p ma non si fa alcun riferimento alla geometria del contatto Si pu quindi c
116. ampo sia in fabbrica I componenti riconosciuti UR possono essere installati solamente in fabbrica poich sono soggetti a condizioni d uso note anche come condizioni di accettabilit che devono essere soddisfatte nell applicazione del prodotto finito I marchi succitati sarebbero validi solo per i componenti prodotti nel Nord America ma grazie alla sua posizione internazionale UL pu aiutare anche fornitori che operano in altri mercati oltre a quello statunitense e canadese Oltre al servizio di certificazione dei componenti viene offerto anche il servizio per componenti non certificati UL anche detto servizio componenti personalizzati Tale servizio disponibile solo per produttori e non per fornitori di componenti ed applicabile nelle situazioni in cui si utilizza un componente personalizzato per un prodotto finito non attestato da UL Eliminando prove e controlli ripetitivi sui componenti presenti sul mercato e impiegati nei loro prodotti i programmi di certificazione dei componenti di UL risultano estremamente vantaggiosi per i produttori di prodotti finiti Inoltre aumenta l affidabilit della catena di fornitura poich i componenti vengono verificati e controllati sul luogo in cui vengono prodotti e non quando gi in uso su prodotti finiti Il programma apporta benefici anche per i fornitori di componenti perch fornisce loro un metodo indipendente e oggettivo di dimostrare ai produttori di prodotti finali che i propri
117. andards www ul com 2011 Verband Deutscher Elektrotechniker p i Standard and Testing www vde com 2011 Tyco Electronics p i Connectors amp Connector Components www tycoelectronics com 2011 Pubblicazione CEI EN 61984 Connettori Prescrizioni di sicurezza e prove Aprile 2010 Pubblicazione IEC 512 1 Connettori per apparecchiature elettroniche Prove e misure Parte 1 Generalita Ottobre 2001 Pubblicazione IEC 512 2 Sezione 1 Esame generale Prova la Esame visivo Prova 1b Esame delle dimensioni e della massa Ottobre 2003 Pubblicazione IEC 512 2 Sezione 2 Prove di continuita elettrica e resistenza di contatto Prova 2a Resistenza di contatto Metodo millivolt metrico Prova 2b Resistenza di contatto Metodo della corrente di prova specificata Prova 2c Variazione della resistenza di contatto Prova 2e Disturbi di contatto Ottobre 2003 Pubblicazione IEC 512 2 Sezione 3 Prove di isolamento Prova 3a Resistenza di isolamento Ottobre 2003 Pubblicazione IEC 512 2 Sezione 4 Prove di tensione applicata Prova 4a Tensione di tenuta Ottobre 2003 Pubblicazione IEC 512 4 Prove di sollecitazioni dinamiche Prova 6d Vibrazioni Luglio 2003 Pubblicazione IEC 60068 Prove ambientali Parte 2 6 Prove Prova Fc Vibrazioni sinusoidali Novembre 2009 Pubblicazione IEC 512 5 Sezione 3 Prove di durata Prova 9b Carico elettrico e temperatura Gennaio 2003 Pubblicazione IEC
118. ariazioni del raggio provocano grandi variazioni della resistenza e di conseguenza grande dissipazione di potenza La geometria degli a spots direttamente correlata al tipo di lavorazione subita dal materiale utilizzato per realizzare il contatto Quando la micro morfologia della superficie risulta essere non isotropa Vipotesi di trattare gli a spots come circolari non pi valida ai fini della determinazione della resistenza di costrizione Sono stati formulati diversi studi in materia e risulta interessante mettere a confronto i diversi risultati ottenuti per la resistenza di costrizione a seconda della geometria degli a spots che si sono generati nel contatto Per poter ottenere un confronto oggettivo stato scelto di mantenere la superficie di contatto come parametro fisso nei diversi casi e di considerare un interfaccia di contatto rame rame I risultati sono esposti in Tabella 2 2 Costrizione Raggio Lunghezza Larghezza Spessore anello Resistenza tipo pm pena um puma 02 circolare 5 64 1 55 1075 quadrata 10 10 3 04 1073 rettangolare 50 2 0 43 1073 anello 16 41 1 0 71 1078 Tabella 2 2 Resistenza di costrizione in funzione delle diverse geometrie degli a spots In realt in una giunzione elettrica tra due corpi in contatto ci saranno numerosi a spots che garantiscono il passaggio della corrente elettrica da un componente all altro Il numero di asperit che entrano in contatto dipende dalla forza normale di c
119. arico a cui sono soggetti i due corpi aumentando tale forza le superfici si avvicinano creando un pi alto numero di aree di contatto tra asperit Spesso gli a spots che si vengono a creare risultano raggruppati formando un insieme di costrizioni vicine dette cluster A questo punto per considerare l effettiva resistenza si deve tenere conto della presenza di questi gruppi di a spots e delle loro dimensioni Si tenga sempre presente comunque che la presenza di a spots relativi al contatto meccanico tra i due corpi non sufficiente a garantire la conducibilit elettrica degli stessi questo per la presenza di ossidazioni e film isolanti che devono essere 18 Teoria della connessione elettrica eliminate per consentire un effettivo contatto metallo metallo e garantire la conduzione della corrente elettrica Per facilitare la trattazione sono stati esaminati gruppi di a spot di forma circolare Prendendo in considerazione il caso di un certo numero n di costrizioni circolari situate all interno dello stesso gruppo e indicando con D il diametro del gruppo cluster stesso possibile riformulare la resistenza di costrizione come somma di due termini R RI AI LA 2 6 nd D Il raggio del cluster di diametro D definito anche come raggio di Holm e indicato con a Risulta interessante confrontare i valori dei due termini della formula 2 6 facendo crescere progressivamente il raggio degli a spots Il risultato mostrato in Tabella 2
120. ario per le prove elettriche il Contact Chatter Detector il quale in grado di verificare la continuit elettrica dei circuiti di misura e di eseguire la prova di perturbazione di contatto vedi paragrafo 4 5 1 in maniera immediata Questo strumento non altro che un alimentatore in grado di recepire le brevi interruzioni di un circuito interruzioni dell ordine dei millisecondi o dei microsecondi Ogni connettore viene alimentato con una certa tensione e corrente predefinita secondo normativa e collegato ad un canale del dispositivo il quale segnala con l accensione di un led luminoso l eventuale interruzione di contatto Questo strumento viene utilizzato durante le prove di vibrazione e di piegatura del filo Le prove elettriche da effettuare sui connettori in materiale plastico necessitano di particolari dispositivi Per quanto riguarda la prova di resistenza alle correnti superficiali l apparecchiatura necessaria gi stata descritta nel paragrafo 4 7 2 La verifica della rigidit dielettrica richiede un apparecchiatura abbastanza simile alla prova appena citata La strumentazione costituita infatti da due elettrodi i quali possono essere anche ad uso manuale che permettono di applicare la tensione di prova nei punti specificati vedi paragrafo 4 7 2 Entrambi questi strumenti utilizzati da INARCA sono prodotti da Volta S p a Si ricordi infine che la prova di carico elettrico e temperatura vedi paragrafo 4 5 5 richiede
121. atamente anche dallo standard Tyco 108 20213 e dallo standard di sicurezza VDE per i connettori RS Lo scopo della prova quello di definire un metodo normalizzato per valutare l attitudine di un componente a sopportare vibrazioni di severit specificata Risulta quindi fondamentale individuare qualsiasi debolezza meccanica o degradazione rispetto alle prestazioni specificate per decidere l accettabilit del campione La prova inoltre serve per dimostrare la robustezza ed il comportamento dinamico dei campioni per classificarli in categorie basate sulla severit Il metodo di prova normalizzato definito dalla IEC 60068 consiste essenzialmente nel sottoporre un campione a vibrazioni sinusoidali su una data banda di frequenze specificate o in corrispondenza di frequenze discrete per un dato periodo di tempo allo scopo di determinare le frequenze critiche del campione pu anche essere prescritta una ricerca della risposta alla vibrazione risposta vibratoria Si sottolinea inoltre che una prova di vibrazione presuppone sempre un certo grado di esperienza ingegneristica e sia il fornitore del servizio che il cliente dovrebbero esserne pienamente consapevoli Tuttavia la prova sinusoidale deterministica e quindi relativamente semplice da effettuare Si applica facilmente sia all indagine di tipo diagnostico che alla simulazione della vita di servizio Le connessioni IDC vengono molto spesso utilizzate in applicazioni che sono soggette a vib
122. ating curve up to 6 A see derating curve up to 16 A see derating curve 32 V AC Rast 2 5 mm 250 V AC 250 V AC 250 V AC Rast 5 mm da from 40 C alto 125 C da from 40 C alto 125 C da from 40 C alto 110 C CuZn da from 40 C alto 125 C CuNiSiMg scheda lt 6 N per via scheda lt 9 N per via terminale maschio lt 10 N per via card lt 6 N each way card lt 9 N each way tab lt 10 N each way scheda gt 2 5 N per via scheda gt 2 5 N per via terminale maschio gt 3 N per via card gt 2 5 N each way card gt 2 5 N each way tab gt 3 N each way PA 66 GWT 750 C no flame PA 66 GWT 750 C no flame PA 66 GWT 750 C no flame UL 94 V2 V0 UL 94 V2 V0 UL 94 V2 V0 naturale altri a richiesta naturale altri a richiesta naturale altri a richiesta natural other colors as requested natural other colors as requested natural other colors as requested Scheda o pin spessore Scheda o pin spessore Terminale maschio Card or pin thickness Card or pin thickness Tab 1 5 0 14 mm 1 5 0 14 mm 6 3x0 8 DIN 46244 CTI 250 V CTI 250 V CTI 250 V 1250 V Rast 2 5 mm 3000 V 3000 V 3000 V Rast 5 mm gt 1mm Rast 2 5 mm gt 3mm gt 3mm Rast 5 mm 1 10 i connettori ad 1 via sono previsti con l aggancio sul terminale 1 way connector with metallic locking device Tabella 3 1 Dati tecnici della gamma di prodotti INAR RAST 77 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC 3 2 4
123. ato dalla piegatura del filo collegato nel modo specificato Nel caso in cui la connessione IDC sia di tipo non accessibile solitamente la prova viene effettuata su di un cavo a nastro Connessione IDC non accessibile Il campione di prova costituito dal terminale dal filo e dal componente che lo racchiude deve essere mantenuto saldamente in una posizione tale che il filo monofilare o a trefoli o il cavo a nastro penda lungo il suo asse longitudinale nella fessura di connessione Un carico assiale F costituito da un peso deve essere applicato all estremit libera del filo o del cavo a nastro per mantenerlo diritto Il valore del carico deve essere e dal5 al 10 del carico di rottura del filo laddove vengano provati singoli fili e da IONaSON laddove vengano provati cavi a nastro Il carico applicabile dipende dal numero di fili del cavo dal diametro del filo dal tipo e dal materiale dell isolante e deve sempre essere specificato nel rapporto di prova E fondamentale che il carico sia uniformemente distribuito sull intero cavo Il filo o il cavo devono poi essere piegati in entrambe le direzioni dalla verticale e ci definisce un ciclo di prova L angolo di piegatura a del filo deve essere come minimo di 30 ma si raccomanda di effettuare la prova anche con angoli di 60 e 90 La piegatura del cavo o del filo deve essere effettuata con un dispositivo appropriato Una configurazione tipica della prova di piegatura
124. ato sulla scheda e in particolare termina con la traccia metallica esposta sul bordo in cui avverr l accoppiamento In alcuni esempi viene usato un circuito stampato flessibile quando la connessione deve essere maggiormente duttile come si vede appunto in Figura 2 19 d 2 4 2 Connessioni elettriche saldate La saldatura uno dei metodi per stabilire una giunzione elettrica tra terminale e cavo elettrico In questo processo presente un materiale fissante che fonde a temperature superiori a 425 C costretto a fluire e diffondersi sulla superficie della base metallica la quale grazie alle sue propriet fisiche ha un punto di fusione pi elevato e non si fonde Una giunzione saldata fatta in modo adeguato genera un legame metallurgico tra una lega saldabile metallica e un materiale metallico di base La saldatura usata per unire componenti metallici per quattro scopi generali la connessione elettrica in cui si deve tenere in considerazione la capacit di trasferimento del flusso di corrente le giunzioni strutturali che sono progettate per la loro forza meccanica le unioni ermetiche o guarnizioni che hanno lo scopo di garantire la tenuta contro variazioni di pressione esterna sia per gas che per liquidi la conduzione termica usata pi occasionalmente per assicurare un intimo contatto tra i metalli con 46 Teoria della connessione elettrica uno scambio di calore e un efficace dissipazione di calore verso l esterno La
125. atterizzati da elevata resistivit elevata rigidit dielettrica appropriata percettivit bassi valori del fattore di dissipazione e assume particolare importanza anche il valore della resistenza superficiale I materiali isolanti solidi raramente sono omogenei e spesso sono igroscopici al loro interno possono essere presenti cavit createsi durante la preparazione o percorsi conduttivi a forma di filamento durante il funzionamento possono verificarsi aumenti di temperatura localizzati o diffusi che provocano danni e alterazioni delle propriet essi possono presentare conducibilit troppo alta causa eccessiva dissipazione di energia con un peggioramento all aumentare della temperatura possono essere soggetti a pressioni elevate la dove il campo elettrico particolarmente intenso inoltre risentono della forma e dello stato della superficie dei conduttori con cui sono in contatto I fattori appena citati metteno in evidenza che le prestazioni di questi materiali rilevate dopo i test di collaudo possono differire in misura considerevole da quelle ottenibili con l isolante posto in opera e nelle normali condizioni di esercizio I materiali che realizzano l housing del terminale sono prodotti organici di sintesi che vengono generalmente individuati con il nome di materie plastiche o di resine sintetiche Il processo di formazione di questi materiali prende il nome di polimerizzazione e la sostanza che ne risulta si chiama polimero Si defi
126. bi i gruppi richiesti vedi Tabella 5 2 con 20 o 22 campioni ciascuno devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo Quando devono essere provate le connessioni IDC non accessibili con terminali riutilizzabili i 2 0 4 campioni richiesti devono essere sottoposti alla prove addizionali 2 definite in questo paragrafo 1 Prova delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili Questa prova prevede 20 campioni o 22 campioni opzionale e 2x 20 o 22 opzionale campioni se devono essere provati terminali adatti per una gamma di diametri dei fili Dopo l esame iniziale i 20 campioni o i 2x20 campioni secondo il caso devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 11 fase di prova P1 Dopo l esame iniziale i 2 o i 2x2 campioni opzionali rimanenti secondo il caso devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 12 fase di prova P2 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P1 1 Resistenza di contatto 2a o 2b 4 5 2 P1 2 Piegatura del filo 4 4 3 Perturbazione di 2e 4 5 1 contatto P1 3 Cambi rapidi di 4 6 3 lld temperatura P1 4 Caldo umido 4 6 1 llm ciclico P1 5 Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 Tabella 5 11 Prova delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili e no
127. bloccarsi sull isolante della connessione Le influenze negative sulla qualit e l affidabilit della connessione IDC dovute al cavo a nastro e alla procedura di connessione devono essere evitate Tali influenze possono essere date da e tolleranze sui passi troppo larghe e tolleranze sullo spessore dell isolante dei fili troppo larghe e eccentricit del conduttore circolare monofilare o del fascio di fili elementari Il materiale isolante deve essere PVC o un altro materiale con propriet compatibili con il procedimento di spostamento dell isolante cio il materiale isolante deve poter essere facilmente spostato dai bordi interni delle linguette senza danneggiare il conduttore Nel caso di conduttori a treccia l isolante deve in aggiunta poter mantenere i fili in posizione tale che essi non vengano esageratamente spostati durante la realizzazione della connessione IDC Per i cavi a nastro l isolamento tra i conduttori compreso tutto l isolamento aggiuntivo che forma il nastro deve in pi poter essere forato facilmente dalle estremit delle linguette Connessioni IDC Vengono definite ora le caratteristiche di progetto riguardanti le connessioni IDC accessibili e non accessibili nel suo complesso che sono e la combinazione di filo terminale e utensile di connessione deve essere compatibile e quando il filo viene inserito nella fessura di connessione del terminale IDC le facce interne delle linguette devono
128. ca quindi garantita Inoltre dato il valore elevato della superficie di contatto non si deve avere nessuna preoccupazione nel caso in cui siano presenti tracce infinitesime di smalto sul filo nella zona di connessione in quanto la superficie di contatto sempre superiore alla sezione del filo stesso Infine necessario osservare che la pressione esercitata dalle balestre sempre tale da garantire a prescindere dal diametro del filo che la superficie di contatto sia sempre superiore alla sezione del filo lungo tutta la durata di utilizzo del componente 3 1 2 Prodotti INAR RS Le connessioni a spostamento di isolante RS sono state commercializzate da INARCA a partire dagli anni 90 Le connessioni INAR RS sono state progettate per sostituire la classica aggraffatura per fili smaltati detta aggraffatura splice e per permettere ai clienti di ottenere lavorazioni pi automatizzabili per ridurre i tempi ed i costi di produzione Le tecnologie di connessione sviluppate da INARCA consentono di avere diverse forme di uscita e quindi la famiglia di connettori RS viene suddivisa in sette tipologie di prodotti che sono i terminali JVAR RS IDC FEMMINA TAB PIN EDGE SPRING e MATE Le diverse forma di uscita che caratterizzano le varie tipologie di terminazione RS sono illustrate in Figura 3 7 TERMINALI INAR RS IDC TERMINALI INAR RS FEMMINA 58 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC ZS
129. ca del prodotto e soprattutto per quanto riguarda le dimensioni delle tasche del connettore la corretta sequenza della connessione e le caratteristiche dei fili e dei cavi Le due tipologie di applicazione lineari e circolari possono essere realizzate con terminali RS IDC a doppia perforazione alimentazione come mostrato in Figura 3 10 che sar bloccato con un fissacavo 62 sul quale viene connesso un cavetto di Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC e con terminali RS TAB vedi Figura 3 11 e con terminali femmina RS FEMM vedi Figura 3 12 e con terminali RS PIN AVAN TESTINA INSER INSERTION HEAD ADV CAVETTI PROTETTORE PROTECTION CABLE CONNETTORE CONNECTOR YEYEN RS IDC TRIPLO TIATIA R nr RS IDC TRIPLE o N2 PEZZI RS TAB LUNGO PIEGATI 90 N 2 PCS RS TAB LONG FOLDED 90 STAB LUNGO PIEGATI 90 DOPPIO RS TAB LONG FOLDED 90 DOUBLE al Figura 3 11 Applicazione lineare realizzata con terminali RS TAB ROTAZ MOTORE MOTOR ROTATION lle oe CONNETTORE CONNECTOR N 4 PCS RS IDC F NI N4 PEZZI RS IDC a ROTAZ MOTORE MOTOR ROTATION URA CONNETTORE CONNECTOR Figura 3 12 Applicazione circolare realizzata con terminali RS FEMM N 4 PEZZI RS IDC N N 4 PEZZI RS TAB i N 4 PCS RS IDC A N 4 PCS RS TAB 63 Connessioni elettriche a s
130. canti acqua gas adsorbiti in particolare l ossigeno polimeri organici oppure prodotti di corrosione Sebbene questi film abbiano elevata resistivit e ostacolano notevolmente il passaggio della corrente elettrica se sufficientemente sottili spessore inferiore a 107 m amstrong possono condurre elettricit grazie all effetto tunnel quanto meccanico Tale fenomeno dimostrato dalle leggi della meccanica quantistica Nella meccanica classica la legge di conservazione dell energia impone che una particella non possa superare un ostacolo barriera se non ha l energia necessaria per farlo Questo corrisponde al fatto intuitivo che per far risalire un dislivello ad un corpo necessario imprimergli una certa velocit ovvero cedergli dell energia La meccanica quantistica invece prevede che una particella abbia una probabilit piccola ma finita di attraversare spontaneamente una barriera arbitrariamente alta Infatti applicando i postulati della meccanica quantistica al caso di una barriera di potenziale in una dimensione si ottiene che la soluzione dell equazione di Schr dinger all interno della barriera rappresentata da una funzione esponenziale decrescente Dato che le funzioni esponenziali non raggiungono mai il valore di zero si ottiene che esiste una piccola probabilit che la particella si trovi dall altra parte della barriera dopo un certo tempo t La resistivit dovuta al meccanismo del tunneling quantico indipendente
131. cati gli sforzi per bandire tutti gli usi tecnici del piombo che un metallo pesante ad alta tossicit L importanza del piombo nello stagno oltre che abbassare i costi e aumentare la duttilit la capacit di impedire la formazione di whiskers questi whiskers sono dei cristalli metallici filiformi di dimensioni microscopiche caratterizzati da un elevatissima resistenza che crescono come protuberanze sulle superfici e peggiorando la reale estensione della superficie di contatto tra connettori Altro problema che interessa i rivestimenti in stagno o leghe di stagno la corrosione per sfregamento fretting gi trattata nella sezione precedente Altri materiali L argento non un materiale di contatto adatto per connettori a bassa sollecitazione Bench questo metallo abbia le migliori propriet di conducibilit elettrica e termica e sia il metallo prezioso a pi basso prezzo i limiti al suo impiego come superficie di contatto sono molto evidenti e gravi a causa della sua forte tendenza a formare film di solfuro Ag2S quando esposto in atmosfere contenenti zolfo e anche per la sua scarsa resistenza ad usura abrasiva Tuttavia rivestimenti di argento sono stati impiegati con successo per decenni per contatti che operano con forze di inserzione pi elevate Anche il platino e il rodio non sono adatti per connettori ad inserzione a bassa sollecitazione I rivestimenti elettrodeposti di platino e rodio per la loro alta durezza hanno
132. cazione Industriale Con il termine specifica o standard si fa riferimento ad una descrizione tecnica delle caratteristiche che un prodotto un servizio o un oggetto tenuto ad assolvere La certificazione non viene rilasciata ne dal produttore ne dal consumatore di un certo bene o servizio ma da una terza parte Ente di Certificazione che svolge una serie di prove e verifiche al fine di valutare che il prodotto sia affidabile e che soddisfi le aspettative in termini di prestazioni sicurezza efficienza qualit e durata A questo proposito gli Enti di Certificazione redigono una serie di specifiche tecniche che le aziende produttrici devono seguire per ottenere le certificazioni Quando un azienda vuole garantire che uno specifico prodotto sia rispondente a norme tecniche tradizionali indicanti requisiti dimensionali o prescrizioni in termini di prestazione e sicurezza si parla di Certificazione di Prodotto come ad esempio la marcatura CE Quando un azienda vuole invece raggiungere un sistema di assicurazione di qualit atto a garantire la soddisfazione dei bisogni dell utilizzatore si parla di Certificazione di Qualit INARCA richiede dagli Organi di Certificazione VDE UL ecc per le connessioni elettriche a spostamento di isolante proprio quest ultimo tipo di certificazione L introduzione di una Politica di Qualit in un azienda permette di ottenere molteplici vantaggi quali distinguersi dalla concorrenza e migliorare
133. che stato effettuato l inserimento Questa forma particolare risolve quindi il problema di poter processare fili con sezione diversa in uno stesso terminale Per facilitare l inserimento dei fili e poter permettere una compatibilit elevata importante anche la geometria della zona G Questa zona utile sia per favorire l inserimento di fili dal diametro piccolo e medio sia per l asportazione dello smalto ma anche importante perch permette di processare fili 56 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC con diametro maggiore che penetrano meno in profondita nel terminale In Figura 3 5 illustrato ci che si verifica durante l inserzione di un filo smaltato di piccole dimensioni in un terminale RS Figura 3 5 Inserzione di un filo smaltato nel proprio alloggio di un terminale RS Nella Figura 3 5 si vede chiaramente come il filo smaltato durante l inserimento nel terminale venga indirizzato dalle balestre interne verso l asse centrale del terminale stesso Il filo libero di proseguire la sua corsa perch non incontra una fessura tra le balestre troppo piccola in relazione al suo diametro A questo punto necessario che la forza di inserzione sia sufficientemente elevata affinch lo smalto venga asportato mentre il filo spingendo sulle balestre penetra nel terminale Nel caso illustrato in Figura 3 5 la posizione finale del filo nel cuore del terminale dove tenuto in
134. chiaramente indicata nel rapporto di prova In Figura 4 12 indicata la configurazione di prova usata per misurare la resistenza di contatto di una connessione non accessibile a spostamento di isolante misura di resistenza a 4 terminali Filo o cavo a nastro Connessione IDC Componente Figura 4 12 Montaggio di prova per la resistenza di contatto connessione IDC non accessibile Il piano di riferimento a cui si riferisce la lunghezza L deve sempre essere indicato nel rapporto di prova questa lunghezza deve essere compresa tra 100 mm e 200 mm In Tabella 4 5 sono riportati i valori massimi ammissibili per la resistenza di contatto essi non comprendono pero la resistenza dovuta alla lunghezza addizionale L del filo come indicato nella configurazione di prova riportata in Figura 4 12 La resistenza addizionale deve sempre essere sottratta dal valore misurato Massima resistenza Variazione Terminale IDC Conduttore iniziale di contatto massima di MQ resistenza dopo il condizionamento MQ Conduttore circolare Placcato 5 1 Placcato monofilare Non placcato 10 1 Conduttore a treccia Placcato 10 2 Non placcato 10 5 Conduttore circolare Placcato 10 1 Non placcato monofilare Non placcato 10 1 Conduttore a treccia Placcato 10 2 Non placcato 10 5 Tabella 4 5 Resistenza di contatto di connessioni IDC non accessibili valori massimi consentiti 125 Ana
135. chiature di misura con un calibro a verniero un micrometro o un calibro a quadrante con calibri con un proiettore di misura avente un conveniente ingrandimento lineare con un microscopio di misura con una bilancia Le caratteristiche dello strumento di misura utilizzato devono sempre essere riportate nel rapporto di prova Una volta definito il procedimento che consente di effettuare l esame generale dei campioni possibile passare alla descrizione delle metodologie di prova che devono essere eseguite per verificare l affidabilit delle connessioni elettriche a spostamento di isolante Le prove che devono essere effettuate sui connettori IDC sono Prove di Tipo meccanico elettrico e climatico ambientale alle quali si aggiungono le prove da effettuare sulle parti plastiche dei componenti stessi Nelle prossime sezioni verranno descritte nel dettaglio tutte queste prove facendo riferimento anche agli standard dettati dagli Enti di Certificazione Industriale oltre che alle Normative Internazionali di riferimento 4 4 Prove meccaniche Come gi detto nei capitoli precedenti un qualsiasi connettore elettrico deve garantire una certa stabilit meccanica di connessione Per verificare questo requisito fondamentale sono state prescritte dalla Normativa Internazionale e dagli Enti di Certificazione una serie di prove meccaniche a cui sottoporre le connessioni a spostamento di isolante Alcune prove saranno diverse a seconda che la conn
136. cificato in precedenza alla qualit e alla vasta gamma dei prodotti uniti alla facilit e rapidit di montaggio dei cablaggi elettrici e ai costi veramente competitivi I prodotti di INARCA trovano il loro impiego nelle seguenti applicazioni e grandi e piccoli elettrodomestici e motori elettrici e circuiti stampati e apparecchiature di controllo e regolazione e resistenze elettriche e applicazioni elettromeccaniche in genere I terminali prodotti sono tutti costruiti tenendo conto delle prescrizioni dettate dai principali istituti di normalizzazione internazionali La conformit a queste norme impone ad INARCA un rigoroso e costante controllo di tutti i processi produttivi che ovviamente garantisce ai clienti la qualita dei prodotti finali I risultati delle prove elettriche meccaniche e di durata a cui sono sottoposti i connettori sono a disposizione dei clienti che ne facessero richiesta I prodotti che attualmente figurano nel catalogo di INARCA sono i seguenti e prodotti per connessioni lamellari maschio femmina e terminali ad occhiello e a forcella e terminali a linguetta a saldare e prodotti per la connessione dei fili smaltati INARSPLICE e terminali per applicazioni speciali e tecnologie di connessione per fili smaltati INAR RS connessioni IDC e prodotti SINAR LOCK e INAR MINILOCK per connessioni multiple e prodotti INAR EDGE per connessioni su circuiti stampati e prodotti IN
137. co guidato dal sistema a microprocessore privo di selettore di fondo scala con risoluzione di 0 03 N da 0 a 100 N e di 0 1 N da 100 N a 1000 N Il software di gestione del sistema il Graphwork il quale offre soluzioni estremamente avanzate per i responsabili dei laboratori e per gli operatori dello strumento L operatore pu selezionare i metodi di prova secondo le Normative Internazionali ed eseguire con pochissime e semplici operazioni la prova prescelta ovvero e selezione del metodo e del tipo di prova e inserimento delle dimensioni del provino e consenso di inizio prova durata del test e salvataggio dei dati di prova stampa del certificato ed esportazione dei risultati 170 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali La prova di trazione o compressione pu essere suddivisa in fasi per ogni fase possibile controllare lo strumento in velocit deformazione incremento di carico ciclico ecc Figura 5 5 Cella di carico Galdabini MICRO500 E importante ricordare che le Normative Europee prescrivono che tutta la strumentazione di misura utilizzata per l esecuzione di prove meccaniche sia calibrata con riferibilit a campioni internazionali riconosciuti A questo proposito la cella dinamometrica Galdabini munita di un Certificato di Taratura emesso dal SIT Servizio di Taratura in Italia il quale contiene la classificazione propria dello strumento secondo la norma UNI EN ISO
138. componenti sono conformi ai requisiti per componenti Il compratore pu infine accedere alle informazioni grazie agli elenchi online delle certificazioni 89 Analisi delle Normative Internazionali VDE Verband Deutscher Elektrotechniker VDE un autorevole associazione tedesca che si occupa di normative riguardanti tecnologie elettriche elettroniche ed informatiche VDE lavora per favorire un clima migliore per l innovazione garantire i massimi standard di sicurezza promuovere programmi di studio ottimale nel campo dell ingegneria e incoraggiare una pi ampia accettazione pubblica delle nuove tecnologie L organizzazione dell associazione e le funzioni esercitate sono uniche al mondo il VDE infatti copre un ampio spettro di attivit scientifiche operando sulle Prove Tecniche da sottoporre ai prodotti I punti focali del lavoro VDE includono lo sviluppo di norme di sicurezza per prodotti elettrici ed elettronici realizzato preparando regolamenti tecnici come standard nazionali internazionali e di prova i quali consentono di ottenere la certificazione di prodotti apparecchiature e sistemi elettrici Gli Istituti di Collaudo e di Certificazione del VDE vantano oltre 500 dipendenti altamente qualificati i quali conducono annualmente circa 100 000 test per i produttori nazionali e internazionali Il marchio VDE familiare al 68 del popolo tedesco considerato un simbolo di elevata qualit e sicurezza Nel mondo circa 200 0
139. con linguette da 0 4 0 8 mm di spessore senza foro e i fili degli avvolgimenti Questa connessione avviene applicando direttamente il terminale sui fili smaltati con una macchina inseritrice e il successivo montaggio manuale delle schede vedi Figura 3 15 La parte femmina del terminale fornibile per 3 spessori della linguetta 0 4 0 5 0 8 mm La larghezza della linguetta deve essere di 2 5 mm senza foro di aggancio e inoltre l estremit deve avere lo smusso di invito per facilitare l inserimento 64 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC APPLICAZIONE CON USCITA VERTICALE APPLICATION WITH VERTICAL OUT LET RS TAB 6 3 4 8 2 8 8 50 FILO SMALTATO ENAMELED WIRE APPLICAZIONE CON USCITA ORIZZONTALE APPLICATION WITH HORIZONTAL OUT LET INSERIMENTO INSERTION PIEGA FOLD RS TAB LUNGO PIEGATO 90 RS TAB LONG FOLDED 90 RS TAB LUNGO RS TAB LONG SCARICO PER PONTE UNLOAD FOR BRIDGES 1 MIN FILO SMALTATO ENAMELED WIRE Figura 3 14 Tecnologia di applicazione dei terminali RS TAB 65 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC SCHEDAC S BOARD C S LINGUETTA 0 8 TAB 0 8 RS FEMM FILO SMALTATO ENAMELED WIRE Figura 3 15 Tecnologia di applicazione dei terminali RS FEMM Nell applicazione dei terminali INAR RS necessario attenersi ad opportu
140. conduttore di tipo plastico La variazione della sezione trasversale cio la deformazione radiale del conduttore evidente dal grafico bisogna per notare che il filo viene allungato anche longitudinalmente La zona colorata di nero in Figura 3 23 indica la zona di lavoro ad inserzione avvenuta Dopo aver definito la deformazione del conduttore in relazione ad altre caratteristiche fondamentali delle connessioni IDC possiamo suddividere i terminali in due gruppi quelli a singola fessura e quelli a doppia fessura I terminali a singola fessura penetrano molto facilmente la guaina isolante che ricopre il conduttore Per i terminali a fessura doppia invece a seconda delle esigenze si possono verificare molte scelte differenti riguardo la geometria Questi terminali hanno la stessa caratteristica principale ovvero la presenza di due fessure per l alloggio in modo che il cavo venga processato in due sezioni e che si vengano a formare in totale quattro aree di contatto elettrico In particolare questo tipo di terminali consentono di avere i maggiori benefici quando il nucleo conduttore del cavo isolato composto da trefoli infatti fissando il cavo in due punti diversi simultaneamente possibile stabilizzare la conformazione del fascio di trefoli durante l inserzione evitando eccessive deformazioni che provocherebbero una diminuzione della conducibilit elettrica 74 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC 3 2 3 P
141. d una portata di corrente diversa da quella che si pu prevedere a causa delle limitazioni tecniche si deve applicare un valore rivisto in sede sperimentale L area ombreggiata mostrata in Figura 4 17 indica il campo di funzionamento permesso In corrispondenza del limite massimo di portata di corrente del cavo si pu tracciare una retta orizzontale che chiude la curva Il rispettivo valore di corrente rappresenta l intensit massima di corrente applicabile al nostro componente senza che questi subisca alcun danno Dalla Derating Curve possibile ricavare la temperatura ambiente massima ammessa per la corrente di carico stabilita 135 Analisi delle Normative Internazionali 4 6 Prove climatiche Oltre alle prove elettriche e meccaniche risulta indispensabile effettuare sul campione anche una serie di prove climatiche Tali prove sono in grado di garantire che la connessione IDC sia affidabile anche in ambienti di lavoro o in condizioni di trasporto e stoccaggio particolari Come per le prove elettriche anche per le prove climatiche fondamentale conoscere la temperatura limite superiore TLS e la temperatura limite inferiore TLI di categoria climatica del connettore da testare entrambe definite nel paragrafo 4 2 1 Le prove climatiche risultano le stesse sia che la connessione a spostamento di isolante sia accessibile che non accessibile 4 6 1 Caldo umido ciclico La prova di caldo umido ciclico deve essere ef
142. dalla composizione del film La formazione dei punti di contatto tra i due metalli di un interfaccia elettrica richiede che la pellicola isolante venga precedentemente rotta per mezzo di un meccanismo meccanico In assenza di una azione meccanica adeguata alla frattura della pellicola si riesce a raggiungere lo stesso lo scopo attraverso una rottura indotta elettricamente questo pu avvenire in presenza di un campo elettrico sufficientemente elevato applicato all interfaccia di contatto Questa frattura che contemporaneamente produce un contatto metallo metallo stata chiamata fritting Il fritting un processo che genera e o allarga un percorso conduttivo nel film isolante All inizio gli elettroni sono iniettati nel film intatto permettendo alla corrente di elettroni di alterare le condizioni del film producendo un canale conduttivo Successivamente la corrente si allarga e il canale aumenta la sua conduttivit Indicando con pf ed s rispettivamente la resistivit e lo spessore dello strato contaminato e con Za la sommatoria delle aree occupate dallo strato effettivamente in contatto il valore della resistenza di film espresso in modo semplificato dalla seguente relazione e i Va 2 10 20 Teoria della connessione elettrica Supponendo infine che un sottile strato sia uniformemente distribuito su tutta la superficie cio sia Za A la resistenza di film pu essere formulata nel modo seguente in questo caso per H tie
143. damente fissate Un opportuno sistema di sospensioni consente alla tavola di oscillare Il movimento pu essere ottenuto in vari modi e tramite motovibratori a masse eccentriche e con azionamento mediante cinematismo ad eccentrico e con azionamento mediante elettromagneti Nel nostro caso si applica una forza alternata secondo legge sinusoidale Detta F tale forza e m la massa complessiva di tutte le parti oscillanti per la legge di Newton si otterr un movimento con accelerazione a F m Notare come l accelerazione diminuisca all aumentare della massa Poich proprio l accelerazione a determinare lo stato di sollecitazione a vibrazione evidente che il sistema deve essere dimensionato in funzione della massa degli oggetti da fissare sul piano vibrante L ampiezza dell oscillazione generalmente di pochi millimetri e dipende oltre che dai valori di F e m anche dalla rigidezza delle sospensioni elastiche su cui poggia il piano vibrante Prima di applicare la forza alternata al tavolo vibrante fondamentale montare i campioni nei loro rispettivi punti di ancoraggio Nella maggior numero dei casi questo richiede l utilizzo di una struttura speciale struttura di ancoraggio che permetta ai campioni di vibrare lungo gli assi specificati Al momento del montaggio vengono scelti anche i punti di verifica e montati gli accelerometri che permettono di controllare il livello di vibrazione della superficie di appoggio ed il comportamento
144. del filo illustrata in Figura 4 8 113 Analisi delle Normative Internazionali Piatto di contatto per il dispositivo di piegatura del filo 50 mm _ _ _____ Cavo a nastro o singoli fili separati Aste di comando del piatto Figura 4 8 Configurazione per la prova di piegatura del cavo filo connessioni IDC non accessibili Laddove debbano essere provati singoli fili di connessione ad un componente con contatti multipli la prova deve essere effettuata con un certo numero di fili campioni per componente questo problema sara trattato nel prossimo capitolo dove verranno definiti i metodi di preparazione dei campioni I campioni comunque devono essere provati in sequenza o simultaneamente Connessione IDC accessibile Il campione di prova costituito da un terminale IDC con filo inserito Tale campione di prova deve essere tenuto fermo in posizione tale che il filo penda lungo il suo asse longitudinale nella fessura di connessione Un carico assiale F costituito da un peso deve essere applicato all estremit libera del filo per tenerlo diritto Il valore di questo carico deve essere compreso tra il 5 e il 10 del carico di rottura del filo Successivamente il filo deve essere piegato in entrambe le direzioni dalla verticale e ci definisce un ciclo di prova L angolo di piegatura a del filo deve essere come minimo di 30 ma si raccomanda di effettuare la prova anche con angoli di 60 e 90
145. dell ambiente ed consapevole del fatto che l impegno per la tutela dell ambiente sia essenziale per il suo successo e per la soddisfazione dei propri clienti Tale impegno stato evidenziato dalla certificazione del Sistema di Gestione secondo la norma UNI EN ISO 14001 ottenuta nel 2006 14 Teoria della connessione elettrica 2 Teoria della connessione elettrica La teoria di base per lo studio delle connessioni elettriche parte dal fatto che tutte le superfici se esaminate con un ingranditore non appaiono corrispondenti alla definizione geometrica ideale fornita dal disegno tecnico in quanto presentano delle imperfezioni costituite da solchi e creste sorte per esempio durante le lavorazioni alle macchine utensili Tali imperfezioni superficiali sono deviazioni microgeometriche rispetto alle superfici nominali o ideali e vengono definite con il termine di rugosit La rugosit superficiale dovuta alla struttura cristallina del materiale di cui fatto l oggetto in esame e ne condiziona moltissime caratteristiche meccaniche Per queste ragioni la rugosit un parametro da tenere in considerazione e da definire in maniera oggettiva essa si prescrive infatti mediante il parametro R misurato in um che fornito dal valore medio delle ordinate y prese in valore assoluto degli scostamenti del profilo rilevato profilo reale della superficie rispetto alla linea media all interno della lunghezza di base L In altr
146. della struttura di ancoraggio durante la prova L ancoraggio deve essere rigido in modo da poter permettere alla forza generata di trasmettersi direttamente sui campioni in prova evitando cos eventuali introduzioni di risonanze Tutte le risonanze della struttura devono stare al di fuori della gamma di frequenze di prova Per poter ottenere un alta frequenza di risonanza senza incorrere in problemi di stress meccanici sar sempre necessario sovradimensionare la struttura di ancoraggio Le strutture di ancoraggio sono quasi sempre realizzate in alluminio inoltre costruendo la struttura con una piastra relativamente sottile supportata da sostegni possibile ridurne notevolmente il peso Le piastre inoltre sono delle forme geometriche con delle risposte vibratorie molto facili da calcolare Bisogna tenere molta cura nell assemblaggio delle parti della struttura le imbullonature possono introdurre effetti di reazione della massa e le saldature possono provocare sforzi interni Se la risonanza non pu essere evitata lo smorzamento di questa pu essere incrementato mediante l uso di materiale come la gomma oppure l introduzione di sostanze plastiche nelle cavit interne In Figura 5 6 riportato un esempio reale di tavolo vibrante con struttura di ancoraggio Figura 5 6 Tavolo vibrante con struttura di ancoraggio 172 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Eccitatore Dopo aver montato i campi
147. deve essere eseguita secondo la Prova 4a Tensione di tenuta della Pubblicazione IEC 512 2 4 Lo scopo di questa prova quello di determinare l attitudine di un componente a sopportare le tensioni di prova specificate e applicate nella maniera specificata successivamente Deve essere applicata per 60 5 s una tensione continua o alternata usando la stessa configurazione di prova e gli stessi collegamenti definiti precedentemente per la misura della resistenza di isolamento Se viene utilizzata una tensione di prova alternata essa deve avere una frequenza compresa tra 45 Hz e 60 Hz e presentare una forma d onda approssimativamente sinusoidale La velocit di applicazione della tensione di prova non deve superare i 500 V s Durante la prova non si deve manifestare alcuna scarica distruptiva o superficiale e non si deve superare il massimo valore ammissibile per la corrente di fuga quando viene applicata la tensione di prova Lo standard Tyco 109 29 1 per i connettori RAST prescrive un valore di tensione di prova pari a 1750 V continua o alternata ma con un tempo di applicazione di 4 minuti La prova viene superata se non avvengono scariche e se non vi alcuna indicazione di danno che potrebbe interferire con le caratteristiche funzionali del componente 127 Analisi delle Normative Internazionali 4 5 4 Carico di corrente ciclico e sovraccarico elettrico La prova di carico di corrente ciclico non menzionata nella no
148. di contatto dipende dalla deformazione che il nucleo del conduttore subisce contro le linguette durante il suo inserimento nel terminale e dallo spessore delle linguette stesse La forza normale residua indicata in Figura 3 22 con Fy applicata al conduttore determinata dalla flessione delle linguette del terminale e dalla loro geometria Infine la flessione a sua volta determinata dalla deformazione che il conduttore subisce in seguito all inserzione 3 2 2 Controllo della deformazione del conduttore Uno degli aspetti progettuali pi importanti per quanto riguarda le connessioni elettriche a spostamento di isolante il controllo della deformazione del conduttore La trattazione di questo fenomeno vale anche per le connessioni IDC per fili smaltati La deformazione nella terminazione IDC non cos marcata come nella terminazione tramite aggraffatura ma vengono comunque applicati gli stessi meccanismi La deformazione dei conduttori a seguito dell asportazione dell isolante e degli eventuali ossidi presenti sui conduttori permettono la creazione di interfacce di contatto metalliche Una volta che l area di contatto stata stabilita la sua integrit e stabilit viene mantenuta e garantita dalla forza normale residua risultante dalla flessione delle linguette del terminale E di nuovo necessario a questo punto effettuare un bilancio tra necessit x contrastanti da un lato necessario che la forza residua sia elevata per
149. di spessore inferiore tipicamente dai 0 25 ai 0 75 um con il rivestimento solo sull interfaccia di contatto e non sull intero terminale Questa necessit economica introduce due possibili cause per il manifestarsi del fenomeno della corrosione dovuto all esposizione della base metallica esposizione della lega rame zinco ed esposizione della lega ai margini del rivestimento Le placcature sottili possono provocare l esposizione della lega rame zinco qualora si verificassero defezioni nel rivestimento d oro Questi problemi vengono risolti grazie alla realizzazione di un substrato di nickel interposto tra il metallo base ed il rivestimento in oro In Figura 2 10 viene schematizzata la situazione in presenza e in assenza del substrato di nickel casio biolefio ciao wena i nei pori Lui CINTOSIONE yl I NALI I peri Mat Less bf baid ye re pinuri ra alan d mmiadzoidu die te 1 Figura 2 10 Contrapposizione di due soluzioni per i connettori elettrici placcati in oro Qualsiasi difetto nel rivestimento d oro in assenza di un substrato di nickel provoca l esposizione della lega di rame zinco I difetti nel rivestimento includono porosit e coperture incomplete dovute a contaminazioni e graffi La possibilit di incontrare uno di questi difetti aumenta con il diminuire dello spessore dell oro Si vuole quindi osservare come i solfuri di zinco prodotti dalla corrosione migrano attraverso i pori e strisciano sopra la superficie metallica
150. duzione della lavorazione e dei processi di fabbricazione sono soddisfacenti per esempio per parti prodotte con un utensile a stampi multipli In certi casi possono essere previste prove combinate ulteriori combinazioni di prove dovrebbero essere evitate se non sono essenziali per una applicazione specifica Si ricordi comunque che i metodi di prova indicati nelle norme sono i metodi preferenziali ma non necessariamente gli unici che possono essere utilizzati Tuttavia in caso di controversia il metodo specificato dalle norme deve essere utilizzato come arbitraggio Se per delle procedure di omologazione vengono utilizzati dei metodi alternativi responsabilit del costruttore dimostrare all organismo di omologazione che ogni metodo alternativo utilizzato fornisce risultati equivalenti a quelli ottenuti con i metodi specificati AI termine di un qualsiasi programma di prove necessaria la classificazione dei difetti Per difetto si intende una qualsiasi non conformit di un componente alle prescrizioni specificate I difetti di un qualsiasi componente elettromeccanico sono raggruppati in due classi Non conformit difetto maggiore Un difetto maggiore una qualsiasi non conformit di un componente alle prescrizioni specificate tale da provocare un guasto prematuro del componente e ridurre materialmente la capacit di adempiere alla sua funzione prestabilita Non conformit difetto minore Una non conformit o difetto minore
151. e possibile ricavare la sovratemperatura AT che interessa il componente stesso dalla relazione AT T T 4 8 Attraverso tale riscaldamento AT ed il valore del limite massimo di temperatura dei materiali 7 y possibile determinare la temperatura ambientale massima ammessa 7 per la corrente di carico Jn Diventa perci importante quantificare il riscaldamento del componente auto riscaldamento poich da esso possiamo ricavare l intensit massima di corrente di utilizzo dello stesso Tale intensit massima di corrente in ogni modo condizionata dalla sezione del filo in cui la corrente scorre e da una corrente limite teorica di intensit tale da produrre un auto riscaldamento pari alla temperatura limite del materiale vedi Tabella 4 10 Sezione cavo mm 0 5 0 75 1 0 1 5 2 5 4 0 6 0 Limite massimo di portata di corrente A 8 10 12 16 20 26 34 Tabella 4 10 Correnti massime per la prova di portata di corrente Per quanto riguarda l esecuzione delle prove necessario realizzare un circuito costituito da almeno tre componenti in serie Dato che la misura deve essere effettuata in aria il pi possibile non disturbata ogni campione deve essere montato in un involucro che protegga l ambiente immediatamente circostante dai movimenti esterni di aria L involucro dovrebbe essere fatto di materiale non riflettente il calore I lati dell involucro possono essere asportabili per dis
152. e L organizzazione delle prove da eseguire per il collaudo delle connessioni elettriche a spostamento di isolante riportata nella norma specifica IEC 352 I programmi di prova adatti alle connessioni IDC accessibili sono diversi rispetto a quelli adatti alle connessioni IDC non accessibili Questi programmi di prova sono sostanzialmente due un programma di prove di base ed un programma di prove completo I campioni vengono sottoposti ad un programma di prove base se conformi a tutte le caratteristiche di progetto specificate nel paragrafo 4 3 2 altrimenti devono essere testati seguendo il programma di prove completo In questa sezione saranno descritti nel dettaglio entrambi questi programmi di prove 155 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 1 1 Preparazione dei campioni in prova Prima delle prove si devono preparare adeguatamente i campioni Ciascun campione deve essere costituito da un terminale IDC con un filo inserito nella fessura di connessione salvo diversa indicazione imposta dalla specifica prova che si deve effettuare Prima di preparare i campioni si dovr verificare che e iterminali ei fili siano corretti e laddove le connessioni siano realizzate con l utensile di inserzione del filo si deve verificare che tale utensile sia appropriato e che funzioni correttamente e laddove le connessioni siano realizzate con un blocco di guida si deve verificare che tale dispositivo sia app
153. e Nelle prove elettriche da effettuare sulle connessioni a spostamento di isolante vengono utilizzati degli alimentatori elettronici i quali possono operare sia come generatori a tensione costante sia come generatori a corrente costante In alcune prove elettriche come la prova di carico di corrente ciclico e di carico elettrico e temperatura sono previsti dei cicli di funzionamento che possono far durare la prova molte ore In questo caso necessario che la sorgente sia programmata per alimentare automaticamente il circuito di misura seguendo i cicli di funzionamento Nella misura della resistenza di contatto piccola resistenza sono necessari oltre all alimentatore il voltmetro per rilevare la tensione ai capi del contatto dotato di appositi puntali e l amperometro per rilevare la corrente che attraversa a questo proposito vengono utilizzati due strumenti digitali L incertezza sul valore di resistenza ricavato dal rapporto fra tensione e corrente misurate pari alla somma delle incertezze proprie dei due strumenti Nel paragrafo 4 5 3 stata invece decritta la misura della resistenza di isolamento grande resistenza per le connessioni elettriche a spostamento di isolante Lo strumento necessario per la misura il megaohmetro digitale il quale in grado di misurare resistenze di isolamento dell ordine delle centinaia di gigaohm e pu essere impiegato anche con elevate tensioni di prova fino a 1 kV Un altro strumento necess
154. e inferiore a 30 s 152 Analisi delle Normative Internazionali La prova si ripete solitamente su 3 punti diversi dell esemplare In questo caso necessario assicurarsi che il deterioramento causato dalle precedenti prove non influenzi il risultato della prova che deve essere effettuata Esemplare Esemplare in prova in prova circa 8 mm Esterno 00 9 mm max Foro 0 5 mm 35 mm min alimentazione gas Bruciatore Part B Part C Figura 4 24 Esempio di posizione della fiamma di prova 153 Analisi delle Normative Internazionali 154 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Nei precedenti capitoli sono state descritte nel dettaglio le connessioni elettriche a spostamento di isolante elencando tutte le Normative Internazionali e gli standard industriali dedicati a questi componenti Queste prescrizioni prevedono tutta una serie di Prove Tecniche da eseguire sui connettori IDC al fine di garantire la loro affidabilit In questo capitolo si vuole definire l organizzazione dei programmi di prova che va dalla scelta del numero di campioni all ordine di esecuzione delle prove stesse Oltre a questo fondamentale dare anche delle indicazioni pratiche che definiscono gli strumenti e i metodi di misura pi adatti all esecuzione delle prove 5 1 Organizzazione delle prov
155. e necessario avere una contro lama per favorire il trancio dei cavi Ci possibile mediante la realizzazione di una tasca che presenti nella parete vicino al punto di rasatura un disassamento della sede di appoggio del cavo DISPOSIZIONE SUPERIORE DISPOSIZIONE INFERIORE SUPERIOR DISPOSITION INFERIOR DISPOSITION SDA t 8 5 10 A YI gt il CABLE FILO WIRE CABLE Figura 3 17 Illustrazione di due diverse disposizioni dei cavi e dei fili smaltati all interno dello stesso terminale RS 67 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Controlli di corretta applicazione Dopo aver effettuato applicazione dei fili nei terminali fondamentale svolgere delle verifiche per controllare che la connessione sia stata eseguita in modo corretto e verificare corrispondenza range terminali con la sezione del filo o cavetto e verificare che i fili smaltati o i cavetti quando connessi sulla parte inferiore del terminale RS al termine dell applicazione siano posizionati nel tratto rettilineo delle punte del terminale garantendo cos il contatto vedi Figura 3 18 e verificare che i cavi o fili non siano tranciati o rovinati e verificare che i cavetti al termine dell applicazione siano posizionati sui piani di appoggio del connettore e sulla battuta di arresto frontale e che la spellatura della guaina avvenga senza tranciare i trefoli vedi Figura 3 13 e verificare che il fi
156. e 2 Prove meccaniche sui contatti e terminali 16a Danneggiamento da sonda di prova 16b Guida calibrata 16c Robustezza dei contatti alla piegatura 16d Robustezza a trazione connessioni aggraffate 16e Forza di ritenzione di un calibro contatti elastici 16f Robustezza dei terminali 16g Misura della deformazione di un contatto dopo aggraffatura 16h Efficacia del manicotto isolante connessioni aggraffate 16i Forza di ritenzione della molla di contatto di messa a terra 16j Forza normale minima soppressa 16k Forza di strappo connessioni avvolte senza saldatura 16m Svolgimento connessioni avvolte senza saldatura 16n Robustezza alla piegatura lame maschio fisse 16p Robustezza alla torsione lame maschio fisse 16q Robustezza alla trazione e compressione lame maschio fisse 512 9 Sezione 1 Prove di fissaggio dei cavi 48 9 17a Robustezza dei serracavi 17b Robustezza dei serracavi alla rotazione del cavo 17c Robustezza dei serracavi alla trazione del cavo 17d Robustezza dei serracavi alla torsione del cavo Sezione 2 Prove di rischio di esplosione 18a Rischio di esplosione soppressa Sezione 3 Prove di resistenza chimica 19a Resistenza dei fluidi dei piedini preisolati da aggraffare 19b Resistenza all ozono soppressa Sezione 4 Prove ai rischi di incendio 20a Infiammabilit 20b Tenuta alla fiamma Sezione 5 Prove di resistenza a radiofrequenza 2la Resistenza parallelo a radiofrequenza Sezione 6 Prove di capacit 22a
157. e afferma che la variazione di conduttivit termica e della resistivit elettrica dei metalli con la temperatura tale che i due parametri sono legati dalla relazione A p L T 2 31 26 Teoria della connessione elettrica Nella legge di Wiedemann Franz 2 31 L 2 45 10 V K rappresenta la costante di Lorentz e T la temperatura assoluta Tale legge valida se la conduzione termica e la resistivit elettrica derivano da un trasporto elettronico nei metalli quindi non universalmente valida Mettendosi nell ipotesi di validit possibile riformulare la relazione V 7 nel modo seguente PALE ET 2 32 E evidente che la relazione 2 32 risulta indipendente dai materiali che realizzano il contatto L utilizzo di tale espressione non facile in quanto la sovratemperatura Tm T non pu essere calcolata immediatamente dalla differenza di potenziale V Risulta interessante mettere a confronto i valori relativi alla sovratemperatura calcolata attraverso le due diverse espressioni 2 27 e 2 32 per valori di potenziale V che generalmente sono considerati essere eccessivi per i contatti elettrici Si prenda per esempio un contatto rame rame con temperatura del corpo T di 20 C alla quale temperatura i parametri p e valgono rispettivamente 1 75 10 Qm e 380 WI m C i risultati sono quindi proposti in Tabella 2 4 Caduta di tensione Sovratemperatura 1 20 Sovratemperatura 1 25 V Tm T1 C Tm T1
158. e della temperatura 512 4 Prove di sollecitazioni dinamiche 48 3 6a Accelerazione costante 6b Scosse 6c Urti 6d Vibrazioni 512 5 Sezione 1 Prove di robustezza componenti liberi 48 4 Ta Caduta libera prova ripetuta Tb Robustezza meccanica resistenza ai colpi Sezione 2 Prove di robustezza sotto carico statico componenti fissi 8a Carico statico trasversale 8b Carico statico assiale 8c Robustezza della leva di comando Sezione 3 Prove di durata 9a Funzionamento meccanico 9b Carico elettrico e temperatura 9c Funzionamento meccanico con carico elettrico 9d Durata del sistema di ritenzione del contatto e dell ermeticita manutenzione invecchiamento Sezione 4 Prove di sovraccarico 10a Sovraccarico elettrico interruttori 10b Sovraccarico meccanico interruttori soppressa 10c Interruzione di un carco capacitivo 10d Sovraccarico elettrico resistivo connettori 96 Analisi delle Normative Internazionali Prova N Pubblicazione Titolo Rif IEC N CEI 512 6 Sezione I Prove climatiche 48 5 lla Sequenza climatica 11b Sequenza combinazione di freddo bassa pressione atmosferica e calore umido llc Caldo umido continuo 11d Cambi rapidi di temperatura lle Muffa lif Corrosione alla nebbia salina 11g Corrosione in atmosfera industriale 11h Sabbia e polvere 11i Caldo secco 11j Freddo 11k Bassa pressione atmosferica lim Caldo umido ciclico lln Tenuta al gas connessioni avvol
159. e e lo isola dall ambiente esterno 7 Il bellmouth una svasatura alle estremit delle alette di aggraffatura del conduttore esso serve per evitare incisioni sui trefoli che potrebbero causare la rottura dei medesimi se sottoposti a vibrazioni 50 Teoria della connessione elettrica 8 E il testimone di taglio e non deve superare lo spessore del materiale 9 L aggraffatura non deve provocare danni al terminale metallico la massima deformazione ammessa dello stesso ordine di grandezza dello spessore del materiale SI Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC 3 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Dopo aver introdotto l azienda che ha permesso la stesura di questo lavoro ed aver definito i punti cardine della teoria delle connessioni elettriche possiamo trattare nel dettaglio la tipologia di connettori per i quali verr eseguita l analisi delle Normative Internazionali Questa trattazione non sar caratterizzata da nessun riferimento normativo infatti la descrizione sar puramente teorica ma comprender dei riferimenti tecnici legati ai prodotti e ai sistemi di produzione che INARCA mette a disposizione per questa tipologia di connettori Nel precedente capitolo erano state chiamate in causa le connessioni elettriche prive di saldatura ed era stata brevemente descritta la tecnica dell aggraffatura oltre a questa tecnica per negli ultimi decenni si sviluppata una nuova t
160. e essere limitato meccanicamente a 7 mm Al termine della prova si separa lentamente il filo dall esemplare evitando ogni ulteriore riscaldamento e qualsiasi movimento d aria che possa influenzare il risultato della prova La prova viene eseguita solitamente su un solo esemplare In caso di dubbi sui risultati di prova la stessa viene ripetuta su due ulteriori esemplari 151 Analisi delle Normative Internazionali Durante l applicazione del filo e nei 30 s successivi bisogna osservare e registrare e il tempo t dall inizio dell applicazione dell estremit del filo al momento in cui il provino o lo strato sotto si incendiano e il tempo te dall inizio dell applicazione dell estremit del filo al momento in cui le fiamme si spengono durante o dopo il periodo di applicazione l altezza della fiamma la distanza verticale misurata tra il bordo superiore del filo incandescente e la sommit visibile della fiamma e il grado di penetrazione dell estremit del filo o la distorsione del provino e tutte le eventuali bruciature della tavola in legno Si rileva la massima altezza di qualsiasi fiamma che si mantenga per un periodo di circa s non tenendo conto per della fase iniziale di accensione Nel caso in cui l unica fiamma presente sia quella iniziale bisogna indicare chiaramente nel certificato finale di prova tale situazione riportando l altezza della fiamma iniziale ed il tempo di spegnimento de
161. e essere sottoposto alla prova fino a che il filo non si sposta dalla fessura del terminale La forza massima deve ovviamente essere misurata e registrata Tale forza non deve essere inferiore al valore minimo dato in Tabella 4 2 111 Analisi delle Normative Internazionali Diametro nominale Sezione trasversale Forza di estrazione trasversale minima N conduttori monofilari conduttori a trefoli mm mm7 Conduttori monofilari Conduttori a trefoli N N 0 25 0 35 0 05 0 08 2 1 gt 0 32 0 5 gt 0 08 0 2 3 2 gt 0 5 0 8 gt 0 2 0 5 5 3 gt 0 8 1 4 gt 0 5 1 5 5 gt 1 4 2 3 gt 1 5 4 0 10 8 gt 2 3 3 6 gt 4 0 10 0 12 10 Tabella 4 2 Forza di estrazione trasversale minima a seconda delle dimensioni e del tipo di filo utilizzato nella prova Come si vede in Tabella 4 2 si deve fare attenzione che i limiti di forza sono differenti per conduttori monofilari e conduttori a trefoli I valori minimi limite indicano il valore che assolutamente non deve essere superato affinch la connessione possa considerarsi conforme alla norma e affidabile nel tempo Si noti che la fine della prova richiede solamente che il cavo si sposti dalla posizione finale che assume nella connessione e non che venga effettivamente estratto Questo fondamentale infatti qualora il filo pur non venendo estratto completamente modifichi la propria posizione nel terminale la connessione n
162. e plastico Le prove meccaniche da eseguire sui componenti in materiale plastico sono molto simili a quelle gi viste per i terminali IDC metallici la strumentazione di prova risulta infatti la stessa Forza di inserimento del terminale nel connettore Lo scopo della prova quello di valutare le forze richieste per inserire i terminali nella loro posizione normale entro un componente Nella fase di omologazione dei particolari in plastica deve essere prelevato un campione di connettore per ogni impronta dello stampo Tutti i terminali di prova vanno aggraffati con cavo come nelle normali condizioni di utilizzo La prova si esegue inserendo il terminale con una velocit di 25 mm min mantenendo l allineamento assiale nella sede della capsula corrispondente e rilevando la forza di inserzione mediante dinamometro o cella di carico Vanno provate tutte le vie di ogni particolare in plastica In ogni caso il numero di misure effettuate non deve essere inferiore a 10 Forza di estrazione del terminale dal connettore Lo scopo della prova quello di valutare le forze richieste per inserire i terminali nella loro posizione normale entro un componente Deve essere prelevato un campione di connettore per ogni impronta dello stampo Tutti i terminali di prova vanno aggraffati con cavo La prova si esegue dopo aver inserito il terminale aggraffato al cavo nella sede della capsula 147 Analisi delle Normative Internazionali corrispondente
163. e sotto al 95 136 Analisi delle Normative Internazionali Periodo di stabilizzazione Stabilizing period Primo ciclo First cycle 100 90 80 75 45 70 60 50 40 Umidit relativa Relative bumidity Temperatura ambiente C Ambient temperature C Tempo richiesto affinch gli og getti in prova raggiungano la stabilit termica Time required for test specimen to reach temperature stability Figura 4 18 Illustrazione del procedimento di stabilizzazione per la prova caldo umido ciclico a 1 Tempo richiesto per raggiungere il 95 100 di umidita relativa non superiore a 1 h Time required to reach 95 100 relative humidity not exceeding 1 b Tempo Inizio del primo ciclo Time Start of the first cycle Fine dell aumento di temperatura End of the temperature rise i a 100 Ss SS 30 DB s 80 E3 70 60 2s 5 2 Inizio della diminuzione di temperatura Start of the temperature fall Tempo Temperatura massima 2 C Upper temperature 2 C ASS RSS SS s 40 55 massima 2 C Upper temperature 2 C Time Temperatura ambiente C Ambient temperature C Figura 4 19 Illustrazione del procedimento della Variante 1 per la prova caldo umido ciclico 137 Analisi delle Normative Internazionali Fine dell aumento di temperatura End of the temperature rise
164. ecnologia di connessione senza saldatura la connessione elettrica a spostamento di isolante IDC Insulation Displacement Connection detta anche SDI Nel settore degli elettrodomestici cos come in quello degli apparecchi elettronici e pi in generale nell area di trasmissione di segnali elettrici la tecnica di connessione a spostamento di isolante ormai diventata lo stato dell arte per le connessioni elettriche mentre nel settore automobilistico il suo utilizzo rimane ancora incerto Questo tipo di connessione un alternativa pi che valida all aggraffatura per correnti di lavoro che non superano i 25 A Le due caratteristiche principali di questa tecnica di connessione che la rendono preferibile rispetto all aggraffatura dal punto di vista aziendale sono la riduzione dei costi di produzione e la maggiore facilit di connessione durante il processo produttivo Per quanto riguarda la facilit di connessione essa sta nel fatto che non sono necessarie operazioni preventive sui fili o cavi da processare rimozione preventiva dell isolante a differenza di quanto avveniva con l aggraffatura Ne consegue che il processo di produzione ed in particolare il processo di connessione risulta pi snello e immediato permettendo di aumentare la velocit produttiva e ridurre i costi Si vede 53 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC quindi che i due aspetti sono strettamente legati da uno consegue l altro E tuttavia nec
165. edere alla descrizione delle connessioni IDC per fili smaltati indicate con la sigla RS fondamentale dare una definizione di cosa si intende per filo smaltato Un filo smaltato non altro che un conduttore solitamente in rame che ha sulla superficie esterna di un sottile strato di smalto atto a garantire l isolamento elettrico tra le spire conduttrici che costituiscono un avvolgimento Lo smalto chiaramente un elemento di disturbo nel momento in cui si intende effettuare la connessione con il terminale Inizialmente i fili smaltati venivano saldati al terminale Ovviamente questo tipo di lavorazione comportava sia tempi che costi elevati dovuti appunto alla complessit dell operazione da realizzare Nello specifico il filo doveva essere preparato attraverso l asportazione dello smalto e l applicazione di prodotti antiossidanti questo tipo di operazione era inoltre di difficile automatizzazione L evoluzione nel trattamento dei fili smaltati si avuta con un tipo di connessione molto simile all aggraffatura che per non necessitava di trattamenti preventivi del cavo questo perch la connessione sia meccanica che elettrica era assicurata dalla specifica forma dei terminali utilizzati per la connessione I terminali infatti presentavano delle rigature sulla superficie interna che consentivano in fase di aggraffatura l asportazione dello smalto dal filo I tempi e i costi di produzione risultavano contenuti tuttavia pur avendo delle co
166. elle Normative Internazionali Lunghezza del filo Terminale IDC libero 50 mm Dispositivo di fissaggio Punti di connessione per la misura elettrica Tavolo vibrante Figura 4 11 Configurazione per la prova delle vibrazioni connessione IDC accessibile Una volta montati i campioni si procede all applicazione del segnale di controllo sinusoidale al tavolo vibrante lungo le direzioni specificate Il segnale deve essere applicato con un certo ciclo di scansione che sarebbe l estensione della gamma di frequenze specificata una volta per ciascuna direzione Questa tipologia di prova prende il nome di prova di durata mediante scansioni Per le connessioni IDC sia accessibili che non accessibili la gamma di frequenze da applicare e il numero di cicli di scansione sono specificati in Tabella 4 4 Le severit di prova comprendono per anche altri parametri fondamentali che devono essere rispettati che sono l ampiezza della vibrazione le direzioni di vibrazione e la frequenza di incrocio Quest ultimo parametro molto significativo in quanto al disotto della frequenza di incrocio tutte le ampiezze sono specificate in termini di spostamento costante mentre al di sopra di questa frequenza le ampiezze sono date in termini di velocit o accelerazione costante Ciascun valore di ampiezza di spostamento associato ad un corrispondente valore di ampiezza di accelerazione in modo che l ampiezza della vibrazione sia la stes
167. engono schiacciati insieme da un ulteriore pressione meccanica subita dalle alette stesse del terminale Figura 2 6 d Con quest ultima operazione i trefoli hanno rotto lo strato 49 Teoria della connessione elettrica sottile di ossido che li ricopriva hanno dato vita ad una giunzione a freddo e hanno formato un gruppo a stretto contatto L ultimo stadio che si raggiunge quando i metalli puliti sono costretti a entrare in contatto la formazione di un legame meccanico debole e di un legame metallo metallo buono dal punto di vista elettrico di conduzione della corrente Questo effetto viene spesso chiamato saldatura fredda Quando lo strumento per viene rilasciato i componenti che erano sotto forte pressione cedono leggermente Le alette di supporto si rilassano e il terminale metallico perde un po della compressione che ha ricevuto inizialmente In questo modo la forza meccanica di contatto diminuisce leggermente a seconda del rilassamento Bisogna quindi tenere conto di questo fatto quando si progetta il meccanismo per aggraffare in modo che vi sia ancora una forza di contatto sufficiente a garantire una buona conduzione elettrica e una bassa resistenza di contatto dopo il rilassamento Questo processo deve tenere in considerazione diverse caratteristiche come i materiali che si utilizzano lo spessore dei cavi da terminare i rivestimenti metallici le superfici interne delle alette di supporto la geometria del processo la pressio
168. eno significativo in funzione del numero di cicli Grazie a una forza di contatto superiore il numero di cicli di fretting che un contatto riesce a sopportare senza fallire nella conduzione di corrente elettrica notevolmente maggiore Ci che si deve sottolineare tuttavia che il numero di cicli non d una visione effettiva della vita di un terminale in condizioni di fretting questo vale dal momento che le condizioni possono essere molto diverse e quindi la durata di vita dipende dalle condizioni di fretting cui il connettore si trova sottoposto La lettura attraverso un campionamento molto frequente fatta durante i rilevamenti della resistenza evidenziano un andamento molto seghettato delle curve questi continui sbalzi di resistenza provocano notevoli disagi in quanto favoriscono l instabilit del sistema Si vede inoltre come una volta iniziato il processo di degrado del contatto elettrico la resistenza aumenta molto velocemente fino a provocare l interruzione del circuito elettrico Dopo aver analizzato le problematiche utile da un punto di vista progettuale prendere in considerazione anche le azioni preventive che si possono effettuare per eliminare questa fonte di 34 Teoria della connessione elettrica degrado nei contatti elettrici Le vibrazioni possono essere prevenute se la stabilit meccanica dell interfaccia di contatto sufficiente per resistere alle forze motrici di oscillazione nell ambiente in cui si deve lavorare
169. ente piccola per il riscaldamento dell a spot spesso si pu considerare trascurabile il transitorio termico specialmente nei casi di contatti stazionari o a movimenti lenti In questi casi si fa riferimento solo alla temperatura di equilibrio Per considerare la relazione che intercorre tra il potenziale elettrico e la temperatura dei punti di contatto riscaldati alla temperatura di equilibrio bisogna prima fare delle ipotesi per trattare l argomento in modo convenzionale Si supponga quindi che la superficie esterna dei conduttori sia isolata termicamente dall ambiente che la circonda e che il calore prodotto all interno di un a spot possa essere dissipato solo per conduzione termica tra i corpi in contatto Sotto queste ipotesi le linee di flusso della corrente elettrica e quelle termiche seguono lo stesso percorso e quindi le superfici del potenziale elettrico e le superfici isotermiche coincidono Si ricava quindi la relazione tra la differenza di potenziale V attraverso il punto di contatto e la temperatura massima 7 nell interfaccia di contatto Considerando p e rispettivamente la resistivit elettrica e la conduttivit termica dei conduttori i pedici numerati indicano a quale dei due conduttori si riferiscono T e 7 che sono le temperature interne dei due corpi in contatto La relazione succitata la seguente 24 Teoria della connessione elettrica T Tr v 2 f A py aT 2 A p dT 2 21 Per un contatto monomet
170. enti dei motori I cavi con guaina isolante rappresentano invece il vero e proprio stato dell arte per quanto riguarda i conduttori elettrici essi possono essere a seconda delle necessit sia cavi isolati a singolo filo oppure a trefoli I fili trefolati non sono costituiti da un unico conduttore massiccio ma da tanti fili intrecciati trefoli che permettono una distribuzione uniforme della densit di corrente che attraversa il conduttore I connettori RAST sono largamente utilizzati in molti settori industriali tipo quello degli elettrodomestici e delle apparecchiature elettroniche in generale Questi connettori dal punto di vista del collaudo finale si possono suddividere in due grandi famiglie i connettori a spostamento di isolante accessibili e quelli non accessibili Le connessioni IDC accessibili sono progettate in modo che i punti di misurazione per effettuare le necessarie prove tecniche di collaudo siano facilmente accessibili Si riescono quindi a misurare sia le caratteristiche meccaniche che elettriche del connettore una volta completato il processo di connessione senza dover abbandonare una qualunque delle caratteristiche di progettazione studiate Di contro la famiglia delle connessioni IDC non accessibili ha la caratteristica di non permettere l accesso ai punti di misura necessari per effettuare le eventuali prove tecniche senza causare la perdita di una qualsiasi delle caratteristiche di progetto Una volta effettuata questa d
171. equenze sia confrontabile con il livello del rumore residuo del sistema di vibrazione Se necessario il problema pu essere superato utilizzando un filtro ad inseguimento oppure se la prova stata condotta nella sua totalit a frequenze basse impiegando un trasduttore di spostamento nel circuito di controllo Si deve inoltre ricordare che per le connessioni a spostamento di isolante gli standard industriali e le Normative Internazionali non prevedono la ricerca della risposta vibratoria del campione La Normativa Internazionale IEC 60068 2 6 indica anche una serie di altre prescrizioni da seguire per effettuare la prova alle vibrazioni sinusoidali Di seguito saranno riportate solo le nozioni fondamentali che sono necessarie per testare le connessioni a spostamento di isolante e completare la trattazione di questa prova Caratteristiche richieste e tolleranze Le caratteristiche richieste si applicano all interno del sistema di vibrazione che comprende l amplificatore di potenza V eccitatore l attrezzatura di fissaggio di prova il campione ed il sistema di controllo una volta pronti per la prova L esecuzione della prova deve sempre prevedere dei punti di verifica 1 quali sono collocati sull attrezzatura di fissaggio sulla tavola vibrante o sul campione pi vicino possibile ad uno dei suoi punti di fissaggio parti del campione in contatto con l attrezzatura di fissaggio e in ogni caso rigidamente fissato ad esso Almeno un
172. ere dalle letture dei termometri a bulbo asciutto e bagnato ta e tb e del barometro b pressione espressa in kPa usando la seguente formula semplificata 17 3 t p 1322 exp 1 4 t t b 5 3 213 t Si pu partire anche dall umidit relativa HR e nota la temperatura f si pu ottenere l umidit assoluta con la seguente formula 183 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 17 31 6 1 1 HR exp ibi 5 4 0 4615 273 1 Molta importanza sui valori indicati pu avere la velocit della corrente d aria che deve essere mantenuta al di sopra di un limite minimo in genere 2 m s con l ausilio di ventilatori Il dispositivo pu essere reso pi compatto se la sonda contiene anzich due termometri a mercurio come in Figura 5 16 due trasduttori elettrici di temperatura _ T OO O OO OOO A A IAT TTT TTT TTT Lahi a a titi ty PT T yt Figura 5 16 Rappresentazione schematica di un igrometro a condensazione Assai diffusi nell uso pratico sono gli igrometri ad assorbimento che si basano sull allungamento che delle fibre subiscono per effetto dell umidit relativa igrometri a capello L allungamento opportunamente amplificato con dispositivi meccanici comanda il movimento dell indice su una scala graduata e tarata 184 Conclusioni Conclusioni In questo lavoro sono state
173. ere sottoposto alle prove del gruppo C secondo la Tabella 5 8 e il secondo gruppo deve essere sottoposto alle prove del gruppo D secondo la Tabella 5 9 Come per le connessioni IDC accessibili anche per le connessioni IDC non accessibili viene riportata la tavola sinottica riguardante il programma di prove completo vedi Figura 5 4 168 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 2 campioni o 2x2 campioni opzionale se applicabile Esame delle parti Esame generale dei terminali IDC e dei fili 60 o 2 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x62 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 40 o 42 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova la Esame della dimensione e della massa 4 3 4 Prova 1b Preparazione dei campioni Esame iniziale delle connessioni IDC 62 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x62 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 40 o 42 campioni per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova la Prove Terminali IDC riutilizzabili in aggiunta 40 0 42 campioni Terminali IDC riutilizzabili o non riutilizzabili in tutti
174. ermetallici con lo stagno E utile anche per livellare e ridurre le porosit presenti sul metallo base quindi aumenta la resistenza alla corrosione ma per la sua tenerezza non innalza la resistenza ad abrasione e usura Risulta quindi adatto ad applicazione su connessioni permanenti In alcuni casi si richiede l elettrodeposizione di uno strato intermedio di rame come promotore di adesione tra il substrato e il rivestimento di nickel per esempio alcuni substrati di CuBe2 se rivestiti direttamente con nickel possono manifestare problemi di adesione 43 Teoria della connessione elettrica 2 3 4 Materiali plastici per l isolamento Nelle applicazioni finali gran parte dei connettori elettrici richiedono di essere inseriti all interno di un contenitore isolante chiamato housing generalmente realizzato con materiale plastico Tale operazione viene effettuata per garantire la sicurezza e per preservare il contatto dall ambiente esterno anche nei casi in cui le parti in tensione non siano accessibili all utente che utilizza il dispositivo dove inserito il terminale elettrico L affidabilit di questi materiali di tipo plastico fondamentale ed infatti viene valutata attraverso una serie di prove tecniche ad esempio prove di infiammabilit di rigidit dielettrica di resistenza all umidit I materiali adatti a realizzare l housing del connettore sono ovviamente gli isolanti solidi Come ogni isolante devono essere car
175. essario rendere chiara l idea che meno passi intermedi ci sono in un processo di produzione minori sono le possibilit di commettere errori e di produrre scarti Infatti la produzione e l applicazione dei connettori IDC completamente automatizzata e comprende l operazione di collegamento tra cavo e terminale con la polarizzazione dei connettori stessi La connessione IDC composta essenzialmente da due elementi il terminale ed il connettore che in questo caso rappresentato dall involucro in plastica housing A differenza dell aggraffatura dove terminali e connettori vengono assemblati dopo l unione tra filo e terminale la connessione IDC deve essere necessariamente effettuata prima dell inserimento del filo Pertanto tutti i connettori vengono commercializzati con i terminali inseriti Durante la fase di inserimento del filo conduttore all interno delle alette del terminale avviene l asportazione della guaina o smalto isolante ed il contatto del filo stesso con le pareti del terminale si noti che il filo ad essere inserito all interno delle alette del terminale quindi quest ultimo non si muove E possibile inoltre distinguere la produzione delle connessioni IDC in due campi di applicazione differenti quello dei fili smaltati e quello dei cavi isolati con guaina Le diverse soluzioni progettuali che si hanno nei due casi verranno analizzate di seguito 3 1 Connessioni IDC per fili smaltati RS Prima di proc
176. essione IDC sia accessibile o non accessibile questo sar ovviamente specificato nella descrizione della prova In linea generale un connettore non deve mostrare danni tali da pregiudicare la sicurezza dopo l esposizione alle sollecitazioni meccaniche previste dal programma di prove Lo stesso discorso vale per l isolamento interno il quale non deve presentare alcun danno che potrebbe pregiudicare l uso normale In un connettore montato per l uso finale connessione IDC non accessibile i contatti devono essere trattenuti in modo sicuro nel frutto portacontatti dopo le sollecitazioni meccaniche 110 Analisi delle Normative Internazionali 4 4 1 Forza di estrazione trasversale del filo Questa prova applicata solamente alle connessioni elettriche accessibili a spostamento di isolante e definisce un metodo normalizzato per valutare l attitudine di un componente fisso a sopportare condizioni di utilizzazione nelle quali possa essere sottoposto a sollecitazioni trasversali Lo scopo di questa prova determinare la forza necessaria per rimuovere il filo dalla fessura di connessione del terminale IDC accessibile lungo l asse longitudinale del terminale stesso Il campione di prova costituito da un terminale IDC con il filo inserito Se necessario il terminale pu essere separato dal componente a condizione che la connessione elettrica IDC non venga alterata In ogni caso la prova deve essere effettuata in assenza del coperchio
177. ettaglio di ci che accade durante l inserzione del cavo La guaina isolante del cavo deve venire rimossa per poter stabilire la desiderata interfaccia di contatto metallico tra il conduttore e il terminale La rimozione dell isolante durante l inserimento favorita dall azione combinata di forze di attrito e forze trasversali al moto del cavo mentre il cavo stesso scivola lungo le linguette del terminale Le forze di attrito dipendono sia dalle caratteristiche del cavo che da quelle del terminale Le forze appena citate sono riportate in Figura 3 21 71 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Figura 3 21 Forze che agiscono durante l inserzione del cavo con esempio reale a destra Le caratteristiche importanti del cavo sono lo spessore totale dell isolante il materiale della guaina isolante e lo spessore del nucleo conduttore Le caratteristiche principali che riguardano il materiale isolante sono la sua durezza il suo coefficiente di attrito e qualsiasi sia il tipo di legame che esso pu stabilire con il conduttore al suo interno La durezza influisce sulla facilit con cui l isolante viene penetrato e interrotto per il suo spostamento Il coefficiente di attrito invece influisce sulle forze che vengono esercitate sull isolante mentre questo scivola sui bordi delle linguette sono proprio queste forze di attrito che fanno presa sulla guaina a dare inizio al processo di spostamento dell isolante La facilit
178. ferimento pallet in zona inserimento terminali avanzamento terminali e discesa testa inseritrice nella prima posizione inserimento terminali 2 2 con rasatura dei piolini e dei fili o cavi in eccesso ritorno a zero della testa inseritrice con rotazione di 90 del mandrino e ripetizione del ciclo di inserimento e uscita della slitta apertura protezione e quindi scarico manuale dello statore Mentre vengono eseguite queste operazioni la macchina si posiziona sul secondo pallet per iniziare un nuovo ciclo Macchine da banco per inserimento dei terminali RS Il principio di funzionamento di queste macchine uguale a quello delle unit a testa singola In questo caso per la macchina deve essere posizionata sopra un banco A differenza delle unit a testa singola presente un pallet singolo per il carico e lo scarico manuale degli statori completo di dima di centraggio statore e vaschetta di contenimento cavo di alimentazione 69 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC In Figura 3 19 mostrata una foto della macchina applicatrice M25 utilizzata da INARCA Figura 3 19 Macchina per inserimento terminali RS in versione base 3 2 Connessioni IDC per cavi isolati con guaina RAST Le connessioni IDC per cavi con guaina isolante indicate con la sigla RAS7 sono pi usate rispetto alle connessioni RS I cavi smaltati infatti vengono utilizzati solamente per specifiche applicazioni come gli avvolgim
179. fettuata secondo la Prova 11m Caldo umido ciclico della Pubblicazione IEC 5 2 6 1 e conformemente alla IEC 60068 2 30 Prova Db e guida Caldo umido ciclico 12 h 12 h Lo scopo di queste Normative Internazionali quello di definire un metodo di prova normalizzato per valutare l attitudine dei componenti ad essere immagazzinati o a funzionare in condizioni di alta umidit relativa e valutare gli effetti di tale umidit quando combinata con variazioni significative di temperatura I campioni devono essere muniti dei loro normali accessori e montati secondo il normale metodo di montaggio Nel rapporto di prova deve essere specificata la condizione del componente per esempio se accoppiato o disaccoppiato Prima della prova i campioni devono essere sottoposti ad un periodo di precondizionamento di almeno 1 ora in modo da garantire l equilibrio termico degli elementi con l ambiente Per l esecuzione della prova necessaria un opportuna camera climatica in grado di regolare l umidit al suo interno L acqua utilizzata per mantenere l umidit della camera deve avere una resistivit non inferiore a 500 mQ Si devono inoltre adottare delle precauzioni affinch l acqua di condensa non possa gocciolare sull oggetto in prova Prima del condizionamento vero e proprio i campioni devono superare un periodo di stabilizzazione in questo periodo la temperatura iniziale della camera di 25 3 C e va mantenuta finch i campioni
180. gura 4 23 e ognuno di essi deve premere sulla superficie di prova con una forza di 1 0 05 N Lo spigolo arrotondato vedi Figura 4 23 degli elettrodi deve inoltre essere a contatto per tutta la sua lunghezza con la superficie di prova Se non diversamente specificato gli elettrodi vengono alimentati ad una tensione di 250 V Successivamente l applicazione della tensione di prova tra gli elettrodi si lasciano cadere gocce di una soluzione di prova L intervallo di tempo tra la caduta di una goccia e quella della successiva deve essere di 30 5 s La soluzione di prova il cloruro di ammonio indicato con NH4Cl 0 1 0 002 in peso di NH4Cl in acqua distillata o deionizzata avente una resistivit di massa di 400 Qcm a 25 C ed un volume di 20 5 0 mm Particolare dimensioni elettrodi Tubo dal serbatoio elettrolitico A h lt _ 60 m x 4 20 1 7 Elettrodo Elettrodo Supporto Campione 5 0 1 di prova Spigolo leggermente arrotondato Figura 4 23 Posizionamento elettrodi per la prova di resistenza alle correnti superficiali 149 Analisi delle Normative Internazionali La prova deve essere eseguita con il provino a riparo da correnti d aria e ad una temperatura di 23 5 C Il provino va sistemato sul supporto di vetro o metallo in modo che la superficie da provare sia orizzontale e che gli elettrodi premano sulla stessa con la forza prescritta I bordi degli elet
181. h Z 1 7 log 2 4 5 log h 2 x fi SR log 2 SR 4 6 Risposta dinamica Le vibrazioni causano delle sollecitazioni dinamiche che si producono all interno del campione e che possono provocare dei danni L esempio classico la sollecitazione prodotta in un 120 Analisi delle Normative Internazionali semplice sistema massa molla quando il sistema collegato ad un corpo vibrante la cui inerzia grande in confronto a quella della massa Alla frequenza di risonanza il sistema massa molla risponde con un aumento dell ampiezza del moto introducendo un aumento della sollecitazione nella molla L esecuzione di una prova di durata ad una tale frequenza di risonanza richiede molto buon senso ingegneristico La difficolt risiede principalmente nella determinazione delle frequenze di risonanza significative Un problema aggiuntivo quello di mantenere la frequenza di eccitazione alla risonanza In particolare alle alte frequenze le risonanze sono ben visibili quindi localmente possono verificarsi alti livelli di sollecitazione Le procedure di prova per le connessioni IDC implicano che l ampiezza della vibrazione spostamento o accelerazione deve essere mantenuta ad un valore prescritto indipendentemente dalla reazione dinamica del campione Questo in linea con lo stato dell arte odierno in materia di prove di vibrazione di tipo generale E ben noto che quando un campione eccitato alla sua frequenza di risona
182. he di dettaglio dedicate La norma IEC 61984 risulta comunque utile come guida per alcune prove ed inoltre consente di avere delle informazioni aggiuntive per quanto riguarda la sicurezza nell installazione dei connettori isolamento Risulta fondamentale infatti che dopo il montaggio le parti attive di un componente non risultino accessibili al dito applicando una forza di 20 N Tutte le parti che non sono necessarie ad assicurare la protezione contro la scossa elettrica devono essere rimovibili con l aiuto di un opportuno utensile E ovvio che un connettore previsto per l uso all interno di un involucro che assicura la protezione contro la scossa elettrica non necessario che abbia una propria protezione contro la scossa elettrica L isolamento principale funzionale e supplementare deve essere sempre progettato in modo da resistere alla tensione di tenuta ad impulso o della tensione di tenuta in valore efficace indicate dal costruttore e derivate dalla tensione nominale di isolamento del connettore Il doppio isolamento invece deve essere progettato in modo tale che il cedimento di una parte isolamento principale o supplementare non pregiudichi la funzione di protezione dell altra parte Per la valutazione delle distanze in aria per l isolamento rinforzato la tensione di tenuta ad impulso deve essere scelta dal valore pi elevato successivo di categoria di sovratensione in rapporto all isolamento principale Le distanze di isola
183. i 100 90 80 70 60 50 Humidit absolue de l air Absolute air humidity 40 30 20 10 Temp rature ambiante thermom tre sec Ambient temperature dry bulb temperature Figura 5 15 Diagramma che rappresenta i valori di umidita assoluta in funzione della temperatura ambiente Il principio degli igrometri a condensazione quello di misurare l abbassamento di temperatura necessario alla saturazione e condensazione del vapore acqueo presente nell aria ambiente Questo tipo di igrometro preciso ma di uso piuttosto delicato e viene utilizzato praticamente solo per la taratura di altri strumenti Pi semplice anche se meno preciso l igrometro a calza in esso si hanno due termometri vedi Figura 5 16 uno con il bulbo libero l altro coperto da una calza di tessuto parzialmente immersa in acqua che lo mantiene bagnato Investito da una corrente d aria il termometro a bulbo bagnato indica una temperatura t inferiore a quella ta del termometro asciutto per effetto dell evaporazione dell acqua dalla calza Dai valori di t4 e della differenza fa ty in base ad alcune ipotesi semplificative possibile ricavare il valore dell umidit contenuta nella corrente d aria che investe i termometri I valori sono dati in tabelle per i singoli apparecchi Con buona approssimazione i valori di umidit assoluta h si possono otten
184. i grande dell unit Caso b Si vuole a questo punto considerare il secondo caso di interesse quello in cui la resistivit dello strato superficiale conduttivo pi piccola rispetto alla resistivit del substrato metallico Come si osserva in Figura 2 3 b in questo caso le linee di flusso della corrente elettrica si diffondono meglio all interno della pellicola superficiale piuttosto che nello strato metallico sottostante Inoltre la resistenza di diffusione diminuisce all aumentare dello spessore dello strato conduttivo deposto sulla superficie e si avvicina al valore p 4 a quando le dimensioni dell a spot sono inferiori rispetto allo spessore della lamina In entrambi i casi tuttavia sia che py sia maggiore o minore di p l effetto della lamina superficiale sulla resistenza di contatto spesso valutato per mezzo del seguente rapporto in cui P s a pp p detto Plating Factor e peg la resistivit effettiva del substrato metallico rivestito quindi p y p se s 0 0 4 a p P sla p p 2 15 k ol4 a p ia 22 Teoria della connessione elettrica In Figura 2 4 vengono illustrati i due comportamenti del Plating Factor in relazione al rapporto s 2 a Si noti che P tende ad un valore limite per tutti i casi considerati La resistenza di diffusione di una superficie rivestita cos data da p 4 a n i i oe 7 08 5 53 o PLL u oraluttone n a mcknijo cartina rame
185. i controllo e gli appropriati riferimenti alla norma generica Lotto di controllo o di prova Quantit specificata di componenti elettromeccanici identici sottoposti insieme alle prove in accordo al programma di prove applicabile Prova Serie completa di operazioni relative a un qualunque titolo e comprendente generalmente le seguenti operazioni e precondizionamento se richiesto misure iniziali se richieste condizionamento riassestamento se richiesto esame e misure finali Precondizionamento Condizionamento di un campione avente lo scopo di rimuovere o di controbilanciare parzialmente gli effetti della sua storia precedente Condizionamento Esposizione di un campione a condizioni ambientali determinate ivi compreso il carico elettrico allo scopo di determinare gli effetti su di esso di tali condizioni Riassestamento operazione effettuata su di un campione dopo il condizionamento allo scopo di stabilizzare le sue propriet prima delle misure 94 Analisi delle Normative Internazionali 4 2 2 Norme di base IEC 512 Nell analisi delle Normative Internazionali relative alle connessioni IDC le specifiche di dettaglio contengono molti riferimenti alle norme di base IEC 512 Tali norme sono fondamentali per analizzare i procedimenti di prova in modo da poterli poi riproporre a livello pratico Le Normative Internazionali IEC 512 hanno lo scopo di stabilire dei metodi di prova e procedure di misura da uti
186. i elettrodomestici ai produttori di motori elettrici per elettrodomestici hobbistica ventilazione movimento liquidi ecc ai costruttori di resistenze per elettrodomestici sistemi di controllo e regolazione fino ai costruttori di cablaggi fornendo prodotti e soluzioni caratterizzate dalla massima affidabilit sicurezza ed economicit Di seguito verr riassunta la storia dell azienda e sar riportata una breve descrizione dei prodotti e dei servizi che Inarca propone sul mercato Stabilimento di Vigodarzere Padova Factory in Vigodarzere Padova Stabilimento di Campodarsego Padova Factory in Campodarsego Padova Figura 1 1 Fotografie dall alto degli stabilimenti di produzione dell azienda Inarca Inarca S p a 1 1 Storia dell azienda Il percorso di INARCA inizia nel 1964 anno di fondazione della societ al tempo gestita da tre soci che erano Piovesan Bortolini e Carlotto attualmente per l azienda di propriet del solo Gianni Piovesan L acronimo che da il nome all azienda sta per IN dustria AR tigiana C ablaggi A ffini all inizio l idea era quella di produrre pinze e macchine per l aggraffatura dei capicorda sui cavi elettrici ed anche i relativi cablaggi questi ultimi per non furono mai prodotti perch l azienda si concentr nella realizzazione dei capicorda la sigla rimase quindi invariata Come primo passo i tre soci fondatori si impegnarono a studiare un innovativa pi
187. i propri processi permette in taluni casi di assolvere ad un obbligo legislativo La Certificazione molto spesso viene intesa come un obbligo da assolvere o un iter burocratico da seguire con l obiettivo del rilascio di un attestato di conformit da poter esibire e da utilizzare come punto di forza per la propria campagna pubblicitaria La certificazione per un azienda un occasione per imparare a conoscersi in modo approfondito compiendo un percorso di crescita mirato a valorizzare le proprie risorse e a migliorare i processi aziendali un opportunit per condividere un flusso informativo costante ed aggiornato e per avvalersi di servizi innovativi I vantaggi che si profilano sono i seguenti trasparenza dell organizzazione maggiore fiducia da parte della clientela stimolo al miglioramento continuo standardizzazione dei processi maggiore efficienza interna riduzione dei costi dovuti alla diminuzione degli sprechi maggiore competitivit sul mercato risoluzione di non conformit mediante un continuo monitoraggio delle attivit aziendali valorizzazione della propria azienda In uno scenario in continua evoluzione sia dal punto di vista del mercato che delle innovazioni scientifiche e tecnologiche per l azienda la certificazione non deve rappresentare solo un traguardo da raggiungere ma un punto di partenza verso un miglioramento continuo Oltre alle norme IEC ed agli standard industriali presentati dagli Enti
188. i a spots di effettivo contatto vi sono diverse formulazioni della resistenza di costrizione La valutazione analitica pi semplice di tale resistenza assume che gli a spots siano circolari tale ipotesi assicura una descrizione accettabile nel caso che vengono spesso prese in esame superfici di contatto caratterizzate da una rugosit isotropa Nel caso invece di rugosit anisotrope soprattutto per rugosit che sono considerate direzionali tale ipotesi non regge pi e la valutazione della resistenza di costrizione deve essere pi approfondita In base alla teoria di Ragnar Holm la resistenza di costrizione R per un singolo a spot circolare con p la resistivit del materiale e d il diametro dell asperit di contatto vale p 2f 2 3 R d Questo risultato valido se il contatto monometallico cio se i due elementi in contatto sono costituiti dallo stesso metallo considerando invece un contatto tra elementi di metalli diversi caratterizzati rispettivamente da resistivita p e p2 la resistenza elettrica di costrizione diventa Re _ P Ps 2 4 2d E interessante valutare la grandezza della resistenza di costrizione in funzione del raggio dell a spot per una costrizione circolare in una interfaccia di contatto rame rame la cui resistivit p 1 75 10 a 20 C I risultati sono esposti in Tabella 2 1 raggio a spot um resistenza di costrizione 2 0 01 OSS 0 1 8 8 107 1 8 8 10 3 10 8 8 1074 Tabella
189. i armonizzati azioni di coordinamento ricerca sviluppo comunicazione e formazione in sinergia con le parti coinvolte nel processo normativo Il CEI organizzato in Comitati Tecnici e Sottocomitati che sono organi a carattere nazionale con il compito di predisporre ed elaborare le norme nel settore di loro rispettiva competenza Essi sono composti dai maggiori esperti nazionali dei vari settori dell elettrotecnica ed elettronica professori universitari ricercatori ingegneri periti progettisti rappresentati del mondo della produzione e delle categorie professionali del settore etc Queste persone lavorano alla preparazione della normativa mettendo a disposizione della collettivit le proprie competenze e la propria esperienza per concorrere alla definizione della regola d arte intesa come massima espressione del livello tecnico scientifico e tecnologico raggiunto dalla societ in un determinato momento comprensivo dei contenuti e delle prescrizioni normative in conformit alle disposizioni legislative e sociali vigenti A tale scopo i membri dei Comitati Tecnici e dei Sottocomitati si riuniscono periodicamente per discutere valutare confrontarsi e aggiornare la normativa tecnica di propria competenza 87 Analisi delle Normative Internazionali La missione del CEI si finalizza nel migliorare la qualita della vita e la sicurezza delle persone delle cose e dell ambiente nel rispetto delle esigenze delle idee e dei diritt
190. i casi 60 o 62 campioni 2x 60 o 62 campioni se applicabile Connessioni e sconnessioni ripetute 4 4 5 2 campioni 20 campioni 20 campioni opzionale 20 campioni o 20 campioni o 20 campioni o 2x20 2x20 2x20 campioni se campioni se campioni se applicabile applicabile applicabile Gruppo A Gruppo B Gruppo C Gruppo A Gruppo D Gruppo C Gruppo D Microsezione 44 6 Resistenza di contatto 4 5 2 Corrosione in atmosfera Resistenza di Resistenza di Microsezione Resistenza di Resistenza di contatto 4 5 2 contatto 4 5 2 4 4 6 contatto 4 5 2 contatto 4 5 2 Piegatura del Vibrazione e Corrosione Vibrazione e filo 4 4 3 perturbazione in atmosfera perturbazione Carico di contatto industriale di contatto elettrico e 4 4 4 e 4 5 1 4 6 4 4 4 4 e 4 5 1 temperatura Cambi rapidi Resistenza di Cambi rapidi industriale 4 6 4 Resistenza di contatto 4 5 2 4 5 5 di temperatura contatto 4 5 2 di temperatura Resistenza di 4 6 3 4 6 3 contatto 4 5 2 Sequenza Sequenza climatica climatica 4 6 2 4 6 2 Resistenza di Resistenza di contatto 4 5 2 contatto 4 5 2 Figura 5 4 Programma di prove completo per connessioni IDC non accessibili 169 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 2 Metodi di misura e strumentazione per prove meccaniche Le prove meccaniche di piegatura del filo e di microsezione da effettuare sulle connessioni elettriche a spostamento di i
191. i della collettivita mediante il consenso allargato di tutte le parti coinvolte nel processo normativo Questa missione si concretizza con l ottemperanza e il perseguimento delle seguenti finalit e elaborare pubblicare e diffondere le Norme Tecniche nel settore elettrotecnico elettronico e delle telecomunicazioni per materiali apparecchi macchine impianti processi e programmi stabilendone i requisiti di qualit e sicurezza affinch essi possano considerarsi rispondenti alla regola d arte e provvedere alla simbologia alla terminologia all unificazione e alla normativa nel settore elettrotecnico e studiare i problemi di carattere scientifico e tecnologico connessi alle esigenze di impiego funzionamento sicurezza o altro nel settore elettrico e stabilire criteri metodi di prova e limiti finalizzati al raggiungimento di adeguati livelli di sicurezza affidabilit e qualit dei prodotti o dei processi e elaborare regole e procedure per prove e controlli di rispondenza alle Norme Tecniche e fissare criteri di valutazione di laboratori costruttori singoli operatori ai fini del loro accreditamento da parte dei competenti organismi e promuovere e sviluppare la cultura tecnica con attivit formative e informative di vario genere con iniziative documentali ed editoriali complementari anche attraverso corsi convegni seminari e con il supporto di manuali guide software applicativi e commentari tecnici promuovere e favori
192. i non accessibili IDC con terminali riutilizzabili o non riutilizzabili i 62 campioni specificati devono essere suddivisi in 4 gruppi di 20 campioni ciascuno e devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo gruppi di prove A B Ce D Quando devono essere provati terminali riutilizzabili o non riutilizzabili adatti per una gamma di diametri dei fili entrambi i gruppi specificati vedi Tabella 5 2 con 62 campioni ciascuno devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo gruppi di prove A B C e D Quando devono essere provate connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili 1 42 campioni specificati devono essere sottoposti alle prove aggiuntive 2 definite in questo paragrafo 1 Prova delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili Questa prova prevede 60 campioni o 62 campioni opzionale e 2x 60 o 62 opzionale campioni se devono essere provati terminali adatti ad una gamma di diametri dei fili Dopo l esame iniziale i campioni devono essere sottoposti alle seguenti prove secondo i gruppi di prove A B C e D e gruppo A questo gruppo prevede 2 campioni o 2x2 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 15 fase di prova AP e gruppo B questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 7 fase di prova BP e
193. i tecnologia prodotto e servizio Tyco uno dei pi grandi fornitori al mondo di componenti elettronici passivi come connettori e sistemi di interconnessione rel interruttori sensori fili e cavi Questi prodotti sono utilizzati soprattutto nei settori automobilistico computer apparecchiature per comunicazioni macchinari industriali elettrodomestici elettronica di consumo energia illuminazione apparecchiature commerciali e strumentazione Ogni anno Tyco Electronics investe pi del 5 delle vendite in ricerca sviluppo e ingegneria La leadership di Tyco sostenuta da circa 7 000 ingegneri in 11 centri di progettazione presenti in tutto il mondo che lavorano a stretto contatto con i clienti per sviluppare prodotti e sistemi specifici ad alto contenuto tecnologico per le applicazioni a cui sono destinati in modo da soddisfare le loro esigenze L innovazione e la ricerca permettono a Tyco di sviluppare sempre nuovi progetti al fine di migliorare la funzionalit e le prestazioni dei propri prodotti questa innovazione si traduce in scrupolose metodologie di prova che sono considerate dei veri e propri standard mondiali nel campo delle connessioni elettriche 90 Analisi delle Normative Internazionali 4 2 Prescrizioni normative generiche e di base Le Normative Internazionali IEC dedicano ai connettori per apparecchiature elettroniche la serie di norme JEC 512 Tali norme rappresentano delle prescrizioni di base in quanto
194. i termini R si esprime con la relazione 1 R boa 2 1 Questa definizione di rugosit stata valutata immaginando di sezionare la superficie con un piano ad essa ortogonale Questo piano detto piano di rilievo intersecando la superficie definisce il profilo reale come intersezione nello spazio delle due superfici il tutto riportato in Figura 2 1 Il rilievo della rugosit viene eseguito con un apparecchio detto rugosimetro che ispeziona la superficie con un sottile tastatore e registra le irregolarit riportandole su un diagramma o su un display dopo un opportuna amplificazione 15 Teoria della connessione elettrica l tofilo geometrico Sezione normale Profilo geometrico a b f Di ieli N Piano di rilievo n ko Profilo reale t Figura 2 1 Definizione della rugosit di una superficie Una volta assimilato il concetto di rugosit superficiale immediato capire che l accoppiamento di due superfici avr contatto solo attraverso le asperit che si toccano Tale contatto si stabilisce solo su un grande numero di microaree superficiali leggermente prominenti chiamate a spots Un qualsiasi connettore elettrico richiede una certa stabilit meccanica ed una stabilit elettrica quest ultima deve essere garantita da accettabili valori della resistenza di contatto associabile all interfaccia tra due corpi separabili La stabilit meccanica in
195. ibile degrado pu essere tollerato dipende infine dalle esigenze di utilizzo cio dal lavoro specifico che viene richiesto infatti sistemi elettronici differenti riescono a tollerare differenti variazioni della resistenza di contatto prima che non possano pi operare Spesso il livello di degrado che pu essere tollerato dipende in modo significativo dalle esigenze relative al passaggio della corrente elettrica per basse correnti da microampere a pochi ampere si possono sopportare variazioni dell ordine del milliohm mentre per elevate correnti i connettori di potenza si possono guastare per variazioni dell ordine dei microohm Nella discussione dei potenziali meccanismi di degrado si prenderanno in considerazione solo quelli che riducono l area di effettivo contatto metallico Questi meccanismi sono l usura la corrosione i micromovimenti di contatto fretting e l ossidazione 2 2 1 Usura Il fenomeno dell usura strettamente legato ai rivestimenti conduttivi che sono deposti sulla superficie del contatto Il rivestimento oltre a ottimizzare le propriet di interfaccia ha funzioni protettive verso il metallo base quindi importante evitare fenomeni di usura che asportano il materiale superficiale ed espongono il substrato all ambiente esterno Il termine usura indica la rimozione forzata del materiale di contatto quando avvengono azioni di strisciamento La rimozione di materia pu essere un risultato di fenomeni di trasferimen
196. icate condizioni meccaniche elettriche ed atmosferiche Tali norme si occupano anche di fornire un metodo per confrontare i risultati delle prove quando gli utensili utilizzati per realizzare la connessione sono di diversa progettazione o fabbricazione 4 3 1 Definizioni fondamentali Per poter applicare le Normative Internazionali sulle connessione elettriche a spostamento di isolante necessario conoscere i termini e le definizioni riportate di seguito estrapolate dalle norme IEC 352 Connessione a spostamento di isolante IDC Connessione elettrica senza saldatura ottenuta inserendo un singolo filo in una fessura perfettamente definita di un terminale in modo tale che i bordi della fessura spostino l isolante e deformino il conduttore di un filo monofilare o fili elementari di un filo a treccia per produrre una connessione a tenuta di gas Figura 4 1 101 Analisi delle Normative Internazionali Connessione accessibile a spostamento di isolante Connessione IDC in cui possibile accedere ai punti di misura per realizzare le prove meccaniche per esempio la prova di resistenza a forze trasversali di estrazione e le misure elettriche per esempio la resistenza di contatto senza che sia necessario sopprimere una qualunque delle caratteristiche di progettazione intese per realizzare e mantenere la connessione IDC Connessione non accessibile a spostamento di isolante Connessione IDC in cui non possibile accedere ai pu
197. icate le norme necessarie per il collaudo delle connessioni IDC Si noti che allo scopo di prevedere una futura espansione della Pubblicazione IEC 512 e di mantenere l omogeneit della presentazione ciascuna sezione sar opportunamente suddivisa Le suddivisioni saranno identificate dall aggiunta di una lettera minuscola Prova Pubblicazione Titolo Rif N N CEI 512 1 Generali 48 3 512 2 Sezione 1 Esame generale 48 3 la Esame a vista 1b Esame delle dimensioni e della massa 95 Analisi delle Normative Internazionali Prova N Pubblicazione Titolo Rif IEC N CEI Sezione 2 Prove di continuit elettrica e di resistenza di contatto 2a Resistenza di contatto Metodo millivolt metrico 2b Resistenza di contatto Metodo della corrente di prova specificata 2c Variazione della resistenza di contatto 2d Continuit elettrica a livello dei microvolt soppressa 2e Disturbi di contatto 2f Continuit elettrica della custodia 2g Stabilit della resistenza di contatto 2h Resistenza verso terra tra l organo di comando ed il supporto di montaggio lungo la superficie Sezione 3 Prove di isolamento 3a Resistenza di isolamento Sezione 4 Prove di tensione applicata 4a Tensione di tenuta 4b Scariche parziali 4c Tensione di tenuta per piedini preisolati da aggraffare 512 3 Prove della corrente limite 48 3 Sa Aumento di temperatura 5b Tasso di riduzione della corrente in funzion
198. identale di una qualsiasi sorgente di accensione La prova viene eseguita per verificare e che una spira specificata di filo resistivo riscaldata elettricamente alla temperatura specificata per il relativo prodotto non provochi in condizioni definite accensioni di parti e che una parte che potrebbe essere accesa dal filo di prova riscaldato elettricamente in condizioni definite brucia per una durata o per una estensione limitata senza diffondere il fuoco mediante fiamme o particelle accese o incandescenti che cadono dall esemplare La prova pu non essere adatta per piccoli componenti dimensioni lineari inferiori a 20 mm per i quali saranno necessari altri tipi di prove La prova di resistenza al filo incandescente viene effettuata su connettori privi di terminali salvo i casi in cui il particolare in plastica viene commercializzato con il terminale in lamiera premontato ad esempio le connessioni IDC RAST 2 5 L apparecchiatura necessaria per la prova composta anche dal filo incandescente e dalla termocoppia Il filo incandescente posto orizzontalmente deve venire portato a contatto con l esemplare con una forza compresa tra 0 8 N e 1 2 N per un tempo di 30 1 s Sotto l esemplare ad una distanza di 200 5 mm dal punto di contatto del filo incandescente con la parte in prova va posta una tavola di legno di abete bianco spessa circa 10 mm e ricoperta con un foglio di carta velina leggera con grammatura compresa tra 1
199. iene raggiunta si deve effettuare la lettura della resistenza di isolamento entro 60 5 s dopo l applicazione della tensione Secondo lo standard Tyco 108 20213 i terminali devono essere collegati tra di loro alternativamente in modo da formare due gruppi separati metallicamente tra loro La resistenza di isolamento deve essere misurata tra le parti in tensione collegate tra loro e la terra La tensione di prova viene applicata tra il primo gruppo di terminali con il secondo gruppo collegato alla piastra di montaggio e tra il secondo gruppo di terminali con il primo collegato alla piastra di montaggio La resistenza viene quindi misurata sugli elementi e non deve essere inferiore a 10 MQ Nel caso di terminali disposti secondo due o pi fila sar necessario formare una seconda disposizione di due gruppi in maniera da misurare la resistenza di isolamento tra ciascuna coppia di terminali adiacenti Ci sono anche atri due metodi di applicazione della tensione e la resistenza di isolamento pu essere misurata sugli elementi con la tensione di prova applicata successivamente tra ciascun terminale e la piastra di montaggio dopo aver collegato tutti gli altri terminali tra loro e la resistenza di isolamento pu essere misurata tra due terminali adiacenti aventi la minima spaziatura applicando la tensione di prova specificata Anche la misura della tensione di tenuta prevista solamente dopo l esecuzione di altre prove elettriche La misura
200. ina le caratteristiche delle prestazioni sulla superficie di contatto e a sua volta la prestazione dell interfaccia di contatto determina l affidabilit di un connettore Dopo aver definito il concetto di affidabilit di una connessione elettrica fondamentale far presente lo scopo e le metodologie di lavoro che caratterizzano questo elaborato E giusto ricordare che la realizzazione del lavoro stata permessa grazie alle informazioni messe a disposizione da INARCA S p a Essa un azienda italiana leader nel settore della produzione di connettori elettrici in particolare delle connessioni elettriche prive di saldatura la quale ha sede nella provincia di Padova Lo scopo di questo lavoro quello di riportare ed analizzare le prescrizioni dettate dai principali Enti Normativi Internazionali Tali prescrizioni normative garantiscono alle aziende produttrici di connettori elettrici compresa INARCA di realizzare prodotti affidabili e commercializzabili in tutto il mondo Questa analisi viene effettuata per un prodotto in particolare le connessioni elettriche senza saldatura nello specifico le connessioni elettriche a spostamento di isolante La trattazione dell argomento si pone l obbiettivo di definire sia dal punto di vista teorico che sperimentale dei procedimenti di prova che siano in grado di certificare e garantire il corretto funzionamento dei componenti nel corso del loro funzionamento Alla fine della trattazione il lettore
201. indi di contenere la resistenza di contatto a valori accettabili I principali connettori che risentono del degrado provocato dal fretting sono quelli placcati con lo stagno Lo stagno infatti un materiale molto soffice e duttile che presenta sempre uno strato sottile di ossido molto duro e fragile dell ordine di un centesimo di micron sulla sua superficie Sebbene lo strato di ossido sia un semiconduttore quindi in realt permetta il passaggio di corrente la caratteristica di una struttura dura sopra una struttura soffice di stagno permette come si vede in Figura 2 11 la rottura e lo spostamento del sottile strato di ossido di stagno in modo che si possa venire a formare un contatto tra le due superfici Il risultato un contatto metallo metallo e una bassa resistenza di contatto Il meccanismo di spostamento semplice l ossido di stagno essendo fragile e sottile non riesce a sopportare la forza applicata cos l ossido si crepa e il carico si trasferisce al sottostante strato di stagno Il potenziale problema quello di riuscire a mantenere il pi costante possibile la resistenza di contatto nelle condizioni di corrosione da fretting Paccatura osso sottile soffice duttile duro e fragie F S00 Sn Srp Figura 2 11 Illustrazione schematica di un interfaccia elettrica placcata in stagno e Iniziale Rottura del ia Oss ij Rottura del film l Nuova ossidazione ossido i l Dopo N cicli I
202. ine nel quale tali prove devono essere eseguite se non diversamente specificato il seguente e caldo secco e caldo umido prova ciclica 1 ciclo e freddo e caldo umido prova ciclica ciclo o cicli rimanenti L intervallo tra due qualsiasi prove deve essere non pi lungo di 3 giorni tranne che tra le prove di caldo umido 1 ciclo e freddo tra le quali l intervallo non pu superare le 2 ore compreso il riassestamento Di seguito verranno descritte le prove che compongono la sequenza climatica in particolare le prove di caldo secco e di freddo Non sar presa in considerazione la prova di caldo umido ciclico in quanto stata descritta nel precedente paragrafo 4 6 1 I valori da considerare per la prova di caldo umido ciclico sono quelli riportati nella norma IEC 352 T 55 C numero cicli 6 variante 2 140 Analisi delle Normative Internazionali Caldo secco la prova di caldo secco deve essere effettuata secondo la Prova 11i Caldo secco della Pubblicazione IEC 512 6 1 e conformemente alla IEC 60068 2 2 e Prova Ba Caldo secco per campioni che non dissipano calore con variazione improvvisa di temperatura quando non richiesta alcuna misura durante la prova e Prova Bb Caldo secco per campioni che non dissipano calore con variazione graduale di temperatura quando sono richieste misure durante la prova Lo scopo di queste Normative Internazionali quello di definire un metodo di prova normalizzato
203. io dei tre campioni determinato dalla corrente viene sottratto Da ci si ottiene la temperatura ambiente massima 134 Analisi delle Normative Internazionali ammessa f per la corrente di carico poich la somma della temperatura ambiente e dell aumento di temperatura At non deve superare il limite superiore di temperatura dei materiali Una curva di riduzione della portata ricavata dalla curva di base in Figura 4 16 illustrata in Figura 4 17 Limite superiore di temperatura Corrente In _ Upper temperature limit Current ra Curva di base ga Basic curve Limite supe dr 5 nata di da Curva di riduzione riore di tem p one Derated curve peratura ni possibile Possible Upper current limit Zona di fun zionamento a 7 riduzione di portata Derated Temperatura ambiente Operating area Ambient temperature Figura 4 17 Curva di riduzione della portata ricavata dalla curva di base La curva di riduzione della portata illustrata in Figura 4 17 si ottiene applicando un fattore di riduzione pari a 0 8 sul valore di corrente della curva di base della portata di corrente se non diversamente specificato in modo chiaro sulla curva di riduzione della potenza Il fattore di riduzione giustificato poich la portata di corrente pu essere ulteriormente limitata da fattori esterni per esempio la sezione del filo e la distribuzione ineguale dei circuiti caricati Se questi fattori danno luogo a
204. ione di inserzione sia puramente elastica Infatti solo in questo modo le alette tornano alla posizione di riposo e non varia in modo permanente la loro forma dopo l estrazione La forza di contatto che si avr al successivo inserimento sar pressoch uguale a quella del precedente senza perdite di forza in aggiunta a quelle relative al rilassamento degli sforzi 29 Teoria della connessione elettrica 2 2 Problemi inerenti ai contatti elettrici Nella precedente sezione sono stati definiti i parametri progettuali e fisici che possono influenzare la resistenza di contatto Oltre ai fattori sopraccitati esistono anche dei meccanismi deterioranti che possono modificare il valore della resistenza di contatto andando cos a pregiudicare la stabilit elettrica e quindi l affidabilit del contatto L obbiettivo principale nella progettazione di un connettore elettrico quello di creare e mantenere stabile un interfaccia di contatto metallico contro tutte le potenziali degradazioni che si potrebbero manifestare sul campo Le scelte progettuali di disegno e i materiali determinano una lunga lista di cose che effettivamente potrebbero non andare a buon fine durante l utilizzazione del prodotto cio una lista di potenziali meccanismi di degrado Tra gli elementi di questa lista quelli che effettivamente si verificano dipendono dall ambiente di lavoro e dalle condizioni ambientali in cui il connettore si trova a lavorare Quanto un poss
205. ioni dei conduttori tutti i cicli eccetto l ultimo devono essere realizzati con il conduttore di massima dimensione specificata L ultimo ciclo e la misura finale devono essere realizzati sul conduttore di dimensione minima Le dimensioni del conduttore per l ultimo ciclo e il numero di cicli da effettuare devono essere indicati nel rapporto di prova I valori preferenziali del numero di cicli sono 4 20 o 100 4 4 6 Microsezione Nella Pubblicazione IEC 352 4 che riguarda le connessioni elettriche non accessibili a spostamento di isolante definita anche la prova per la valutazione della microsezione Questa prova considerata opzionale in quanto tale valutazione potrebbe essere molto difficile e deve essere considerata con prudenza a causa della grande variet di interpretazioni tra le persone che effettuano la prova stessa la Normativa Internazionale SO 1463 pu essere utilizzata come guida per la microsezione Lo scopo di questa prova quello di verificare che la connessione IDC sia stata eseguita a regola d arte controllando la deformazione del conduttore dopo l operazione di inserimento I campioni devono essere esaminati a vista utilizzando un apparecchiatura adatta il cui ingrandimento deve essere di 10 volte 121 Analisi delle Normative Internazionali Il piano di microsezione deve essere correttamente posizionato cio deve essere perpendicolare all asse del filo e interamente contenuto nel terminale
206. istenza del circuito voltmetrico sono quindi resistenze molto piccole Nello specifico vedi paragrafo 4 5 2 la misura della resistenza di contatto per le connessioni IDC viene effettuata fornendo un alimentazione secondo norma ed eseguendo le connessioni voltmetriche con appositi puntali in zone che non siano influenzate dai contatti amperometrici 176 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 3 2 Strumenti per le misure elettriche In un laboratorio adibito alla realizzazione di misure elettriche sono fondamentali le sorgenti di alimentazione Le sorgenti di tensione continua possono essere costituite da batterie di accumulatori quando sono necessarie tensioni di valore costante prive di irregolarit e funzionanti per tempi limitati Anche il raddrizzamento della tensione di rete a frequenza industriale fornisce un ottimo mezzo per disporre economicamente di potenze anche rilevanti in corrente continua L impiego di raddrizzatori a semiconduttore permette costruzioni semplici e compatte la regolazione pu essere fatta entro certi limiti sia agendo sulla tensione alternata di alimentazione sia parzializzando la conduzione se i raddrizzatori sono comandabili come innesco a scapito per di un elevato contenuto di armoniche Particolarmente compatti sono gli alimentatori switching dove la tensione di rete viene prima raddrizzata e poi convertita ad alta frequenza per poterne controllare successivamente il valor
207. istinzione fondamentale che risulter molto utile in seguito possiamo descrivere nel dettaglio le caratteristiche di funzionamento dei connettori RAST 70 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC 3 2 1 Caratteristiche funzionali dei connettori RAST Gli elementi principali che compongono un connettore RAST sono quattro la zona di inserzione del cavo la fessura di alloggio o di connessione i bordi interni delle alette e le alette stesse La forma della zona di inserzione del cavo stata studiata in modo da facilitare il posizionamento del cavo rispetto al terminale e al tempo stesso per iniziare l azione di spostamento dell isolante La fessura di alloggio lo spazio tra le due linguette o alette del terminale in cui il nucleo conduttore del cavo verr collocato al fine di stabilire il contatto elettrico I bordi interni delle alette hanno lo scopo di proseguire e completare lo spostamento della guaina isolante Le alette sono quindi la parte del terminale atta a garantire l effettivo contatto con il conduttore Tutte queste caratteristiche si possono osservare in Figura 3 20 ALETTE DI CONTATTO ELASTICAMENTE DEFORMATE ASSICURANO LA NECESSARIA GUAINA ISOLANTE PRESSIONE DI CONTATTO CONDUTTORE f f 7 ONA DI INSERIMENTO i 7 DEL CONDUTTORE E ZONE DI CONTATTO FESSURA PER It S A PROVA Dt GAS 4 i TT CONDUTTORE 4 El BORDO FER LD CONDUTTORE _ sw f SPORT gt DEFORMATO i D
208. ivo di potere di interruzione CPPI Connettore che non previsto venga accoppiato o disaccoppiato durante l uso normale quando in tensione o sotto carico Interblocco Dispositivo elettrico o meccanico che impedisce che i contatti di un connettore vadano in tensione prima che esso sia in adeguato accoppiamento con la propria controparte e che impedisce o che il connettore sia disaccoppiato mentre i suoi contatti sono i tensione oppure rende i contatti inattivi prima della separazione Unit di serraggio Parti di un morsetto necessarie per il serraggio meccanico e la connessione elettrica dei conduttori incluse le parti che sono necessarie ad assicurare la corretta pressione di contatto Temperatura limite superiore TLS La massima temperatura di un connettore che risulta dalla somma della temperatura ambiente e dalla sovratemperatura dovuta alla circolazione di corrente alla quale il connettore previsto possa ancora funzionare E evidente che ad una temperatura ambiente uguale alla TLS la sovratemperatura disponibile dovuta al passaggio di corrente uguale a zero di conseguenza la capacit di condurre corrente del connettore nulla La TLS di un connettore rientra sempre nella categoria climatica definita dalla norma EC 60068 1 insieme alla TLI e alla durata della prova di esposizione al caldo umido Temperatura limite inferiore TLI La temperatura minima di un connettore definita dalla categoria climatica assegnata
209. izione in funzione della dimensione del diametro degli a spots b Dalla Figura 2 6 si pu notare come all aumentare della forza normale di contatto aumenta il diametro e il numero dei punti di contatto che si formano tra le due superfici di conseguenza diminuisce la resistenza di costrizione La resistenza di costrizione sar sempre presente in un interfaccia elettrica quindi ci sar sempre anche una resistenza di contatto tale resistenza pu essere controllata e minimizzata ma non pu essere eliminata E chiaro quindi che si pu facilmente creare un interfaccia di contatto elettrico che sia stabile mentre la durezza dei materiali che si usa un parametro intrinseco e dopo la scelta del materiale non pu essere modificata la forza normale di contatto un parametro progettuale molto importante e pu essere scelta in base alle necessit Quello che effettivamente crea problemi maggiori riuscire a mantenere nel tempo stabile il contatto elettrico Supponendo che l interfaccia sia meccanicamente stabile e che non ci siano movimenti allora anche la resistenza di contatto risulta stabile tale stabilit meccanica garantita dall opportuna scelta della forza di contatto da applicare Si deve tenere presente che aumentando la forza normale di contatto per avere una buona stabilit meccanica si rende difficile l estrazione e l inserzione e quindi si va a compromettere la durata di vita del componente La forza di inserzione F
210. izzano fili a treccia 106 Analisi delle Normative Internazionali Non ci deve essere inoltre nessuna parte di isolante tra la parte deformata del conduttore o dei fili rispettivamente e le facce interne della linguetta Esistono differenti tipi di terminali IDC per connessioni a spostamento di isolante accessibili e non accessibili per esempio terminali progettati per accettare una singola connessione IDC e terminali adatti ad accettare due o pi connessioni IDC AI fine di minimizzare gli effetti della corrosione elettrolitica si deve fare attenzione a scegliere i materiali dei conduttori e dei terminali per assicurarsi che siano il pi possibile nelle tabelle dei potenziali elettrochimici dei metalli Quando un terminale deve essere utilizzato pi di una volta si deve usare il tipo riutilizzabile del terminale E necessario utilizzare una nuova parte del filo o un nuovo filo per ogni connessione In Figura 4 4 illustrato un esempio di terminale IDC semplice con conduttore circolare monofilare Fessura di connessione Linguetta cal Terminale IDC a senza filo A Isolante spostato te h Ri Conduttore circolare monofilare Componente deformato 4 housing N N N N N N N N si S Piastra di Terminale IDC A circuito stampato Figura 4 4 Illustrazione di un terminale IDC con filo inserito Normalmente le connessioni IDC sono realizzate con un solo filo nella fessura di connessione ma in certi ca
211. ladio platino cobalto e o nickel Il legante conferisce ai rivestimenti oltre alla durezza propriet di scorrimento molto buone e resistenza di contatto estremamente bassa L uso di queste leghe rimane comunque limitato a casi in cui la corrente sia bassa a causa del basso punto di fusione in ogni caso garantiscono un alta affidabilit Gli spessori normalmente utilizzati sono compresi tra 0 1 um e 0 8 um Spessori maggiori permettono pi cicli di inserzione disinserzione e quindi una vita pi lunga L oro dopo il platino il metallo pi caro e quindi il costo effettivo del connettore salir in proporzione allo spessore della pellicola di rivestimento Palladio Nickel 80Pd 20Ni All inizio degli anni 80 il palladio stato utilizzato per la prima volta come materiale alternativo per il costo pi basso rispetto all oro duro L impiego di palladio non consente di eliminare completamente l oro Per contrastare la tendenza alla formazione di film superficiali prevenire la formazioni di ossidi e mantenere 1 valori della resistenza di contatto costanti nel tempo per lunghi periodi sempre necessario applicare uno strato esterno di oro duro con spessore inferiore a 0 2 um flash di oro Le propriet catalitiche di tutti i metalli del gruppo del palladio costituiscono un ulteriore ragione per l applicazione di questo strato finale di oro duro Il problema a questo proposito consiste nel fenomeno della cosiddetta polvere marro
212. lante per ridurre la microrugosit del rivestimento La porosit dello strato successivo di metallo prezioso risulta ridotta con un considerevole aumento delle propriet di scorrimento Lo spessore degli strati di metallo prezioso possono essere ridotti del 20 circa senza nessuna influenza negativa sul numero di cicli di inserzione disinserzione ottenibile e sui valori della resistenza di contatto La duttilit leggermente pi bassa di questi strati di nickel satinato viene tenuta presente nella fase di progettazione e di definizione della geometria del prodotto in pratica si sceglie di operare con raggi di curvatura meno acuti per controbilanciare la pi alta tendenza del rivestimento a fratturarsi Lo spessore del sottostrato deve essere rigorosamente controllato non pu essere troppo sottile perch potrebbe creare problemi di porosit ma non pu essere nemmeno troppo elevato in quanto pu iniziare ad avere un impatto sul modulo di elasticit del connettore questo potrebbe avere effetti negativi sulle caratteristiche meccaniche di connessione Il nickel pu anche diffondere attraverso lo stagno e formare intermetallici nickel stagno ma questa diffusione e crescita di intermetallici ha velocit molto lente che sotto le normali condizioni operative non crea praticamente nessun tipo di problemi funzionali Rame E un materiale usato prevalentemente con rivestimenti di stagno e agisce come barriera alla diffusione interna formando int
213. lemento di prova deve essere munito di uno o pi dispositivi sensibili alla temperatura termocoppie cablato e montato secondo il normale metodo di montaggio si consiglia una disposizione del cablaggio orizzontale in modo da migliorare la riproducibilit della misura L elemento cos preparato deve essere posto in una camera climatica la cui temperatura minima deve essere mantenuta al 70 5 della massima temperatura di funzionamento Successivamente si applica la corrente all elemento e la si aumenta lentamente fino ad avvicinarsi alla temperatura massima di funzionamento Non si devono effettuare aumenti di corrente fino a che non si raggiunto il regime termico La temperatura massima di funzionamento o la corrente prescritta per l elemento non devono essere superate in alcun caso durante gli aggiustamenti Se l incremento di temperatura dovuto alla massima corrente prescritta passante attraverso l elemento non sufficiente a fargli raggiungere la sua massima temperatura di funzionamento la temperatura della camera deve essere aumentata fino a che non sia raggiunta la massima temperatura di funzionamento dell elemento Nel caso in cui nelle condizioni normali di prova la temperatura massima di funzionamento dell elemento viene superata del 5 la prova deve essere abbandonata e considerata come fallita La prova deve essere eseguita alla massima temperatura di funzionamento prescritta per il connettore da esaminare per una
214. li necessari per le connessioni tra cavi a nastro e componenti Utensili particolari sono utilizzati per fili discreti in grado di pettinare i fili sul posto prima dell inserzione simultanea e utensili per l inserzione individuale dei fili per la connessione tra fili discreti e componenti In generale ci sar un dispositivo che andr a posizionare automaticamente il componente di fronte all utensile di inserzione Entrambi i tipi di utensili possono essere manuali o assistiti nel caso di produzione di massa In combinazione con l utensile pu essere utilizzato un blocco di guida per inserire il filo o il cavo nella fessura di connessione L utensile di inserzione dovr applicare una forza sufficiente al blocco di guida La progettazione del blocco inoltre dovr facilitare l allineamento del filo o del cavo con la fessura di connessione al fine di realizzare delle connessioni IDC affidabili Nel caso in cui sia necessario estrarre o rimuovere un filo inserito in una connessione IDC si raccomanda l uso di un utensile con estremit a forchetta per una facile e sicura rimozione del filo senza pericolo di danneggiamento del terminale IDC per esempio della fessura di connessione o della linguetta Esistono speciali utensili a mano combinati per esempio per il cablaggio dei blocchi di ripartizione delle linee e applicazioni similari che consentono all operatore di realizzare tutte le fasi di cablaggio con un solo utensile vale
215. lisi delle Normative Internazionali In Figura 4 13 indicata la configurazione di prova usata per misurare la resistenza di contatto di una connessione accessibile a spostamento di isolante misura di resistenza a 4 terminali In Tabella 4 6 sono invece riportati i valori massimi ammissibili per la resistenza di contatto misurata in una connessione IDC accessibile Fessura di tonnessione Terminale a spostamento di isolante Figura 4 13 Configurazione per la prova della resistenza di contatto connessione IDC accessibile Massima Variazione massima Terminale Conduttore resistenza iniziale di resistenza dopo il IDC di contatto condizionamento IMQ MQ Conduttore circolare Placcato 2 1 Placcato monofilare Non placcato 5 1 Conduttore a treccia Placcato 2 2 Non placcato 5 5 Conduttore circolare Placcato 5 1 Non monofilare Non placcato 5 1 placcato Conduttore a treccia Placcato 5 2 Non placcato J 5 Tabella 4 6 Resistenza di contatto di connessioni accessibili IDC valori massimi ammissibili Sia per le connessioni IDC accessibili che non accessibili la variazione massima di resistenza ammissibile deve essere sommata alla resistenza iniziale misurata e non al limite iniziale consentito vale a dire che la massima resistenza ammissibile dopo il condizionamento meccanico elettrico o climatico uguale al valore misurato all inizio pi la variazione massima conse
216. lizza la caduta di tensione misurata nei punti indicati L apparecchio di misura deve avere una risposta in frequenza costante entro 3 dB tra 400 Hz e 1 MHz Se viene impiegato un oscilloscopio esso deve avere la seguente sensibilit e 50 uV cm o superiore fino a 1 MHz per misure di resistenze fino a 5 mQ e 500 uV cm o superiore fino a 1MHz per misure di resistenze fino a 30 mQ e uV cm o superiore fino a 1 MHz per misure di resistenze superiori a 30 mQ Metodo della corrente di prova specificata Gli standard Tyco 108 2013 e Tyco 2012 prescrivono questo metodo per la misura della resistenza di contatto Le misure possono essere effettuate con corrente continua o corrente alternata Per le misure in corrente alternata la frequenza non deve essere superiore a 2 kHz In caso di controversia valgono le misure effettuate in corrente continua La precisione dell apparecchio utilizzato per la misura deve essere tale che l errore totale non superi il 10 La resistenza di contatto deve essere ricavata dalla misura della caduta di tensione e della corrente metodo volt amperometrico Il circuito di misura deve avere una forza elettromotrice che non deve superare i 60 V valore della tensione in corrente continua o valore di picco in corrente alternata ma deve essere almeno 1 V La corrente di prova deve essere 1 A per mm di sezione trasversale del conduttore Le misure devono essere effettuate sui contatti individuali entro il minuto sus
217. lizzare nelle specifiche dei componenti Esse contengono infatti delle informazioni fondamentali sui metodi e sulle procedure da eseguire per le prove Tali norme sono destinate ad essere usate nei casi in cui stata redatta una norma generica o una norma particolare per un certo componente in maniera da assicurare l uniformit e la riproducibilit delle procedure di prova I componenti elettromeccanici a cui sono applicabili i metodi e le procedure di prova sono e connessioni senza saldature connettori per frequenze inferiori a 3 MHz supporti per tubi elettronici supporti per altri dispositivi ad innesto interruttori a levetta interruttori a pulsante commutatori rotanti interruttori sensibili interruttori a temporizzazione termica interruttori termostatici Altri dispositivi elettromeccanici che invece non sono specificatamente coperti dalle norme IEC 512 sono condensatori variabili connettori per frequenze superiori a 3 MHz induttori variabili resistori variabili solenoidi interruttori a contatto magnetico interruttori di prossimit Ovviamente essendo specifiche di base nelle norme IEC 512 non vengono considerate le prescrizioni relative alle caratteristiche funzionali dei componenti Le norme particolari per l elemento in prova stabiliscono i limiti ammissibili per tali caratteristiche L elenco e l ordine delle prove attualmente considerate viene riportato di seguito in grassetto sono ind
218. lla formulazione dell espressione 2 13 caso a La resistenza di film contaminate data dall espressione 2 11 con pcon d Scon rispettivamente resistivit e spessore dello strato contaminato che aggiunta all espressione 2 16 consente di definire la totale resistenza di contatto elettrico che ingloba l effetto del rivestimento conduttivo l effetto della costrizione e l effetto dovuto alla presenza della pellicole contaminanti PP 2 P cont Scont H F 2 17 n 1 H 4 F Questa espressione molto usata a livello pratico per interpretare le misure relative alla resistenza di contatto Le propriet elettriche di contatto utili per valutazioni sulle pellicole di rivestimento per i connettori sono genericamente misurate attraverso l applicazione di una sonda metallica sullo strato superficiale e registrando i dati relativi alla resistenza di contatto in funzione della forza applicata 25 Teoria della connessione elettrica 2 1 4 Influenza della temperatura La definizione di resistenza di costrizione data fino a questo momento dalla 2 3 continua ad essere valida fino al momento in cui la corrente elettrica che passa attraverso la costrizione sufficientemente bassa per cui gli effetti del calore sulla resistenza di contatto sono trascurabili In queste condizioni la differenza di potenziale attraverso la costrizione prodotta da una corrente semplicemente data dall espressione p d Qualo
219. lla stessa La prova si considera superata se durante il primo periodo ed entro i 30 s successivi non si rilevano e fiamme o incandescenze del materiale plastico e del foglio di carta velina sottostante all esemplare e bruciature della tavola di legno e fiamme o incandescenze del materiale e del foglio di carta velina sottostante l esemplare che si estinguono oltre i 30 s dalla rimozione del filo incandescente La prova si ripete solitamente su 3 punti diversi dell esemplare In questo caso necessario assicurarsi che il deterioramento causato dalle precedenti prove non influenzi il risultato della prova che deve essere effettuata Prova di fiamma con ago Questa prova concorda con la norma CEI 50 11 Le parti in materiale isolante o di altro materiale combustibile che possono prendere fuoco per effetto del calore o delle fiamme prodotte da un componente guasto devono essere resistenti alla fiamma La prova di resistenza alla fiamma simula le sollecitazioni termiche che possono essere prodotte da tali sorgenti di calore o dalla presenza accidentale di una qualsiasi sorgente di accensione In questa prova infatti dopo aver fissato l esemplare sull apparecchio di prova si mantiene il tutto a contatto con una fiamma artificiale Per valutare la possibilit di propagazione della fiamma per esempio tramite particelle incandescenti o accese che cadono dall esemplare si pone a 200 5 mm sotto il punto di applicazione della fiamm
220. lle prove la prova pu essere ripetuta secondo le condizioni di riferimento della Pubblicazione Internazionale IEC 60068 1 tale documento non considerato in questa trattazione Prima dell inizio delle prove le connessioni devono essere precondizionate lasciate nelle condizioni normali di prova per un periodo di 24 ore ai fini di rimuovere e controbilanciare parzialmente gli effetti della storia precedente che caratterizza i singoli campioni Dopo il condizionamento del campione ovvero dopo l esecuzione della prova deve seguire un periodo di riassestamento alle condizioni normali di prova per un periodo di tempo da 1 a 2 ore 108 Analisi delle Normative Internazionali Infine necessario far presente che quando in una prova prescritto il montaggio gli esemplari devono essere montati utilizzando il normale metodo di montaggio cio quello che sar adottato al momento dell esercizio ovviamente se non diversamente specificato dalla descrizione della prova Nel caso in cui si debba testare una connessione IDC non accessibile il campione di prova pu essere costituito da un componente avente una oppure un numero specificato di connessioni IDC non accessibili con un filo inserito in una fessura di connessione di tale terminale IDC I fili che possono essere connessi ad componente con contatti multipli possono essere un cavo a nastro o un numero di singoli fili 4 3 4 Esame generale dei campioni in prova Le prove che
221. lori di temperatura devono essere rispettati per poter effettuare le prove elettriche 4 5 1 Perturbazione di contatto La prova di verifica della perturbazione di contatto gi stata chiamata in causa per quanto riguarda la prova di piegatura del filo e per la prova alle vibrazioni Per le connessioni IDC la verifica della perturbazione del contatto deve essere effettuata durante le prove succitate e in accordo con la Prova 2e Disturbi di contatto della Pubblicazione IEC 5 2 2 2 Lo scopo di questa norma quello di descrivere un metodo di prova normalizzato per rilevare i disturbi di contatto dei componenti elettromeccanici in specificate condizioni dinamiche Come gi specificato in precedenza per le connessioni IDC il limite della durata della perturbazione deve essere di 1 us Per verificare la perturbazione del contatto il campione deve essere montato conformemente al suo normale metodo di montaggio I disturbi di contatto devono essere determinati in condizioni dinamiche Il monitoraggio dei disturbi deve essere effettuato durante un periodo specifico il quale deve essere riportato nel rapporto di prova I contatti possono essere monitorati individualmente o in uno o pi gruppi Quando sono monitorati in gruppo i contatti chiusi possono essere collegati in serie e i contatti aperti possono essere collegati in parallelo Nel caso in cui si dovesse verificare un guasto quando i contatti sono provati in gruppo permesso provare in succe
222. lungamento alla rottura di almeno il 10 I conduttori circolari monofilari devono essere non placcati o placcati con stagno stagno piombo o argento I conduttori a treccia devono avere i fili elementari placcati allo stesso modo dei conduttori monofilari I conduttori a treccia non placcati o con altre rifiniture possono essere comunque usati a condizione che la loro idoneit sia stata testata in questo caso si applica il programma di prove completo 105 Analisi delle Normative Internazionali Devono essere utilizzate differenti gamme di fili e filo circolare monofilare di diametro compreso tra 0 25 mm e 0 8 mm convertito in sezione tra 0 049 mm e 0 5 mm e fili a treccia con sezione trasversale compresa tra 0 075 mm e 0 5 mm Si possono usare conduttori con diametro o sezione trasversale al di fuori dei limiti succitati a condizione che rientrino nel campo di applicazione della Norma IEC 352 tale campo stato definito all inizio di questa sezione in ogni caso si deve prevedere per questi connettori un programma di prove completo Per quanto riguarda le connessioni non accessibili a spostamento di isolante si possono utilizzare anche cavi a nastro con isolante in PVC i cavi a nastro sono trattati nella Pubblicazione Internazionale EC 918 Quando un cavo a nastro deve essere connesso pu essere utilizzato un blocco di guida al fine di inserire ciascuno dei fili nelle fessure di connessione appropriate e auto
223. ma della resistenza di costrizione e della resistenza di film R Ret Rf Superficie A interfaccia di contatto _ flusso di corrente Superficie B Figura 2 2 Distorsione delle linee di corrente dovute agli a spots di contatto 16 Teoria della connessione elettrica In definitiva ci sono due tipi di resistenza che la corrente elettrica incontra nel suo percorso la resistenza di massa che la resistenza del materiale lungo il percorso e la resistenza di contatto definita precedentemente come il valore di resistenza presente all interfaccia tra i due corpi La resistenza di massa R immediatamente calcolabile tramite la seguente relazione sapendo che p la resistivit elettrica del materiale la lunghezza del terminale ed S la sua sezione l R na 2 2 L ottimizzazione della resistenza di massa passa attraverso la scelta di materiali con minore resistivita e forma geometrica adatta percorsi elettrici pi corti e con diametri maggiori favoriscono lo scorrimento degli elettroni ma deve tenere conto anche dei parametri meccanici ed economici Per quanto riguarda invece la resistenza di contatto la valutazione pi complessa essendo definita dalla somma di due resistenze associate a fenomeni fisici diversi 2 1 1 Resistenza di costrizione La resistenza di costrizione di un interfaccia elettrica legata ai punti di reale contatto tra i due metalli considerati In base alla geometria degl
224. meccanica esercitata da appositi macchinari per bloccare il cavo sul terminale Con tale connessione possibile garantire una buona conduzione di corrente elettrica con basse cadute di tensione Inoltre questo tipo di interfaccia tra cavo e terminale garantisce una notevole resistenza meccanica alla trazione L aggraffatura pu essere eseguita oltre che sul cavo conduttore anche sulla guaina isolante per aumentare la stabilit meccanica tra cavo e terminale E importante notare che l aggraffatura un processo irreversibile la connessione permanente e una volta serrati cavo e terminale impossibile separarli senza danneggiare entrambi i componenti Bisogna osservare anche che la giunzione fredda che avviene tra i due metalli in contatto migliora notevolmente le prestazioni della connessione per quanto riguarda la resistenza di contatto qualora la si confronti con una connessione saldata In pi volendo valutare altri vantaggi rispetto alla saldatura non si pu non considerare la durabilit meccanica e quindi la qualit del contatto nel tempo a patto di proteggere la connessione dagli agenti esterni corrosivi e la possibilit di automatizzare il processo di connessione in modo da ridurre tempi e costi di produzione Inoltre questo tipo di tecnica non prevede l utilizzo di sostanze dannose e si evita cos la presenza di sostanze dannose nell ambiente lavorativo 48 Teoria della connessione elettrica In Figura 2 21 sono illus
225. mento superficiali devono essere raddoppiate rispetto a quelle per l isolamento principale Oltre alla definizione dei tipi di isolamento la norma IEC 61984 contiene anche informazioni tecniche prescrizioni costruttive e una serie di prove dedicate alle connessioni elettriche in generale La lettura di tale norma risulta quindi molto utile a certificare il grado di affidabilit di un qualsiasi componente 4 2 4 Indicazioni di prova generali Prima di iniziare la sequenza delle prove necessarie a valutare l affidabilit di un componente devono essere ben presenti i concetti generali riportati nella Pubblicazione JEC 512 1 Questa norma di base ovviamente di fondamentale importanza anche per l esecuzione dei test sulle connessioni IDC La IEC 512 1 deve essere utilizzata come tutte le norme di base congiuntamente alla norma generica settoriale e particolare che seleziona e prescrive le prove da effettuare i gradi di severit richiesti per ciascuna di esse e i limiti ammissibili per le caratteristiche funzionali La specifica di dettaglio deve specificare anche tutte le deroghe alla procedura che possono risultare inevitabili quando si applica una prova al tipo di componente in esame deve inoltre specificare tutte le procedure speciali che possono essere richieste In caso di contrasto tra la norma di base e qualsiasi specifica di un singolo componente devono essere applicate le prescrizioni indicate nella norma del componente 99 A
226. metro di controllo principale diventa lo spostamento Nelle nostre prove la frequenza di incrocio intorno ai 60 Hz tale valore caratterizza il cambio dal parametro di accelerazione al parametro di spostamento e viceversa Perci il controllo dell eccitatore usato per le 174 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali prove di vibrazioni sinusoidali a frequenza variabile deve avere almeno due canali di misura con integratori per il calcolo dei livelli di spostamento e di velocita e dal livello di accelerazione misurato dall accelerometro di controllo Ci deve quindi essere la possibilita di cambio del canale di misura alla frequenza di incrocio In Figura 5 8 riportato il semplice schema di controllo dell eccitatore py eee Boley a cet eee SE E Tavolo vibrante Generatore Amplificatore Amplificatore SHAKER di segnale di uscita di potenza Livello Amplificatore di condizione Compressore Figura 5 8 Schema di controllo dell eccitatore shaker 5 3 Metodi di misura e strumentazione per prove elettriche I procedimenti per l esecuzione delle prove elettriche da effettuare sulle connessioni a spostamento di isolante sono stati dettagliatamente descritti nella sezione 4 5 del precedente capitolo In questa sezione si vuole focalizzare l attenzione sui metodi di misura e sugli strumenti necessari per effettuare al meglio le Prove di Tipo elettrico 5 3 1
227. mp e le connessioni IDC Connessioni a spostamento di isolante T t Inserimento del Terminale nel Connettore Operazione di inserimento del Filo 81 Analisi delle Normative Internazionali 4 Analisi delle Normative Internazionali Alla base dei progetti e delle applicazioni riguardanti le connessioni elettriche ci sono delle valutazioni da fare per determinare quale sia il pi appropriato sistema di connessione da poter utilizzare si devono considerare le unit che si devono connettere oppure le specifiche funzionali fisiche elettriche meccaniche ed ambientali richieste Se si deve per esempio effettuare una connessione direttamente su di un motore la forza normale di contatto deve essere in grado di sopportare le vibrazioni generate dal motore stesso analogamente si pu considerare un cavo piatto evidente che esso avr bisogno di un connettore differente rispetto ad un cavo a sezione circolare di diametro grande per una linea di alimentazione di potenza L ambiente come si potuto gi osservare gioca un ruolo molto importante nel progetto e nella selezione dei materiali da utilizzare per ciascun tipo di housing e di terminale Sebbene la funzione base di un connettore sia di provvedere un interconnessione elettrica un gran numero di fattori non elettrici discriminano il tipo di sistema di connessione da utilizzare nei diversi casi Per esempio necessit meccaniche come la dimensione l
228. mperatura e di pressione umidit assoluta Torna spesso comodo rapportare tale valore m alla massa m che si troverebbe nello stesso volume d aria in condizioni di saturazione il valore di m pu essere determinato in funzione della sola temperatura ambiente mediante l uso di apposite tavole o diagrammi vedi Figura 5 15 l umidit relativa u espressa in percento perci data dalla seguente espressione u 100 5 2 Mo Per la misura di m si possono usare igrometri o psicrometri a condensazione o ad assorbimento Le misure sono sempre piuttosto delicate infatti la presenza stessa dell operatore pu alterare lo stato d umidit intorno all apparecchio di misura Nel caso vi siano differenze di temperatura fra un punto e l altro dell ambiente per effetto ad esempio di sorgenti di calore o di pareti fredde le condizioni di umidit possono variare sensibilmente da un punto all altro Particolarmente difficile la realizzazione di condizioni con umidit molto alta sopra il 90 soprattutto se si impone la condizione che non vi sia condensazione infatti bastano differenze di temperatura di pochi decimi di grado perch questo sia vanificato Di norma durante una prova occorre fare attenzione affinch il componente in prova non abbia temperatura molto diversa in particolare pi bassa dell ambiente circostante per evitare su di esso condensazioni d umidit 182 Implementazione sperimentale delle Normative Internazional
229. mpioni devono essere sottoposti alle prove definite nelle relative specifiche tecniche di prova del prodotto in esame Le Normative Internazionali IEC 352 dedicate alle connessioni elettriche a spostamento di isolante forniscono i dettagli riportati in Tabella 4 16 per la prova di corrosione in atmosfera industriale Concentrazione di gas inquinanti SO 0 5 0 1 10 vol vol HDS 0 1 0 02 10 vol vol Temperatura 25 2 C Umidit relativa HR 75 3 Durata di esposizione 10 giorni Tabella 4 16 Valori di prova da utilizzare per la prova di corrosione in atmosfera industriale 4 6 5 Prova di corrosione in nebbia salina Lo standard Tyco 109 24 e le norme di omologazione VDE prescrivono anche la prova di corrosione in nebbia salina Questa prova non invece prevista dalle Normative Internazionali IEC 352 dedicate alle connessioni a spostamento di isolante La prova di corrosione in nebbia salina comunque contemplata nella norma JEC 60068 2 11 Lo scopo della prova definire un metodo di prova normalizzato per valutare gli effetti di un atmosfera carica di sale sulla finitura di un componente Questo prova descrive inoltre i reagenti ed il procedimento che devono essere utilizzati nel condurre e le prove in nebbia salina neutra NSS in modo da valutare la resistenza alla corrosione di materiali metallici con o senza protezioni anticorrosive di tipo temporaneo o permanente I campioni all i
230. n danno visibile e deve essere sottoposto alle prove di resistenza di isolamento tensione di tenuta e ad un esame visivo finale Gli intervalli di tempo i valori di temperatura ed il numero di cicli sono indicati in Tabella 4 14 Bassa temperatura T4 55 C TLI Alta temperatura Tg 100 C TLS Durata di esposizione t 30 min Numero di cicli 5 Tabella 4 14 Valori di prova per i cambi rapidi di temperatura I valori riportati in Tabella 4 14 sono estrapolati dalla norma IEC 352 dedicata alle connessioni elettriche a spostamento di isolante Lo standard Tyco 109 22 che contiene lo stesso procedimento di prova ammette dei valori diversi infatti con la stessa durata di esposizione sono previsti 10 cicli di prova con una temperatura T4 pari a 25 C ed una temperatura Tg di 115 C Le specifiche tecniche di prova INARCA presentano invece valori diversi a seconda che il campione da testare sia un connettore RAST oppure un connettore RS nello specifico si fa riferimento alla ST 0410 dedicata ai connettori RS MATE I valori di prova utilizzati da INARCA sono riportati in Tabella 4 15 Dovr essere sempre misurata la resistenza di contatto iniziale e finale dei connettori ed i risultati dovranno rispettare i limiti riportati precedentemente in Tabella 4 13 143 Analisi delle Normative Internazionali Connettori RAST Connettori RS MATE Bassa temperatura T4 55 C 65 C
231. n elevati standard qualitativi intesi a garantire precisi criteri di sicurezza conseguenti alla costante evoluzione tecnologica In Italia la normativa elettrica predisposta dal CEI Comitato Elettrotecnico Italiano anche su indicazione dello Stato Italiano e dell Unione Europea Le Norme CEI contribuiscono a definire ci che le leggi in materia intendono come regola dell arte In Europa esistono diversi enti con la funzione di certificare la conformit dei componenti e degli apparecchi 84 Analisi delle Normative Internazionali elettrici con la Normativa in vigore In questa trattazione saranno menzionati solo alcuni Enti di Certificazione per quanto riguarda le connessioni elettriche 4 1 1 Struttura Enti Normatori L attivita di produzione della normativa oggi svolta soprattutto in campo internazionale tramite la IEC International Electrotechnical Commission in campo europeo tramite il CENELEC Comit Europ en de Normalisation Electrotechnique e tramite ETSI European Telecomunications Standards Institute per il settore delle Telecomunicazioni Ci a seguito delle Direttive Comunitarie e di quanto richiesto dal WTO World Trade Organization che rappresenta l Ente di Organizzazione Mondiale del Commercio creata allo scopo di supervisionare numerosi accordi commerciali tra gli Stati membri Possiamo ora percorrere le fasi fondamentali dell entrata in vigore di una norma citando gli Enti di Normazione coi
232. n riutilizzabili fase di prova P1 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P2 Microsezione 4 4 6 4 4 6 Tabella 5 12 Prova delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili fase di prova P2 164 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 2 Prove addizionali delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili Queste prove prevedono 2 campioni o 2x2 campioni opzionale Dopo l esame iniziale i primi 2 campioni devono essere sottoposti in sequenza alle indicate prove in Tabella 5 13 fase di prova P3 I 2 campioni opzionali invece dopo l esame iniziale devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 14 fase di prova P4 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P3 1 Resistenza di contatto 2a o 2b 4 5 2 P3 2 Connessionie 4 4 5 sconnessioni ripetute P3 3 Resistenza di contatto 2a o 2b 4 5 2 Tabella 5 13 Prove addizionali delle connessioni non accessibili IDC con terminali riutilizzabili fase di prova P3 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N
233. n voltmetro la forza elettromotrice o la tensione elettrica che si genera nel circuito vedi Figura 4 11 Poich la tensione risulta essere funzione della differenza di temperatura tra le due giunzioni oltre che dei materiali costituenti i due conduttori tramite il coefficiente di Seebek ne consegue che misure di temperatura possono essere effettuate mediante semplici misure di tensione elettrica In tal caso i due conduttori utilizzati per misurare la temperatura con questo sistema costituiscono una termocoppia che attualmente il sensore di temperatura pi versatile e pi utilizzato Per esempio una comune termocoppia costituita da un filo di rame e uno di costantana e genera una tensione elettrica di circa 40 uV per grado Celsius di differenza di temperatura tra le due giunzioni I campi di impiego delle termocoppie vanno da 250 C fino a circa 1000 C In ambito commerciale sono denominate da una lettera e spesso esiste anche una codifica dei colori degli accessori e degli isolamenti dei singoli fili per questi valgono specifiche rigide per quanto riguarda la purezza della composizione In Tabella 5 16 sono definite le sensibilit dei principali tipi di termocoppia Termocoppia Coeff di Sens per 0 1 C Seebeck uV K E 61 uV Tipo Chromel Costantana J Ferro Costantana K Chromel Alumel R Pt Pt con 13 Rodio S Pt Pt con 10 Rodio T Rame Costantana Tabella 5 16
234. nalisi delle Normative Internazionali Se non diversamente specificato tutte le prove devono essere effettuate nelle condizioni ambientali normali di prova come indicato nella Pubblicazione ZEC 60068 1 tale documento non considerato in questa trattazione Prima di effettuare le misure infatti i campioni in prova devono essere sottoposti a precondizionamento nelle condizioni atmosferiche normali di prova per la durata indicata nella specifica di dettaglio La temperatura ambiente e l umidit relativa alle quali vengono effettuate le misure devono essere trascritte nel rapporto di prova Le prove devono essere effettuate sempre con campioni cos come sono stati ricevuti dal fornitore In nessun caso le superfici di contatto devono essere pulite o preparate in atro modo prima della prova se ci non esplicitamente prescritto In caso di controversia sui risultati di prova le misure devono essere effettuate in una delle condizioni di arbitraggio della Pubbliczione IEC 60068 1 Le sequenze delle prove sono quelle descritte nelle specifiche settoriali o di dettaglio Allo scopo di evitare ripetizioni e misure costose la specifica settoriale o di dettaglio deve inoltre selezionare e prescrivere le misure da eseguire secondo l elenco delle misure contenuto nei vari documenti sui metodi di prova La ripetizione di misure dimensionali identiche deve essere evitata salvo quando ci sia richiesto per provare che tutti gli aspetti della pro
235. ne una polimerizzazione catalitica dei vapori organici per esempio plastificanti che si liberano dai materiali plastici anche senza aumenti di temperatura Il film non conduttivo che si forma in queste condizioni potrebbe compromettere il funzionamento di connettori a bassa tensione In aggiunta all ulteriore risparmio che consentono le leghe palladio nickel generalmente 80Pd 20Ni offrono anche alcuni vantaggi tecnologici rispetto al palladio puro e minore sensibilit ai cianuri e all inquinamento da metalli e duttilit pi elevata e migliore resistenza ad abrasione e forze di inserzione pi basse e durezza maggiore e minore tendenza a catalizzare la formazione di polimeri e verso fenomeni di corrosione e polimerizzazione da attrito e minor assorbimento di idrogeno e quindi tensioni o sforzi interni pi bassi e depositi esenti da frattura L esperienza ormai consolidata da molti anni con i rivestimenti di PdNi20 ma anche i risultati di studi recenti confermano che i rivestimenti con questa lega costituiscono una reale alternativa all oro duro La combinazione di uno strato di PdNi20 con un flash di oro duro consente eccellenti propriet di resistenza ad abrasione Il confronto con il rivestimento di solo oro duro evidenzia un risparmio potenziale del 30 circa per la combinazione palladio nickel pi flash di oro anche con prezzi identici per oro e palladio Stagno e leghe stagno piombo Lo stagno e le leghe stag
236. ne che il terminale deve subire e la deformazione finale dell aggraffatura Per completare la descrizione delle connessioni aggraffate verranno presi in esame tutti i componenti che caratterizzano questo tipo di connessione elettrica L esempio di riferimento illustrato in Figura 2 23 E he Figura 2 23 Dettagli di un aggraffatura ad F 1 E la parte del terminale che dovr essere accoppiato con il suo recettore per completare la connessione e permettere il passaggio continuo della corrente elettrica 2 E l insieme dei trefoli di rame che erano contenuti all interno della guaina isolante essi costituiscono la parte di conduzione elettrica del cavo e ora sono aggraffati al terminale 3 Buona garanzia di conformit dell aggraffatura la presenza nello spazio tra le due alette di un supporto di aggraffatura del terminale dei trefoli e della guaina isolante 4 Le alette di supporto che piegate e compresse sui trefoli stabiliscono l aggraffatura e consentono il passaggio di corrente tra i fili di rame e il terminale metallico 5 E l aggraffatura dell isolante che d stabilit meccanica alla connessione essendo un ottimo ammortizzatore delle vibrazioni ed evita inoltre lo slittamento della guaina isolante 6 E il cavo elettrico nella sua completezza Viene usato come collegamento tra due contatti ed composto dai trefoli che possono essere unipolari o multipolari e dalla guaina isolante che ricopre il conduttor
237. ne conto anche della durezza dello strato contaminato che in genere per gli ossidi e i solfuri alta e quindi provoca un aumento della resistenza pp SA F 2 11 Rf 2 1 3 Effetti dei rivestimenti superficiali Per ridurre la resistenza di contatto di un interfaccia elettrica spesso vengono utilizzati dei rivestimenti elettricamente conduttivi realizzati sulle superfici Tale scopo pu essere raggiunto in diversi modi come per esempio diminuendo la durezza H della superficie oppure per mezzo di un rivestimento caratterizzato da una conducibilit elettrica molto elevata rispetto a quella dello strato metallico sottostante o ancora eliminando le pellicole ossidanti presenti in superficie I rivestimenti conduttivi hanno anche il compito di proteggere il contatto elettrico e in particolare le superfici di contatto dalle ossidazioni corrosioni e usure meccaniche che si potrebbero verificare nel tempo Gli effetti dovuti al rivestimento conduttivo dipendono fortemente dalla sua resistenza elettrica e da come si mette in relazione con la resistenza elettrica dello strato metallico sottostante Un altro fattore da considerare il rapporto esistente tra il raggio degli a spots e lo spessore del rivestimento Per spiegare gli effetti del rivestimento superficiale sulla resistenza di contatto vengono trattati di seguito due casi a e b considerando che per entrambi valga che il raggio degli a spots sia dello stesso ordine di grandezza
238. neggerebbero il contatto elettrico provocando un maggiore grado di usura La tipologia plug and receptacle illustrata in Figura 2 19 c probabilmente quella che al momento la pi diffusamente usata E necessario un operatore per l accoppiamento di questo tipo di connettori e molti aspetti meccanici non sono quindi necessari a differenza del caso precedente Inoltre questi connettori sono molto duttili specialmente quando si tratta di assemblare complessi cablaggi o circuiti A seconda delle specifiche applicazioni il connettore pu essere parte di un cablaggio dove il connettore viene usato in linea per collegare due segmenti di cavi dello stesso cablaggio Un altro caso che si pu verificare quello in cui il connettore viene utilizzato per collegare due sezioni divise da una paratia dove la necessit quella di far passare il cablaggio attraverso una barriera fisica cio di continuare il percorso dalla parte opposta della paratia Questa tipologia consente di utilizzare anche alcuni articoli accessori che assicurano il miglioramento della qualit dell installazione e alcuni che hanno lo scopo di ridurre gli sforzi meccanici e gli effetti degli agenti ambientali L ultima tipologia considerata quella dei connettori edge on illustrati in Figura 2 19 d In questo caso l utilizzo prevalente nelle connessioni scheda scheda e cavo scheda Nella maggior parte delle applicazioni uno dei terminali un circuito stamp
239. nformandolo sugli obbiettivi da perseguire e sui risultati ottenuti nell ambito del Sistema di Gestione per la Qualit affinch la Politica per la Qualit sia capita applicata e mantenuta a tutti i livelli e assicurare la formazione e l addestramento al fine di garantire che il personale in relazione all attivit svolta abbia adeguata competenza e sensibilit e garantire un efficiente controllo dei prodotti in modo da assicurarne la conformit a specifiche prescrizioni elaborate secondo gli ultimi sviluppi della tecnica per ottemperare alle richieste del cliente e per il pieno soddisfacimento delle sue esigenze e introdurre ed analizzare costantemente indicatori aziendali al fine di valutare oggettivamente i risultati ottenuti dal Sistema di Gestione per la qualit e definire gli obbiettivi per un miglioramento continuo delle proprie prestazioni e riesaminare periodicamente la Politica per la qualit per accertarne la sua continua idoneit Oltre alle numerose Normative Internazionali per garantire la qualit dei prodotti e favorire il dialogo tra fornitori e utilizzatori sono stati sviluppati diversi standard industriali Un esempio l American Society of Testing and Mesurament ASTM che presenta un estensiva lista di norme e raccomandazioni relative ai contatti elettrici e specialmente alle leghe metalliche alle metodologie di test e alle pratiche di misura raccomandate Anche l Electronic Industries Association EIA ha
240. ni accorgimenti nelle seguenti fasi e disposizione dei fili smaltati e disposizione dei cavetti e controlli di corretta applicazione Disposizione dei fili smaltati i fili devono essere posizionati sul piano incudine filo all interno del connettore e deve essere garantita durante la manipolazione la permanenza del filo nell apposita feritoia di centraggio che sar di larghezza pari al diametro massimo dei fili processati I fili di diametro inferiore a 0 3 mm per evitare lo scivolamento del filo stesso dentro la tasca necessitano e del bloccaggio con i due punzoni premifilo e diun piano di appoggio filo opportunamente dimensionato e di un pretensionamento ottenibile mediante la legatura manuale delle estremit sui piolini di aggancio i quali verranno recisi dal coltello durante l applicazione Per fili di diametro superiore a 0 3 mm sufficiente garantire l alloggiamento all interno della tasca e il rispetto del corretto posizionamento nelle rispettive tasche Il filo proveniente dall avvolgimento deve essere il pi possibile parallelo e vicino al piano di appoggio ricavato nelle sedi dei connettori ci per non correre il rischio che durante la fase di inserimento dei terminali siano tranciati i fili stessi vedi Figura 3 16 66 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC POSIZONE FILO CORRETTA CORRECT WIRE POSITION POSIZIONE FILO NON CORRETTA cp al gt NO CORRECT WIRE POSITI
241. niscono termoplastici i materiali polimerici che variano in modo reversibile il loro stato di aggregazione per effetto del calore diventando deformabili plasticamente all aumentare della temperatura e tornando rigidi quando vengono raffreddati Di seguito sono citati due materiali termoplastici di largo impiego tecnico nella realizzazione degli involucri per i connettori elettrici Poliamminide PA Le poliammidi resine semicristalline termoplastiche sono il polimero oggi pi comunemente usato Sono caratterizzate da ottime propriet meccaniche resistenza all usura basso coefficiente d attrito elevato punto di fusione buona resistenza all urto ottime caratteristiche elettriche di isolamento unite ad ottima resistenza alla maggior parte dei solventi organici e facile stampabilit In alcune formulazioni raggiungono anche caratteristiche antifiamma UL94 V0 Tramite assorbimento di acqua umidit ambientale viene diminuita la rigidit a vantaggio della resistenza all urto e dell elasticit dei particolari stampati Le poliammidi caricate con fibra vetro o carica minerale migliorano alcune caratteristiche particolari come la rigidit e la stabilit dimensionale anche ad elevate temperature Poliestere PBT I poliesteri PBT resine semicristalline termoplastiche a base di polibutilenterenftalato sono caratterizzate da ottime propriet meccaniche termiche ed elettriche di isolamento unite ad ottima resistenza chimica e stabilit
242. nnessioni di qualit a basso costo sono state riscontrate delle limitazioni soprattutto nell automatizzazione della procedura produttiva Per questo motivo si cercato di effettuare un ulteriore passo in avanti per favorire l automatizzazione produttiva delle connessioni per fili smaltati Si cosi giunti ad una prima forma di terminazione mediante spostamento di isolante che rappresentata in Figura 3 1 a Questo tipo di terminale agevola l operazione di inserzione del filo A questo scopo sono necessarie delle fessure verticali nell involucro isolante che contiene il terminale dove il filo smaltato viene sistemato prima di procedere alla connessione con il terminale stesso come si vede in Figura 3 2 54 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC a b c d Figura 3 1 Esempi di terminali RS Figura 3 2 Assemblaggio di una connessione RS Con la sigla RS rompi smalto si vuole appunto indicare la caratteristica del tipo di connessione che appunto quella di rompere lo strato di smalto presente sul filo per assicurare il contatto elettrico con il terminale La principale limitazione che si pu attribuire a questo terminale rappresentato in Figura 3 1 a la limitata gamma di sezioni di fili smaltati che si possono processare E necessario infatti cambiare le specifiche del terminale in particolare la dimensione della fessura di alloggio del conduttore per adempiere alle
243. no essere provate connessioni IDC accessibili con terminali riutilizzabili o non riutilizzabili i 20 campioni richiesti devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo Quando devono essere provati terminali riutilizzabili o non riutilizzabili adatti per una gamma di diametri dei fili entrambi i gruppi richiesti vedi Tabella 5 1 con 20 campioni ciascuno devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo Quando devono essere provate le connessioni IDC accessibili con terminali riutilizzabili i 20 campioni richiesti devono essere sottoposti alla prove addizionali 2 definite in questo paragrafo 1 Prova delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili Questa prova prevede 20 campioni oppure 2x20 campioni se devono essere provati terminali adatti per una gamma di diametri dei fili Dopo l esame iniziale i primi 10 campioni o i 2x10 campioni secondo il caso devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 3 fase di prova P1 Dopo l esame iniziale i 10 o i 2x10 campioni rimanenti secondo il caso devono essere sottoposti in 157 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali sequenza alle prove indicate in Tabella 5 4 fase di prova P2 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P1 1 Re
244. no piombo sono usati come coadiuvanti di saldatura e come protezione contro l ossidazione del substrato Quest ultima parte merita una 41 Teoria della connessione elettrica spiegazione pi approfondita infatti lo stagno non un metallo nobile quindi anch esso si ossida e come dimostra il diagramma di Ellingham Figura 2 16 ha pure un ossido pi stabile di quello del rame Quindi la protezione del rame dovuta sia ad un fattore fisico stagno ricopre rame sia ad un fattore chimico ossido di stagno pi stabile di quello del rame Ma di fatto che gli ossidi siano di stagno o di rame si viene comunque ad avere uno strato non conduttivo tra le interfacce Quello che fa la differenza che il sottostrato di stagno pi duttile del substrato di lega di rame e quindi pu avvenire quel meccanismo di frattura del film ossido che abbiamo accennato precedentemente Ci sono vari modi per deporre lo stagno sul metallo base e il tipo di processo influenza caratteristiche come spessore porosit rugosit e dimensioni della grana Queste differenze giocano ruoli significativi nella prestazione e nell affidabilit dei contatti Lo stagno e le sue leghe sono materiali molto duttili quindi non adatti ad applicazioni con molti cicli di inserzione disinserzione invece sono veramente eccellenti nei collegamenti che prevedono processi di saldatura Tra i materiali per rivestimenti dei terminali sono i meno costosi Da diversi anni si sono moltipli
245. non raggiungono e si stabilizzano a tale temperatura Durante l ultima ora l umidit relativa deve essere aumentata fino al 95 con una temperatura della camera di 25 3 C vedi Figura 4 18 In seguito alla stabilizzazione iniziale si pu dare inizio al ciclo di prova vero e proprio In un tempo di 3 h 30 min si deve raggiungere la temperatura di prova Tc che per le connessioni a spostamento di isolante pari a 55 C Durante questo periodo l umidit relative dell aria non pu scendere al di sotto del 95 esclusi gli ultimi 15 min in cui non pu scendere al di sotto del 90 Queste condizioni vanno mantenute dall inizio del ciclo per 12 30 min entro i limiti prescritti 2 C Per il successivo abbassamento della temperatura esistono due varianti e Variante 1 Figura 4 19 In 3 o 6 ore si deve riportare la temperatura a 25 3 C mantenendo l umidit relativa dell aria superiore al 95 esclusi i primi 15 min durante i quali pu raggiungere il 90 Nel primo periodo di 1 h e 30 min la velocit di diminuzione della temperatura deve essere tale da permettere alla temperatura stessa di raggiungere i 25 3 C dopo 3 h 15 min e Variante 2 Figura 4 20 In 3 o 6 ore si deve riportare la temperatura a 25 3 C mantenendo l umidit relativa dell aria superiore all 80 La temperatura viene poi mantenuta a 25 3 C fino alla fine del ciclo di 24 ore con l umidit dell aria che non pu scender
246. nte La selezione del rivestimento appropriato per una data applicazione dipende dai requisiti meccanici elettrici e ambientali Requisiti meccanici e durabilit degli accoppiamenti il numero di cicli di accoppiamento che possono essere sopportati senza degradazione del rivestimento La durabilit dell accoppiamento dipende dalla durezza del sistema di rivestimento dalla forza di contatto normale e dalla geometria di contatto e forza di accoppiamento forza richiesta per accoppiare connettori Dipende dalla forza normale di contatto dal coefficiente di frizione del materiale di rivestimento dalla geometria di contatto e dal numero di contatti nel connettore Requisiti elettrici e bassa e stabile resistenza di contatto La resistenza di contatto dipende dalla formazione di film superficiali o dalla loro capacit di rottura Requisiti ambientali e temperatura umidit e specie corrosive determinano il tipo e la struttura dei film che si formeranno sull interfaccia di contatto Ci sono due meccanismi di interazione tra superfici che garantiscono l accoppiamento meccanico ed elettrico il rivestimento duro ed il rivestimento duttile Il rivestimento duro consiste semplicemente nell accoppiare due materiali che hanno determinate caratteristiche di durezza affinch non si abbia elevata compenetrazione quando sono soggetti alla forza normale di contatto e quindi ad instaurare inevitabili fenomeni di usura e abrasione Nello stesso tempo
247. nte precondizione per massimizzare la velocit operativa di una eventuale linea di saldatura in automatico Oltre alle propriet tecnologiche ovvio che gli aspetti economici della produzione assumono un importanza decisiva Costi pi bassi dei materiali si possono realizzare da una parte spingendo al pi alto grado possibile la miniaturizzazione dei componenti dall altra riducendo lo spessore dei rivestimenti di metalli preziosi e favorendo una maggiore selettivit di deposizione Infine elettrodeporre ad alta velocit rappresenta la premessa essenziale per operare con alte velocit di linea e di processo e di conseguenza con costi di lavorazione relativamente pi bassi 2 3 1 Metalli di base Le leghe metalliche utilizzate nei contatti elettrici sono svariate In questo paragrafo verranno solo accennate alcune caratteristiche dei materiali pi usati che sono le leghe di rame come bronzo e ottone e l acciaio Bronzo CuSn Questa lega composta principalmente di rame che viene arricchito con stagno fino all 8 9 questo elemento d luogo a leghe con buone caratteristiche meccaniche e grande resistenza alla corrosione Queste leghe sono ancora lavorabili plasticamente e si possono laminare estrudere forgiare stampare e trafilare Aumentando ulteriormente il tenore di stagno la durezza raggiunge livelli tali da consentire solo pezzi ottenuti per fusione chiamati anche getti A livello industriale si arriva a produr
248. nternazionali Tutti i terminali IDC da testare devono essere esenti da bave sono ammesse bave di cesoiatura entro i 0 02 mm incrinature ammaccature deformazioni e bordi di tranciatura frastagliati Il rivestimento galvanico deve essere liscio ed uniforme e non deve presentare ombreggiature ed ossidazioni Oltre ai terminali anche gli involucri plastici che costituiscono il connettore devono essere sottoposti all esame visivo Tali componenti devono essere esenti da bave incrinature bruciature filamenti incompletezze deformazioni e scolorazioni Per quanto riguarda i contrassegni devono essere ben visibili il logo il numero di codice dell articolo il numero dell impronta e quando le dimensioni dell articolo lo permettono il datario e il marchio di riciclaggio del materiale Esame delle dimensioni e della massa dei campioni L esame dimensionale e la verifica della massa sono misure effettuate sui componenti con attrezzi e apparecchi di misura appropriati allo scopo di verificare la loro conformit alle caratteristiche di progetto specificate Le caratteristiche da verificare sono le dimensioni di ingombro e la massa dei connettori tali caratteristiche devono risultare conformi a quanto specificato nel disegno del componente Non sono previste misure speciali dello spessore della protezione e misure della rugosit o delle irregolarit della superficie del componente Queste prove devono essere effettuate con appropriate apparec
249. nterno della cabina di prova devono essere disposti in modo che il getto della soluzione salina non le investa direttamente La camera di prova deve essere costruita con materiale che non reagisca con la soluzione salina Il nebulizzatore deve produrre una nebbia finemente suddivisa umida e densa e deve essere costruito con materiale che non reagisca con la soluzione salina stessa La superficie significativa delle provette deve essere rivolta verso l alto ed in modo che rispetto alla verticale formi un angolo di circa 20 e comunque compreso tra 15 e 30 145 Analisi delle Normative Internazionali La disposizione delle provette deve essere tale da non permettere il contatto tra loro o con parti della camera e da consentire il libero afflusso della nebbia salina sulle parti interessate L aria compressa per il nebulizzatore deve essere priva di impurit quali polvere e olio Secondo lo standard Tyco 109 24 la soluzione salina deve avere una concentrazione del 5 NaCl La temperatura all interno della camera deve essere di 35 2 C e le fluttuazioni della stessa nel corso della prova devono essere pi contenute possibili Durante la prova importante evitare variazioni di pressione all interno della cabina Dopo aver preparato ed impostato l apparecchiatura di prova si pu avviare la sequenza di funzionamento I tempi di esposizione sono definiti nella specifica tecnica dei singoli prodotti e sono generalmente so
250. nti di misura per realizzare le prove meccaniche e parte delle misure elettriche senza disattivare una qualsiasi caratteristica progettuale intesa a stabilire e mantenere la connessione IDC Ci vero principalmente dove la connessione IDC racchiusa in un componente Connessione IDC accessibile Connessione IDC non accessibile Figura 4 1 Esempi di connessione a spostamento di isolante accessibile e non accessibile Terminale a spostamento di isolante Terminale progettato per ricevere un filo allo scopo di realizzare una connessione IDC Figura 4 2 Terminale riutilizzabile a spostamento di isolante Terminale IDC che pu essere utilizzato pi di una volta Terminale a spostamento di isolante non riutilizzabile Terminale IDC che pu essere usto una sola volta Fessura di connessione Apertura di forma adeguata in un terminale IDC capace di spostare l isolante di un filo e garantire una connessione a tenuta di gas tra il terminale e il conduttore del filo In certi casi possibile usare una seconda fessura di connessione per fornire una doppia connessione Fessura di supporto dell isolante Apertura di forma adeguata in un terminale IDC capace di afferrare il filo Linguetta Parte metallica appositamente sagomata del terminale IDC che si trova su entrambi i fori della fessura 102 Analisi delle Normative Internazionali Fessura Linguetta Linguetta Fessura di F essura Fessura di connessione su
251. ntita come indicato in Tabella 4 5 e Tabella 4 6 La variazione della resistenza di contatto va quindi misurata dopo lo svolgimento delle prove di condizionamento che possono essere meccaniche elettriche o climatiche In questo modo si riesce a garantire l affidabilit e la qualit della connessione in ambienti di lavoro anche molto diversi fra di loro 126 Analisi delle Normative Internazionali 4 5 3 Resistenza di isolamento e tensione di tenuta La misura della resistenza di isolamento per le connessioni a spostamento di isolante prevista dalle Normative Internazionali solamente dopo l esecuzione di altre prove elettriche ad esempio la prova di carico elettrico e temperatura La Pubblicazione di riferimento la JEC 5 2 2 3 e l esecuzione della prova deve seguire la Prova 3a Resistenza d isolamento La misura della resistenza di isolamento invece prescritta come standard dalla norma Tyco 108 20213 Per la prova devono essere disposti degli elementi su di una piastra collegandoli nel modo specificato di seguito La resistenza di isolamento deve essere misurata in corrente continua ad una tensione a circuito chiuso di 10 1 V di 100 15 V o di 500 50 V Nello specifico le norme definite dalla Tyco prevedono una tensione di prova pari a 500 V La resistenza di isolamento deve essere misurata soltanto quando viene raggiunta una lettura stabile dello strumento di misura megaohmetro Se una condizione stabile non v
252. nto di isolante L analisi di queste norme prevede una descrizione dettagliata di ogni singola prova necessaria ad ottenere l omologazione di questa tipologia di connettori Il capitolo 5 si occupa infine di definire a livello pratico 1 programmi di prova a cui sottoporre le connessioni elettriche a spostamento di isolante Questo capitolo comprende anche una descrizione della strumentazione e dei metodi di misura indispensabile per realizzare le prove Inarca S p a 1 INARCA S p a Prima di trattare gli aspetti tecnici e normativi legati alle connessioni elettriche doveroso introdurre l azienda che ha permesso la stesura di questo lavoro l azienda in questione INARCA S p a che ha sede negli stabilimenti di Vigodarzere PD e di Campodarsego PD vedi Figura 1 1 INARCA progetta e produce terminali connettori tecnologie e macchine per la connessione elettrica di fatto la prima azienda italiana nei prodotti per la connessione elettrica e si propone come interlocutore competente e partner di fiducia per lo sviluppo dei progetti fino alla realizzazione di prodotti personalizzati L esclusiva specializzazione ha consentito di accumulare un ampia conoscenza delle tematiche del mercato al quale si rivolge con la realizzazione di soluzioni sempre pi innovative ed efficaci In oltre 45 anni di presenza sul mercato INARCA ha sviluppato e consolidato uno stretto rapporto con i propri clienti dai produttori di grandi e piccol
253. nto sono le protezioni che devono essere adattate alla struttura della macchina INARCA pu fornire al cliente finale le presse con la protezione modificata I miniapplicatori consentono di processare tutti i tipi di connettori IDC isolati con guaina di produzione INARCA senza alcuna regolazione mentre per la scelta della sezione del cavo sufficiente agire sulla regolazione micrometrica della testina Il corretto inserimento del filo garantito dal rispetto del sistema certificato da INARCA per tutte le attrezzature per connettori RAST 78 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Figura 3 28 Miniapplicatore per processare i connettori INAR RAST Macchine automatiche serie AHM EVOLUTION per processare connettori INAR RAST Le macchine automatiche serie AHM EVOLUTION rappresentano un sistema innovativo di trasferimento prodotto a pallet consentendo un allestimento modulare e componibile in funzione delle diverse esigenze L utilizzo dei sistemi a servomotore per il posizionamento dei pallet permette un preciso posizionamento dei connettori per l inserimento del cavo in modo da garantire la qualit richiesta La dinamica di tale sistema insieme al sistema indipendente di alimentazione per singolo filo consente di raggiungere prestazioni altamente performanti permette alla macchina di produrre cablaggi con ciclo nella configurazione pi completa di 5 4 secondi a pallet corrispondenti a circa 8000 fili
254. nvolti Per chiarire la struttura ed i vari livelli che caratterizzano il Sistema Normativo Mondiale stata riportata la Tabella 4 1 Elettrotecnica Tutte le altre Telecom unicazioni elettronica aree Livello mondiale IEC 62 Paesi ISO 94 Paesi ITU 189 Paesi CENELEC 28 Paesi ou amp Livello nazionale CEI UNI CONCIT CEI UNI ISCT Livello europeo CEN 28 Paesi ETSI 35 Paesi Ente intergovernativo le cui raccomandazioni sono utilizzate dai Governi ai fini regolamentari Tabella 4 1 Tabella Enti Normatori mondiali In Italia il processo di approvazione di una norma parte da una proposta la quale oggetto di studio ma anche di confronto da parte dei Comitati Tecnici CEI alle volte tramite apposito gruppo di lavoro costituito per trattare quella tematica Una volta discusso ed approvato il progetto di norma viene sottoposto ad inchiesta pubblica una fase molto importante per l iter normativo durante la quale il documento viene reso pubblico al fine di raccogliere il consensus ed eventuali commenti o suggerimenti Tale fase dura per le Norme Nazionali CEI da un minimo di 1 mese a 3 mesi circa a seconda del tipo di documento I periodi sono leggermente pi lunghi nel caso di documenti europei che successivamente vengono recepiti a livello nazionale in questo caso la norma acquisisce la denominazione CEI EN Diverso il caso dei documenti internazionali IEC che diventano CEI se e solo
255. nza la sua massa apparente pu essere alta in confronto con quella della sua struttura di supporto normale In tale caso la reazione del campione pu essere notevole Normalmente la forza di eccitazione e l impedenza meccanica della struttura di supporto non sono note ed solitamente difficile fare ipotesi di ordine generale per quanto concerne questi parametri 4 4 5 Connessioni e sconnessioni ripetute di terminali IDC riutilizzabili Lo scopo di questa prova verificare la capacit dei terminali IDC sia accessibili che non accessibili riutilizzabili di sopportare un numero di connessioni e sconnessioni specificato Le connessioni IDC non accessibili riutilizzabili possono essere parzialmente o totalmente smontate al fine di facilitare l esecuzione della prova Il filo specificato deve essere inserito nel terminale IDC riutilizzabile nella maniera indicata e poi deve essere estratto Queste due operazioni eseguite una sola volta costituiscono un ciclo L ultimo ciclo di un numero specificato di cicli di prove consiste in una sola inserzione del filo nel terminale cio in ogni caso deve esserci una connessione completa IDC alla fine di un numero specificato di prove Per il numero totale di cicli di prova deve essere provato sempre lo stesso terminale IDC Una nuova parte del filo o un nuovo filo dello stesso tipo deve essere utilizzato per ogni ciclo di prova Dove i terminali sono progettati per accettare una gamma diversa di dimens
256. nza semiautomatica manuale per eseguire l aggraffatura dei capicorda sui cavi conduttori di energia elettrica Tale progetto fu realizzato e brevettato nel 1964 ed ebbe subito successo nel mercato La pinza quindi and in produzione e questo fu l inizio vero e proprio del progetto imprenditoriale di Piovesan e soci Dall idea della pinza si pass ben presto a quella di una macchina elettrica per l aggraffatura dei capicorda in modo da allargare il mercato Questo passo si rivel essenziale in quanto permise ad INARCA di inserirsi nel mercato dei capicorda al tempo dominato da grosse aziende multinazionali Nacque quindi l esigenza di allargare lo spazio disponibile per poter inserire nuove macchine utensili come stampi e presse che avrebbero permesso la produzione dei capicorda La produzione di minuteria metallica oltre ai sistemi di aggraffatura permise l espansione sul mercato di INARCA che poteva vantare tra i propri clienti nomi illustri di aziende leader nella produzione di elettrodomestici come la Zanussi la Zoppas e la Ignis alle quali ancora oggi rimane legata Notizia curiosa quella che al tempo la produzione comprendeva anche minuteria per scarpe oltre che quella dedicata ai piccoli elettrodomestici e radio la realizzazione di questi prodotti venne per successivamente abbandonata All inizio degli anni 70 dopo un paio di spostamenti dell ubicazione dell azienda sempre per ricercare uno spazio pi ampio per
257. nzione protettiva per le parti interne dall ambiente di lavoro e fornire una guida meccanica per l accoppiamento dei terminali La connessione tra cavo elettrico e terminale solitamente una connessione non separabile Di solito una giunzione metallica che serve a garantire la connessione elettrica oltre a quella meccanica L interfaccia di contatto cavo terminale permanente gioca un ruolo fondamentale nell assemblaggio e nelle prestazioni del terminale come parte del connettore La sua resistenza di interfaccia cos come il degrado del contatto possono portare ovviamente ad un degrado generale delle prestazioni del connettore nel suo complesso Di seguito vengono riportati i principali tipi di contatti elettrici in commercio e successivamente verranno esaminate le differenti tipologie di connessione tra cavo e terminale 2 4 1 Connettori per applicazioni in bassa tensione Le tipologie di connettori usate pi comunemente nelle applicazioni commerciali negli elettrodomestici e nel settore automobilistico sono quattro i semplici terminale terminale i rack and panel i plug and receptacle gli edge on In Figura 2 19 sono illustrati tutti e quattro i connettori appena nominati a terminale terminale b rack and panel ee A CR LT _ ua MN c plug and receptacle d edge on Figura 2 19 Tipologie pi comuni di connettori elettrici nel campo degli elettrodomestici e nel settore automobilistico
258. o metodo millivoltmetrico forze di inserzione e di estrazione secondo la IEC 512 2 1 Prova 2a esame visivo carico statico assiale secondo ZEC 512 5 Prova 8b ritenzione dell inserto nella custodia assiale secondo JEC 512 8 Prova 15b immersione tenuta all acqua secondo IEC 512 7 Prova 14d E fondamentale che dopo il condizionamento il campione non venga maneggiato prima della misura della resistenza di contatto Freddo la prova di freddo deve essere effettuata secondo la Prova 11j Freddo della Pubblicazione IEC 512 6 1 e conformemente alla IEC 60068 2 1 e Prova Aa Freddo per campioni che non dissipano calore con variazione improvvisa di temperatura quando non richiesta alcuna misura durante la prova e Prova Ab Freddo per campioni che non dissipano calore con variazione graduale di temperatura quando sono richieste misure durante la prova Lo scopo di queste Normative Internazionali quello di definire un metodo di prova normalizzato per valutare l attitudine dei componenti ad essere immagazzinati o a funzionare secondo modalit prescritte in specifiche condizioni di freddo I campioni devono essere muniti dei loro normali accessori e montati secondo il normale metodo di montaggio Nel rapporto di prova deve essere specificata la condizione del componente per esempio se accoppiato o disaccoppiato Prima della prova i campioni devono essere sottoposti ad un periodo di precondizionamento di almeno
259. o per essere utilizzato con controparte maschio I connettori della serie possono avere l uscita dei cavi anche a 180 con bloccaggio dei fili sulla portina del connettore I prodotti della serie RAST 5 TC trovano un campo di utilizzo sezione cavo maggiore rispetto a quello delle serie RAST 2 5 Per questo motivo solamente per questo prodotto necessario fornire il tipo di connettore pi adatto alla sezione e alla portata di corrente richiesta nell applicazione E naturalmente fondamentale che il cavo utilizzato sia dimensionalmente adatto al passaggio di corrente previsto dall applicazione finale In Figura 3 26 illustrato un esempio di connettore INAR RAST 5 TC TERMINALI TERMINALS KONTAKTE CLIPS r POLARIZZAZIONE POLARIZATION F POLARISATION i N lj POLARISATION H Figura 3 26 Illustrazione di un connettore INAR RAST 5 TC 76 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Dopo aver definito brevemente l utilizzo delle 3 serie di prodotti INAR RAST verranno riportati in Tabella 3 1 le caratteristiche tecniche di tali prodotti hi i k ii i l i m Ss is i i n i o a Shore A 90 5 Shore A 90 5 Shore A 90 5 IL CAVO PROCESSABILE DEVE ESSERE OMOLOGATO DA INARCA THE CABLE TO BE PROCESSED MUST BE APPROVED BY INARCA Pre TIN Pre TIN Pre TIN 2 4 A vedi derating curve fino a 6 A vedi derating curve fino a 16 A vedi derating curve 2 4 A see der
260. o automatico dei pezzi e controllo delle connessioni 68 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Di seguito saranno descritte le principali macchine di tipo semiautomatico impiegate da INARCA per Vinserimento dei terminali RS per non appesantire troppo la trattazione verranno tralasciate le caratteristiche tecniche di ciascuna macchina Queste unit applicatrici sono chiamate INAR M25 Unit a testa singola per inserimento verticale di terminali RS Le unit a testa singola per inserimento di terminali su connettori lineari housing sono costruite per essere installate in linee di produzione Il loro funzionamento pneumatico con caratteristiche tecniche all avanguardia L operazione di inserimento pu avvenire sia su motori elettrici chiusi con avvolgimento non visibile oppure aperti con avvolgimento in vista in successione automatica L unit costruita in osservanza delle pi severe norme antinfortunistiche e mantiene un ottima efficienza anche nell uso pi prolungato Tale macchina adatta per l inserimento verticale di terminali RS su connettori aventi le tasche disposte su una circonferenza L alimentazione il taglio l inserimento di uno o due terminali e il posizionamento angolare del connettore sono programmabili tramite PLC Il gruppo di inserimento costituito da due slitte sovrapposte azionate da due cilindri pneumatici una con regolazione fine per l avvicinamen
261. o ciclico 4 6 1 Resistenza di contatto 4 5 2 Figura 5 1 Programma di prove di base per connessioni IDC accessibili 159 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali 5 1 3 Programma di prove completo per connessioni IDC accessibili Nel caso sia necessario il programma completo di prove vedi paragrafo 4 3 3 il numero di campioni specificato in Tabella 5 1 deve essere preparato e sottoposto all esame iniziale Questo esame preventivo deve essere effettuato secondo le prescrizioni riportate nel paragrafo 4 3 4 ai fini di verificare che le caratteristiche di progetto riportate nel paragrafo 4 3 2 siano rispettate Quando devono essere provate connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili o non riutilizzabili gli 80 campioni specificati devono essere suddivisi in 4 gruppi di 20 campioni ciascuno e devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo gruppi di prove A B Ce D Quando devono essere provati terminali riutilizzabili o non riutilizzabili adatti per una gamma di diametri dei fili entrambi i gruppi specificati vedi Tabella 5 1 con 4x20 campioni ciascuno devono essere sottoposti alle prove 1 definite in questo paragrafo gruppi di prove A B Ce D Quando devono essere provate connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili 1 60 campioni specificati devono essere sottoposti alle prove aggiuntive 2 definite in questo paragrafo 1 Prova delle connessioni acces
262. o per le prove relative alle connessioni IDC accessibili 156 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Numero di campioni Numero di campioni richiesto in aggiunta quando devono essere devono essere Programma richiesto in tutti i casi sane ae di prove Riferimento quando devono essere Provati terminali provati terminali provati i terminali IDC riutilizzabili IDC per una IDC riutilizzabili e SSA di T non riutilizzabili diametri dei fili Programma di prove di base 5 1 4 1 20 o 22 opzionale 20 o 22 opzionale paragrafo 5 1 4 5 1 4 2 _ 204 opzionale Programma di prove completo paragrafo 5 1 5 5 1 5 1 gruppo A 5 1 5 1 gruppo B 5 1 5 1 gruppo C 5 1 5 1 gruppo D 5 1 5 2 2 opzionale 20 20 20 40 o 42 opzionale 2 opzionale 20 20 20 Tabella 5 2 Numero di campioni richiesto per le prove relative alle connessioni IDC non accessibili 5 1 2 Programma di prove di base per connessioni IDC accessibili Nel caso in cui sia applicabile il programma di prove di base vedi paragrafo 4 3 3 il numero di campioni specificato in Tabella 5 1 deve essere preparato e sottoposto all esame iniziale Questo esame preventivo deve essere effettuato secondo le prescrizioni riportate nel paragrafo 4 3 4 ai fini di verificare che le caratteristiche di progetto riportate nel paragrafo 4 3 2 siano rispettate Quando devo
263. o standard Tyco 109 5 definisce un metodo di prova identico a quello succitato La differenza quella di dover inserire il campione in una camera climatica per mantenere una temperatura massima sul punto pi caldo di 115 C quando l elemento stesso percorso da corrente La temperatura della camera deve essere raggiunta entro 20 minuti dall inizio di ogni ciclo e mantenuta per i restanti 45 minuti in cui viene iniettata la corrente Al termine dei 500 cicli di prova l elemento deve essere esente da qualsiasi tipo di rottura o altri danni che potrebbero interferire con i requisiti di efficienza meccanica ed elettrica previsti per l uso dei connettori Le prove di carico di corrente ciclico appena descritte fanno riferimento alle connessioni aggraffate ma vengono considerate valide anche per le connessioni IDC di tipo RAST Per i connettori di tipo RS INARCA ha apportato delle modifiche a questa prova riducendo il numero di cicli di prova a 480 con ciascun ciclo costituito da 15 minuti sotto carico e 15 minuti in assenza di carico Durante la prova dovr essere monitorata la resistenza di contatto eseguendo una misura iniziale e successivamente un misura al termine del 96 192 384 480 ciclo di prova Tutte le misure della resistenza di contatto effettuate alla corrente specificata devono rispettare i requisiti della Tabella 4 8 Sezione filo Ciclo di corrente AWG Rame All
264. odotto effettuando prove ed elaborando norme di sicurezza Ogni anno UL valuta oltre 19 000 tipi di prodotti componenti materiali e sistemi aziendali rilasciando 20 miliardi di marchi UL presenti sui prodotti di 66 000 produttori Il network di filiali e la rete di servizi di UL si estende in tutto il mondo con i suoi 68 laboratori per testare e certificare i prodotti dei clienti in 102 Paesi UL valuta quindi i prodotti per la sicurezza pubblica a vantaggio dei clienti pi diversi dai produttori e consumatori fino agli Enti Normativi e alle Autorit di Codifica Quasi ogni settore di mercato riguardante high tech apparecchi di elettronica di consumo elettrodomestici apparecchi industriali medicali e commerciali si basa su componenti valutati da Underwriters Laboratories Inc UL offre dei servizi speciali che permettono di determinare la qualit l affidabilit e l accettabilit dei componenti I componenti certificati UL rappresentano uno dei criteri pi utilizzati dai clienti nel prendere importanti decisioni sugli acquisti Il programma di certificazione dei componenti creato da UL comprende due marchi Il marchio tradizionale di UL con la sigla nel cerchio vedi Figura 1 3 destinato a prodotti finiti e componenti completi mentre il marchio UR vedi Figura 1 3 alla rovescia riguarda componenti da installare in un altro apparecchio o prodotto I componenti certificati UL sono adatti per l installazione sia sul c
265. on pi in grado di garantire le specifiche elettriche e meccaniche nominali ne consegue che l affidabilit nel tempo stata compromessa Questa prova viene effettuata sia per i connettori di tipo RS che per i connettori di tipo RAST 4 4 2 Prova di resistenza alla trazione carico statico assiale Lo standard Tyco 08 20213 prevede anche una prova di resistenza alla trazione del filo attraverso l utilizzo di un carico assiale questa prova non contemplata nella Normativa Internazionale IEC 352 Anche gli standard dettati dalla VDE prevedono questo tipo di prova Questa standard riferito ai connettori RAST 5 attualmente prodotti da INARCA Tale prova risulta molto simile a quella descritta nel paragrafo precedente con la differenza sostanziale che la forza F applicata risulta perpendicolare alla forza trasversale considerata nella prova di estrazione In questo caso la connessione IDC da testare non accessibile Volendo provare una connessione accessibile fondamentale mantenere il filo teso senza creare eccessivi angoli di spostamento Lo scopo della prova quello di verificare l attitudine del componente a sopportare una forza assiale costante alla quale potrebbe essere sottoposto nelle normali condizioni di utilizzazione L elemento deve essere rigidamente montato su di una piastra metallica utilizzando appositi dispositivi di fissaggio Successivamente al filo inserito nel terminale deve essere applicato un carico as
266. oncludere che la relazione V 7 vale per i contatti elettrici a prescindere dalla geometria del contatto in questione tale relazione valida per qualsiasi corpo termicamente isolato dall ambiente in grado di condurre corrente elettrica Si vuole ora riportare un esempio dimostrativo per spiegare in maniera pi esaustiva la relazione V T Si consideri una barra metallica elettricamente conduttiva di lunghezza 2 L e sezione uniforme A attraversata da una densit di corrente J Ty la temperatura ai capi della barra dove il punto 0 indica il punto medio e l origine dell asse x di riferimento Il tutto illustrato in Figura 2 5 1 densit di corrente Figura 2 5 Illustrazione della barra conduttrice a cui fa riferimento l esempio Sia sempre valida l ipotesi di isolamento termico rispetto all ambiente L equazione differenziale che descrive la distribuzione di temperatura 7 x interna al corpo la seguente oltre ai soliti parametri si nota anche la presenza della coordinata x lungo la barra dall origine in Figura 2 5 25 Teoria della connessione elettrica LTO A p J 2 24 Continuando ad assumere i parametri p e A indipendenti dalla temperatura la soluzione dell equazione differenziale data da TOT Lr x 2 25 La temperatura massima si verifica quindi al centro della barra origine dell asse x La differenza di potenziale ai capi della barra data da V 2 p J L
267. one dei trefoli provocando una diminuzione della deformazione che influisce sulla creazione della superficie di contatto Inoltre la riduzione del diametro del fascio di trefoli causa una riduzione anche della flessione delle linguette che a sua volta provoca una riduzione nella forza normale residua della connessione e quindi al tempo stesso una diminuzione della stabilit sia elettrica che meccanica della connessione La stabilit della sezione trasversale del conduttore dipende invece dal numero e dalla disposizione dei singoli trefoli In riferimento al terminale sono invece importanti diversi fattori tra i quali l angolo di invito nella zona di inserimento la finitura superficiale di contatto e la rugosit delle estremit interne delle linguette in contatto con l isolante La forza di attrito dipende dalla forza esercitata dalle linguette che a sua volta dipende dalle dimensioni delle linguette stesse e della fessura di alloggio Di nuovo ci si trova di fronte ad un problema di compromessi per raggiungere le migliori ottime prestazioni del connettore elevate forze di attrito sono desiderabili per assicurare lo spostamento dell isolante ma allo stesso tempo implicano elevate forze di inserzione 72 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC In molti casi lo stress massimo che le linguette devono sopportare si ha nel momento dell inserzione del cavo soprattutto se l isolante risulta difficile da spostare quindi imp
268. oni sul tavolo vibrante necessario un sistema che trasmetta al tavolo stesso i valori di vibrazione desiderati Nel nostro caso per produrre una determinata vibrazione si fa uso di un eccitatore elettromagnetico detto anche vibratore o shaker il quale converte un segnale elettrico in un movimento meccanico che a sua volta controllato per mantenere un certo livello di vibrazione o di forza Il principio di funzionamento di un vibratore elettromagnetico quello di operare come un autoparlante dove il movimento prodotto dal passaggio della corrente attraverso una bobina in un campo magnetico La forza usata per accelerare il movimento dell elemento proporzionale alla portata della corrente ed al flusso magnetico Quindi il livello dell eccitazione pu essere controllato controllando la corrente Nelle piccole eccitazioni il campo magnetico prodotto da un magnete permanete mentre in quelle pi grandi necessario un elettromagnete La corrente massima ed il carico determinano il livello di accelerazione che pu essere ottenuto A basse frequenze tuttavia il livello di accelerazione decresce dovuto al limitato spostamento possibile dell elemento mobile Le risonanze dell elemento mobile saranno il limite di frequenza superiore Nel nostro caso il tipo di azionamento utilizzato nelle prove di vibrazione quindi quello mediante elettromagneti Un elettromagnete pu attirare una massa ferrosa con una forza che diminuisce in
269. oni tra loro perpendicolari una delle quali deve essere parallela all asse dell elemento stesso e al termine della prova l elemento deve essere sottoposto alle seguenti prove esame a vista senza smontare il componente descritto nel paragrafo 4 3 4 verifica funzionale resistenza di contatto con il metodo millivoltmetrico vedi paragrafo 4 5 1 e verifica di ermeticit In base all ultimo punto succitato possiamo dire che la prova di resistenza alle vibrazioni risulta superata se non si osservano allentamenti spostamenti di parti n danni meccanici tali da alterare il funzionamento del contatto Durante la prova delle vibrazioni deve essere verificata anche la perturbazione del contatto questa prova sar descritta dettagliatamente nella prossima sezione paragrafo 4 5 1 Il limite della durata della perturbazione del contatto deve essere 1 us In Figura 4 10 e in Figura 4 11 sono mostrate due configurazioni tipiche adatte per la prova rispettivamente per connessioni IDC non accessibili e connessioni IDC accessibili si pu notare che il montaggio della prova risulta identico in entrambi i casi Componente con Lunghezza del filo libero connessioni IDC e elementigdi 50 mm supporto Filo 0 cavo a nastro Ranti di connessione per la misura elettrica Dispositivi di fissaggio Tavolo vibrante Figura 4 10 Configurazione per la prova delle vibrazioni connessione IDC non accessibile 116 Analisi d
270. ono essere effettuati con estrema facilit utilizzando sempre lo stesso prodotto Tutto questo non possibile con la tecnica dell aggraffatura e Lo svantaggio delle connessioni a spostamento di isolante riguarda la portata elettrica al momento infatti i terminali per le connessioni IDC riescono a sopportare un passaggio di corrente al massimo di 25 A che minore rispetto a quello relativo ai terminali per l aggraffatura Mettendo a confronto le due tecniche di connessione per correnti inferiori ai 25 A possiamo notare che le connessioni a spostamento di isolante sono tecnologicamente equivalenti rispetto all aggraffatura e possono essere usate nello stesso tipo di applicazioni per hanno come vantaggio cruciale la maggiore velocit di produzione unita ad un costo minore e ad una flessibilit pi elevata In conclusione consideriamo i due sistemi di connessione dal punto di vista dell utilizzatore finale nel caso delle connessioni crimp aggraffate il cliente finale deve effettuare egli stesso l operazione di aggraffatura del cavo con il terminale grazie alle connessioni IDC invece questa operazione viene effettuata direttamente dal fornitore quest ultima considerazione viene illustrata nello schema a blocchi di Figura 3 30 Connessioni ad aggraffare Operazione di aggraffatura del Cavo Y Inserimento del Terminale nel Connettore Figura 3 30 Differenza di utilizzazione tra le connessioni cri
271. ono in nessun modo entrare in conflitto con altre norme gi in vigore CEI Comitato Elettrotecnico Italiano Fondato nel 1903 il CEI l Ente Istituzionale riconosciuto dallo Stato Italiano e dall Unione Europea preposto alla normazione e all unificazione in Italia del settore elettrotecnico elettronico e delle telecomunicazioni Come gi detto in precedenza il CEI il rappresentante italiano nei principali meccanismi di normazione e certificazione internazionale La Legge italiana n 186 del 1 Marzo 1968 ne riconosce l autorit stabilendo che i materiali le macchine le installazioni e gli impianti elettrici ed elettronici realizzati secondo le Norme del CEI si considerano a regola d arte Le Norme Tecniche pubblicate dal CEI stabiliscono i requisiti fondamentali che devono avere materiali macchine apparecchiature installazioni e impianti elettrici ed elettronici per rispondere alla regola della buona tecnica definendo le caratteristiche le condizioni di sicurezza di affidabilit di qualit e i metodi di prova che garantiscono la rispondenza dei suddetti componenti alla regola dell arte Finalit istituzionale del CEI la promozione e la diffusione della cultura tecnica e della sicurezza elettrica A tale scopo il CEI sviluppa una serie di attivit normative a livello nazionale ed internazionale che includono oltre alla redazione dei documenti normativi e al recepimento delle direttive comunitarie e dei document
272. ore del livello La tensione di controllo ottenuta da un amplificatore a bassa impedenza in genere preferita Tuttavia in certi casi vantaggioso un controllo in corrente in particolare quando l eccitatore viene usato come generatore di forza senza controreazione dovr per essere usato nel campo di frequenza medio Questo richiede un amplificatore con uscita ad alta impedenza per cui molti amplificatori permettono la scelta dell impedenza di uscita Controllo dell eccitatore La curva di risposta in frequenza dell eccitatore non piatta e contiene delle risonanze altre risonanze saranno introdotte quando l oggetto in prova sar montato sull eccitatore Quando si lavora su una vasta gamma di frequenze il guadagno dell amplificatore deve di conseguenza variare con la frequenza Questo guadagno regolato da un controllore di livello il quale riceve le informazioni di controreazione dall oggetto in prova Gli elementi principali per un controllo del eccitatore consistono di un generatore di frequenza oscillatore un misuratore di vibrazioni accelerometro ed un circuito di controllo del livello L accelerometro il dispositivo fondamentale che permette di garantire il controllo dell eccitatore Esso non altro che uno strumento di misura in grado di rilevare e misurare l accelerazione Nella maggior parte degli accelerometri il principio di funzionamento il medesimo il quale si basa sulla rilevazione dell
273. ormazione di traccia devono essere puliti e sistemati su di un misuratore di profondit La massima profondit di erosione di ciascun provino deve essere rilevata con una precisione di 0 1 mm utilizzando un tastatore del diametro di 1 mm avente estremit emisferica Il valore massimo dei 5 punti misurati deve essere riportato nel rapporto di prova Rigidit dielettrica Questa prova concorda parzialmente con la norma EN 60335 Per la prova della rigidit dielettrica devono essere preparati due tipi di campioni connettori e il primo deve avere due terminali inseriti su due cavit contigue e il secondo deve avere tutti i terminali inseriti nelle cavit e messi in corto circuito tra loro Sulla superficie esterna del connettore deve essere inoltre avvolto un foglio di carta stagnola che funger da massa Se non diversamente specificato il connettore di prova deve sopportare per un minuto l applicazione di una tensione efficace di 3750 V a 50 Hz tra le seguenti parti e tradue vie contigue del connettore e trai terminali messi in corto circuito e la massa Inizialmente la tensione applicata non deve superare la met del valore prescritto essa viene poi portata rapidamente al massimo valore Durante la prova non devono verificarsi n scariche superficiali n scariche disruptive Piccole scariche che non provocano caduta di tensione rilevabile sullo strumento non sono prese in considerazione Resistenza all umidit Questa pro
274. ortante anche il progetto degli strumenti per la realizzazione della connessione a spostamento di isolante Di primaria importanza assicurarsi che il fascio di conduttori sia mantenuto stabile e la posizione finale del cavo processato nel terminale sia quella prevista in sede di progetto Infine necessario sottolineare che il progetto del terminale molto importante anche allo scopo di assicurare che il conduttore non venga mai danneggiato durante il procedimento di connessione poich verrebbero intaccate sia le qualit meccaniche che elettriche Quando il conduttore raggiunge la posizione finale all interno del terminale sono di particolare interesse due parametri di progetto l area di contatto che si viene a creare tra il conduttore e la parte interna delle linguette del terminale e la forza normale residua che deve mantenere l integrit dell area di contatto Questi due parametri si possono osservare in Figura 3 22 P A Gr Figura 3 22 Forze che agiscono dopo l inserzione del cavo nel terminale con esempio reale destra L area di contatto tra i due elementi indicata in Figura 3 22 con A influisce sulla resistenza elettrica di contatto e pi in generale sulla resistenza elettrica di connessione In relazione alle diverse soluzioni di progetto dei terminali elettrici in questione in particolare se ci sono due fessure di alloggio o una sola possono essere generate quattro o due aree di contatto rispettivamente L area
275. osizione geometrica dei terminali sul connettore suddividersi in due tipologie lineari e circolari vedi Figura 3 10 Entrambe possono essere realizzate con uno o pi terminali diversi utilizzando una macchina inseritrice con una o due alimentazioni e apposito kit per ogni tipo di terminale Il kit di inserimento necessario per realizzare una connessione INAR RS mostrato in Figura 3 9 NI AVANZAMENTO TESTINA HEAD ADVANCEMENT TESTINA INSERITRICE 7 INSERTING HEAD alli MATRICI GUIDAPUNZONI PUNCH GUIDE MATRIX GUIDA PRODUZIONE PROCUCTION GUIDE AVANZAMENTO TERMINALI x TERMINAL ADVANCEM a STATORE STATOR PUNZONE INSER INSER PUNCH PUNZONE DI TAGLIO CUTTING PUNCH CONNETTORE CONNECTOR Figura 3 9 Kit di inserimento per le connessioni INAR RS 61 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC CONNESSIONI CIRCOLARI CON CAVI ALIMETAZIONE INTERNI ED ESTERNI CIRCULAR CONNECTIONS WITH INTERNAL AND EXTERNAL CABLES fraz PEZZI RS IDC DOPPIO WR N 2 PCS RS IDC DOUBLE N 4 PEZZI RS IDC RI N 4 PCS RS IDC CAVETTI PROTETTORE PROTECTION CABLE CONNETTORE ___ X CONNECTOR 3 i 0 A N 4 PEZZI RS FISSACAVO ch MOTOR ROTATION CAVI ALIMENTAZIONE N 4 PCS RS CABLE CLAMP FEEDING CABLES HHI A CONNESSIONI LINEARI LINEAR CONNECTIONS CAVETTI PROTETT
276. paragrafo 4 7 1 La cella dinamometrica utilizzata per le prove succitate una macchina a funzionamento elettromeccanico computerizzato con capacit di carico portata specificata sia a trazione che a compressione E costituita da un robusto telaio bicolonna con traslazione verticale della testa motrice per mezzo di vite a circolazione di sfere con chiocciola precaricata ad altissima precisione che garantisce la riduzione dei giochi Questa macchina equipaggiata con particolari accessori e specifici software essa pu effettuare prove di trazione compressione piega flessione durezza e tutte le altre prove analoghe previste dalle Normative Internazionali Nel caso delle prove sui connettori elettrici il suo utilizzo si limita alle prove di trazione Il rilievo del carico di prova viene effettuato per mezzo di cella di carico ad alta precisione mentre il rilievo degli allungamenti corsa della testa mobile avviene per mezzo di encoder incrementale ad alta precisione Per gli utilizzi specifici della macchina vengono realizzati opportuni accessori forniti separatamente Nello specifico INARCA utilizza per le prove meccaniche sui connettori una cella dinamometrica prodotta dalla Galdabini vedi Figura 5 5 Questa macchina a funzionamento elettromeccanico presenta una capacit di carico di 5 KN Per la misurazione della forza utilizzato un dinamometro di portata pari a 1 KN In dotazione a questo dispositivo presente un indicatore numeri
277. pologie pi utilizzate sono l acciaio nichelato e l acciaio inossidabile La combinazione acciaio nickel offre la massima garanzia di affidabilit in presenza di alte temperature Le connessioni eseguite in acciaio nichelato possono infatti ben sopportare temperature fino a 300 C L acciaio inossidabile viene impiegato anch esso in presenza di temperature elevate dove l ottone non garantisce pi l assoluta affidabilit L acciaio inossidabile il nome dato correntemente agli acciai con un tenore di cromo indicativamente superiore al 13 per la loro propriet di non arrugginire se esposti all aria e all acqua il cromo ossidandosi a contatto con l ossigeno si trasforma in ossido di cromo CrO2 che crea uno strato aderente e molto resistente impedendo un ulteriore ossidazione tale fenomeno noto come passivazione 2 3 2 Materiali per i rivestimenti superficiali Come gi riportato nella sezione precedente i metalli usati comunemente per la produzione di terminali ossidano facilmente Lo strato di ossido forma un film superficiale che aumenta i valori della resistenza di contatto peggiorando le prestazioni e aumentando la temperatura operativa Quindi sull area di contatto dei terminali diventa d obbligo depositare un materiale che consenta di ottimizzare le propriet fisiche dell interfaccia resistenza elettrica resistenza all usura e si ponga come prima linea difensiva verso fenomeni chimici degradanti e verso l ambie
278. porre campioni di dimensioni diverse I lati non devono essere pi vicini di 200 mm dai bordi del campione L involucro pu anche avere un coperchio in tal caso qualsiasi coperchio deve essere munito di aperture di ventilazione per minimizzare qualsiasi aumento della temperatura ambiente causato dal riscaldamento del campione 131 Analisi delle Normative Internazionali La disposizione del campione nell involucro deve essere secondo un piano orizzontale 50 mm sopra il fondo dell involucro ed almeno 150 mm sotto la sommita ed equidistante dai lati Per quanto possibile il campione deve essere in sospensione libera Se cid non possibile si pu utilizzare un materiale isolante termico con una conduttivit termica lt 2 W mK a condizione che pi del 20 della superficie del campione sia in contatto con il materiale isolante I campioni devono essere collegati con fili di sezione adatta per la corrente massima prevista o secondo la sezione delle terminazioni Per ridurre al minimo la dissipazione di calore esterno almeno la lunghezza dei fili di connessione indicata in Tabella 4 11 deve essere all interno dell involucro di misura Nel caso di campioni multipolari tutti i contatti devono essere cablati in serie con il filo della stessa sezione dei fili di connessione Questi collegamenti devono essere almeno il doppio della lunghezza minima specificata in Tabella 4 11 Sezione del filo mm7 Lunghezza minima
279. posizione dalle appendici delle balestre In questo caso per tali appendici non raggiungono le protuberanze prima citate Se si fosse usato un filo con sezione maggiore la posizione finale sarebbe stata differente come si osserva in Figura 3 3 Infatti nel caso in cui le appendici fossero state costrette a spingere sulle protuberanze il filo non avrebbe raggiunto il cuore del terminale ma sarebbe rimasto bloccato dalle appendici della balestra a met strada In entrambi i casi la forza assiale e radiale applicata dalle balestre al filo sufficiente a garantire l affidabilit del contatto elettrico dal punto di vista meccanico Rimane ora da chiarire l aspetto relativo all asportazione dello smalto In Figura 3 6 possibile considerare una visione laterale del terminale connesso al filo ed una visione della rispettiva sezione a b Figura 3 6 Illustrazione specifica della balestra di un terminale RS da due diverse prospettive con filo smaltato di sezione media inserito b e non inserito a 57 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Grazie alla Figura 3 6 possibile osservare secondo un altro punto di vista quanto accade durante l inserimento Il filo sospinto dalla relativa forza di inserzione inizia a esercitare una pressione sulle balestre interne che si deformano elasticamente tuttavia esse in risposta grazie alla loro forma provocano l asportazione dello smalto e la deformazione del
280. postamento di isolante IDC Nel caso in cui si utilizzi una connessione INAR RS IDC l applicazione realizzata mediante l impiego di 2 macchine inseritrici 1 per terminali RS IDC e 1 per terminali fissacavo In tutte le altre tipologie sufficiente una macchina e l uscita dei cavi di alimentazione pu essere interna o esterna rispetto all avvolgimento del motore Nella prima fase la connessione tra filo e terminale avviene sulla parte inferiore dell articolo RS IDC mentre nella seconda la connessione dei cavetti avviene nella parte superiore dell IDC precedentemente applicato tramite il bloccaggio con fissacavo Il risultato finale rappresentato in Figura 3 13 CAVETTO ALIMENTAZIONE FEEDING CABLE f POS FISSACAVO CLABLE CLAMP POS 4 Yi a BATTUTA ESTERNA CAVO WIRE EXTERNAL STROKE FRONTALE CAVO WIRE FRONTAL STOP Figura 3 13 Applicazione finale di un terminale RS IDC La connessione con i modelli RS TAB avviene direttamente sui fili e quindi con uscita verticale rispetto allo statore Nel caso in cui sia richiesta un uscita orizzontale la connessione sar realizzata con un apposito modello RS TAB pi lungo degli altri che viene piegato fino a 90 dopo la fase di inserimento con un apposita macchina vedi Figura 3 14 La connessione con i modelli RS FEMM si realizza invece quando necessaria la connessione tra schede a circuito stampato
281. pporto dell isolante g Terminale IDC Figura 4 2 Illustrazione di una fessura di connessione e di una linguetta di un terminale IDC Diametro apparente di un conduttore a treccia Diametro del cerchio circoscritto al fascio di cavi Blocco di guida Parte di forma speciale di un componente per esempio un connettore che guida e inserisce il filo nella fessura In pi esso pu fornire altre caratteristiche meccaniche per esempio fissare il filo nella posizione corretta sostenere l isolante della connessione costituire un carico secondario sul terminale IDC o sulle linguette Figura 4 3 Utensile per l inserzione del filo Utensile manuale o assistito per realizzare una connessione IDC attraverso l inserimento controllato del filo in una posizione predefinita della fessura Utensile per l estrazione del filo Dispositivo per estrarre il filo dal terminale IDC Portata di corrente La portata di corrente di una connessione IDC accessibile e non accessibile determinata dal valore pi piccolo tra la portata di corrente del filo connesso e quella del terminale IDC Blocco di guida Cavo a nastro o singoli fili Terminale ID p re SSC Se BOK SIRS R505 5S SL DA SOSIA Figura 4 3 Illustrazione blocco di guida 103 Analisi delle Normative Internazionali 4 3 2 Caratteristiche di progetto delle connessioni IDC Le caratteristiche di progetto dettate dalla IEC 352
282. presentate le connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC ed analizzate tutte le Normative Internazionali IEC dedicate a questa tecnologia di connessione Le norme IEC definiscono una serie di prove specifiche che devono essere effettuate sui connettori IDC Per integrare la trattazione dell argomento sono state studiate anche una serie di altre norme dettate da alcuni importanti Enti di Certificazione Industriale UL e VDE e da Tyco Electronics l azienda leader mondiale nella progettazione e nella produzione di connettori elettrici impiegati nelle pi svariate applicazioni Molte delle prove prese in considerazione soprattutto quelle relative ai componenti in plastica si basano anche su specifiche tecniche interne di INARCA In ogni caso tutti gli standard dettati dagli Enti di Certificazione Industriale da Tyco e le specifiche tecniche di INARCA si basano sulle norme IEC a queste norme per vengono aggiunte una serie di prove e prescrizioni dettate dall esperienza professionale Quindi per proporre sul mercato dei connettori IDC affidabili e di qualit necessario prendere in considerazione sia le norme IEC sia gli standard relativi agli Enti di Certificazione Industriale ed alle aziende leader nel settore dei connettori elettrici Le Normative Internazionali IEC sono fondamentali per assicurare alle aziende nel nostro caso aziende che producono elettrodomestici motori elettrici schede elettroniche ecc ed ai consumatori
283. probabilit Tuttavia possibile considerare un approccio all affidabilit di un connettore elettrico da un punto di vista pi generico Un connettore un sistema elettromeccanico che garantisce una connessione elettrica separabile tra due sottosistemi un sistema elettromeccanico poich la sua struttura meccanica alette flessibili del terminale mentre la sua funzione elettrica trasferisce corrente da un corpo ad un altro La divisibilit della connessione garantita dal connettore il fulcro del problema di affidabilit Questa necessit impone diverse restrizioni sulle forze flessioni e deformazioni che possono essere progettate in un connettore Inoltre quando viene effettuata la Introduzione connessione i suoi effetti devono scomparire cio non devono assolutamente essere introdotte distorsioni del segnale o perdite di potenza che non siano accettabili durante il periodo di vita specificato Quest ultima necessit si traduce da un punto di vista elettrico in una esigenza relativa alla resistenza E ovvio infatti che un connettore introduca sempre nel sistema una certa resistenza tuttavia la grandezza e la stabilit di tale resistenza devono sempre essere sotto controllo nel corso del tempo Parlando in modo semplicistico si potrebbe dire che un connettore non altro che due superfici metalliche tenute assieme da delle strutture ausiliarie In microscala tutte le superfici sono ruvide questo fatto determ
284. punto di verifica deve essere scelto per controllare che il segnale di controllo utilizzato per la prova sia effettivamente quello prescritto dalla norma tale punto viene detto punto di riferimento Il controllo del segnale effettuato da un trasduttore di vibrazione accelerometro applicato al punto di riferimento pu anche essere effettuato un controllo multipunto ottenuto utilizzando i segnali provenienti da ciascuno dei trasduttori applicati nei punti di verifica Il moto fondamentale del sistema vibrante deve essere una funzione sinusoidale del tempo e tale che i punti di fissaggio del campione si muovano essenzialmente in fase e lungo linee rette parallele La massima ampiezza della vibrazione nei punti di verifica lungo un qualsiasi asse perpendicolare all asse specificato asse trasversale al moto principale non deve superare il 50 dell ampiezza specificata fino a 500 Hz o il 100 per frequenze maggiori di 500 Hz Nel caso dei connettori IDC non sono prescritte particolari misure di tolleranza del segnale in accelerazione in ogni caso la tolleranza sul segnale non deve superare il 5 Questa tolleranza del segnale T definita in termini percentuali dalla seguente espressione dove NF rappresenta il valore efficace del segnale ed F il valore efficace del segnale filtrato T Sl 100 F 4 1 L ampiezza del moto fondamentale lungo l asse richiesto nei punti di verifica e di riferimento deve essere uguale al valore prescrit
285. r definito le principali caratteristiche dei terminali e dei connettori INAR RS di seguito saranno elencati i principali vantaggi di questo tipo di applicazione e possibilit di processare contemporaneamente fili con diametri diversi 0 12 0 4 0 25 0 4 0 8 1 5 possibilit di connessione su fili smaltati in rame e cavetti con filo rigido o trefolato connessione senza inclusioni o buchi neri gastight possibilit di connessione su tutti i tipi di smalto isolante fino a classe H eliminazione della fase di preparazione dell estremit del filo prestripping rasatura automatica del filo e del cavo in eccesso Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC possibilita di eseguire fino ad un massimo di 3 ponti possibilita di avere diverse forme di uscita eliminazione di qualsiasi operazione manuale di inserimento guaine minor ingombro del connettore con disposizione dei contatti rettilinea o circolare possibilit di automatizzare il processo eliminando le operazioni manuali con capacit produttiva fino a 3000 inserimenti ora a seconda del tipo di unit utilizzata da banco in linea ecc possibilit di eseguire test elettrici di controllo in automatico e razionalizzazione del processo costruttivo con riduzione dei tempi di approntamento e fornitura prodotto finito 3 1 3 Metodologie di applicazione dei prodotti INAR RS Tutte le applicazioni possono in funzione della disp
286. ra significative perdite joule vengano prodotte all interno della costrizione l elevato numero di linee di corrente elettrica nel punto di contatto genera un gradiente termico che normale alla costrizione stessa L effetto che ha questo gradiente importante poich complica la relazione tra la differenza di potenziale la corrente e le dimensione degli a spot Dal momento in cui viene fatta passare la corrente la temperatura cresce fino a portarsi al valore di equilibrio molto velocemente Si consideri a titolo di esempio una costrizione circolare di raggi a situata tra due conduttori di lunghezza semi infinita di uguale resistivit elettrica e conduttivit termica rispettivamente p e 4 Supponendo che questi parametri siano indipendenti dalla temperatura l equazione differenziale che descrive il fenomeno in coordinate sferiche r 0 la seguente con J che rappresenta la densit di corrente in coordinate sferiche e c il calore specifico per unit di volume id i ORI 0 A eg c 9 J 2 18 dr rar r sew dd dt La soluzione analitica data da cr A ex 4At La 3 2 20 Cc nn C Nelle vicinanze della costrizione r a la costante di tempo con cui la temperatura sale c a 4 4 Per esempio nel caso di conduttori elettrici come rame ed alluminio si trova che la costante di tempo rispettivamente 2 2 10 e 2 6 107 secondi considerando una costrizione di raggio 10um Data la costante di tempo notevolm
287. racchiuso nel rettangolo Esso composto da un generatore di corrente Ig e da un voltmetro Vm La corrente I generata da Ig scorre attraverso la nostra resistenza incognita Rx di piccolo valore si intendono piccole resistenze quelle di valore inferiore a 1 ohm Misurando la tensione ai suoi capi e applicando la semplice legge di Ohm Rx V I otteniamo il valore della nostra resistenza incognita Rx Al valore di resistenza misurato si devono per togliere le resistenze dei collegamenti Rs Rs2 e le resistenze di contatto dei due morsetti di collegamento Un modo per ovviare il problema delle resistenze parassite lo schema di misura a 4 terminali vedi Figura 5 10 Figura 5 10 Misura di resistenza a 4 terminali Possiamo notare che in questa configurazione il voltmetro ora misura la tensione a valle della resistenza dei cavi direttamente a contatto della nostra Rx Teoricamente ci sarebbero anche le resistenze Rs a e Rs2a da considerare ma trattandosi di frazioni di ohm o al massimo qualche ohm in serie alla resistenza di ingresso del voltmetro che anche nel peggiore dei casi di diverse decine di kiloohm l errore risultante trascurabile Collegando inoltre i morsetti voltmetrici internamente a quelli amperometrici possibile evitare anche il contributo delle resistenze di contatto delle connessioni Le resistenze di contatto dei morsetti voltmetrici hanno un effetto tanto minore quanto pi elevata la res
288. razioni forzate dovute alla costruzione non perfettamente simmetrica degli organi in rotazione presenti 115 Analisi delle Normative Internazionali applicazioni di questo tipo sono gli elettrodomestici come ad esempio le lavatrici oppure i motori elettrici Per effettuare la prova l elemento deve essere fissato saldamente molto importante su di un tavolo vibrante Ciascun elemento deve essere cablato conformemente alle istruzioni del costruttore utilizzando il normale metodo di montaggio Gli elementi devono essere provati in maniera che tutte le parti meccaniche quali il fissaggio del pannello i dispositivi di bloccaggio e quelli di ritenzione siano pienamente utilizzati Un minimo di 200 mm di filo o cavo deve restare libero a entrambe le estremit del campione La prova viene effettuata di norma con pi contatti connessi in serie Prima di dare inizio alla prova devono essere effettuate delle misure preventive eccetto quelle che sono state effettuate durante le misure finali della prova eseguita in precedenza I requisiti iniziali di prova sono riportati di seguito e durante la durata totale dell ultima valutazione di frequenza in tutte le direzioni deve essere attuato il controllo della continuit elettrica sui contatti tra loro connessi in serie iniettando nel circuito una corrente continua non superiore ai 100 mA prova di perturbazione del contatto e elemento deve essere fatto vibrare in ciascuna delle tre direzi
289. re housing Ai fini di valutare il comportamento termico dei contatti elettrici vengono utilizzati alcuni sistemi di misurazione come i sensori di temperatura o le pi tecnologiche termocamere ad infrarossi Sono stati sviluppati anche dei software particolari con i quali possibile realizzare delle simulazioni in grado di mostrare la diffusione della corrente elettrica e la mappa termica di un terminale sia in sezione bidimensionale che tridimensionale Uno di questi programmi di modellizzazione stato sviluppato dalla Infolytica Corporation e si chiama ElecNet ed liberamente scaricabile da qualsiasi utente 27 Teoria della connessione elettrica 2 1 5 Valutazione della forza normale di contatto Come si pu notare dall espressione 2 17 la resistenza di contatto R inversamente proporzionale alla radice quadrata della forza normale di contatto F Si vuole ora mostrare graficamente questa relazione in Figura 2 6 considerando che le superfici di contatto metalliche siano pulite e non presentino impurit 1000 0 aars ues H S 3 i f F 10 0 gt e 3 10 H o o of 2 as s 2 o n a a me Normaltiorce N Spot Diameter fem a diametro a spot vs forza normale di contatto b resistenza di costrizione vs diametro a spot Figura 2 6 Grafici relativi all andamento del diametro dei punti di contatto in funzione della forza normale di contatto a e all andamento della resistenza di costr
290. re bronzi con tenori fino al 30 di stagno Tutti i bronzi presentano una conducibilit elettrica inferiore al rame puro In genere i bronzi contengono sempre elementi aggiunti oltre allo stagno e sono il fosforo che disossida e aumenta la durezza bronzi fosforosi il piombo lo zinco ed il berillio Ottone CuZn Questa lega la pi utilizzata nella produzione dei contatti elettrici e trova il suo impiego con o senza rivestimento superficiale Con tenori di zinco fino al 38 la lega risulta duttile e malleabile a freddo Le caratteristiche meccaniche migliorano all aumentare del contenuto di zinco mentre diminuiscono quelle elettriche e termiche Gli ottoni sono adatti per la colata in sabbia e in conchiglia e la pressocolata che si applica a getti di piccole e medie dimensioni Rispetto al rame puro presenta valori pi elevati di durezza resistenza meccanica e fusibilit Alla lega possono essere aggiunti altri elementi per modificarne le propriet come il ferro lo stagno l alluminio il nickel ed il silicio 38 Teoria della connessione elettrica Acciaio Questa lega metallica composta principalmente da ferro e carbonio quest ultimo in percentuale non superiore al 2 11 oltre tale limite le propriet del materiale cambiano e la lega assume la denominazione di ghisa Esistono tantissimi tipi di lavorazione di produzione e di arricchimento dell acciaio Per quanto riguarda i contatti elettrici possiamo dire che le ti
291. re l attivit di certificazione promuovere a livello internazionale l armonizzazione delle Norme Tecniche o deliberare sui progetti internazionali per assolvere i mandati ricevuti per ottemperare alle politiche comunitarie e partecipare alle attivit degli enti europei ed internazionali di formazione 4 1 2 Enti di Certificazione Industriale AI fine di certificare la qualit dei prodotti industriali vengono rilasciati 1 marchi di conformit i quali sono importanti per la tutela del consumatore finale Il marchio di conformit un contrassegno facoltativo volontario apposto su prodotti e servizi per indicare che il bene o servizio ha superato una serie di Prove Tecniche e raggiunto gli standard qualitativi prefissati dall Ente di Certificazione I marchi di conformit possono essere di due tipi e obbligatori si limitano ad assicurare la conformit a regole tecniche di impiego obbligatorio come la marcatura CE che garantisce per alcune tipologie di prodotti il rispetto dei requisiti essenziali di sicurezza stabiliti dalle relative direttive comunitarie e volontari provano che tutti i prodotti hanno caratteristiche che superano quanto eventualmente richiesto dalla legge e testimoniano la qualit del prodotto Il marchio di conformit viene rilasciato attraverso il processo di certificazione da enti accreditati Questi enti si occupano di effettuare le verifiche tecniche del rispetto delle norme prese in considerazione
292. re la temperatura T del componente nel punto pi caldo della connessione generalmente nella via centrale nel caso di connettore a pi vie Il campione viene cos posto nella camera di misurazione o comunque in aria calma e collegato al generatore In base alla sezione di filo usato si fanno scorrere partendo dalla pi bassa almeno 4 diverse correnti di intensit inferiore a quella limite indicata in Tabella 4 10 La corrente deve essere mantenuta per circa 1 ora dopo aver raggiunto la stabilit termica a ciascuno dei livelli di corrente applicati La stabilit si verifica quando tre valori consecutivi di aumento di temperatura rilevati ad intervalli di 5 minuti non differiscono per pi di 2 C l uno dall altro Si rileva quindi la temperatura su ognuna delle tre connessioni T e la temperatura ambiente T nel punto di misura definito precedentemente 133 Analisi delle Normative Internazionali Calcolata la media tra i valori di T e T rilevati si ricava l auto riscaldamento AT secondo la relazione 4 8 Questa operazione va poi ripetuta per ogni valore di corrente rimasto I valori che si ottengono permettono di tracciare la curva di portata di corrente Tale curva mostra graficamente la relazione tra la corrente l aumento di temperatura e la temperatura ambiente del componente L aumento di temperatura si basa sulla corrente media dei tre campioni infatti il valore medio ricavato dai valori misurati per i tre campioni ser
293. richieste Ogni alloggiamento pu contenere solo un filo con una sezione compatibile con il terminale alloggiato Non possibile applicare i terminali RS su due fili sovrapposti ad esempio per ponti poich solamente il filo maggiore viene processato Ogni tasca possiede due fessure esterne per l allineamento dei fili e le dimensioni di tali fessure variano in funzione della sezione del filo da processare All esterno del connettore ed in asse con le tasche generalmente sono utilizzati alcuni piolini per bloccare il filo durante la lavorazione Questi piolini sono tagliati al momento della connessione e possono avere differenti forme e dimensioni in funzione del diametro dei fili La forma esterna del connettore in funzione del tipo di applicazione e generalmente ha uno o pi agganci o perni per il centraggio sullo statore In alcuni casi il connettore integrato direttamente sul coperchio isolante degli avvolgimenti Quando sono richieste applicazioni con il bloccaggio sul cavo la tasca interna utilizzata per il terminale RS mentre la tasca esterna per il bloccaggio del cavo per garantire lo smorzamento delle vibrazioni trasmesse dal motore Come materiale dell housing generalmente utilizzato PA o PBT caricato con vetro 10 30 per incrementare la solidit e la precisione di stampaggio I connettori sono generalmente progettati e prodotti da INARCA per garantire il massimo rispetto delle tolleranze e delle specifiche Dopo ave
294. ridotte Nel caso delle connessioni a spostamento di isolante la prova serve semplicemente a dimostrare la capacit del campione di sopportare vibrazioni di ampiezza appropriata e di poter funzionare in loro presenza sufficiente che la prova duri abbastanza a lungo da dimostrare questo requisito su un prescritto campo di frequenza Nei casi in cui si deve dimostrare la capacit dell oggetto di sopportare gli effetti cumulati delle vibrazioni come la fatica e le deformazioni meccaniche occorre che la prova sia di durata sufficiente ad accumulare i necessari cicli di sollecitazione Per una dimostrazione di vita illimitata a fatica si considera normalmente adeguato un totale di 10 cicli di sollecitazione Scansioni La scansione deve essere continua e la frequenza deve cambiare in modo esponenziale in funzione del tempo La velocit di scansione deve essere pari ad una ottava al minuto con una tolleranza di 10 Nel caso di ricerca della risposta vibratoria questa velocit pu variare Durante la scansione la frequenza deve variare esponenzialmente in funzione del tempo secondo la seguente relazione dove f rappresenta la frequenza f il limite inferiore in frequenza della scansione 119 Analisi delle Normative Internazionali k il fattore dipendente dalla velocit di scansione e f il tempo kt e 4 2 fi Per questa prova la velocit di scansione pari ad una ottava al minuto quindi k oge2 0 693
295. rma specifica IEC 352 dedicata alle connessioni IDC tuttavia tutti gli Enti di Certificazione la prevedono nei loro standard industriali Questa prova descritta nella Normativa Internazionale JEC 61210 e risulta fondamentale per il collaudo delle connessioni aggraffate In questo paragrafo verranno descritti solo alcuni metodi per eseguire la prova di carico di corrente ciclico in quanto le prescrizioni normative ne definiscono pi di uno La IEC 61210 ha lo scopo di definire un metodo normalizzato di prova atto a verificare che i terminali siano progettati e costruiti in maniera tale che nell uso ordinario le loro prestazioni elettriche siano affidabili e non sia compromesso il loro uso ulteriore Le prove devono essere eseguite sui campioni cos come vengono prodotti e in nessun caso le superfici di contatto devono essere pulite o preparate per la prova se non esplicitamente richiesto Le prove vengono eseguite su connessioni effettuate mediante attrezzature appropriate come nell uso ordinario Se non diversamente specificato i campioni vanno provati cos come sono e nella normale condizione di utilizzo ad una temperatura di 20 5 C Ogni prova deve essere effettuata utilizzando terminali connessi a conduttori delle sezioni pi piccole e pi grandi specificate dal costruttore Il circuito di prova illustrato in Figura 4 14 secondo le condizioni definite per le connessioni aggraffate Connessione di alimentazione Lunghezza di
296. rodotti INAR RAST INARCA produce attualmente tre serie diverse di connessioni elettriche IDC per fili isolati con guaina questi prodotti vengono denominati INAR RAST Di seguito sono descritte le applicazioni e le caratteristiche di queste serie di prodotti RAST 2 5 Il sistema di connessione a spostamento di isolante IVAR RAST 2 5 stato progettato per essere utilizzato su circuiti stampati Il connettore dotato di sistemi di aggancio diversi a seconda del tipo di circuito stampato scheda su cui deve essere inserito Tale componente adatto alla trasmissione di correnti di controllo e di segnali Sono disponibili connettori da 3 fino a 20 vie polarizzabili dal cablatore con apposite attrezzature fornite da INARCA Il sistema composto da 3 componenti l housing il terminale ed il guscio Il connettore realizzato per collegamenti elettrici da 3 fino a 20 vie alloggia al suo interno i terminali metallici con passo di 2 5 mm possibile realizzare il passo 5 mm lasciando alternativamente libera una sede tra i terminali sui connettori a numero di vie dispari La connessione tra terminali metallici e cavi elettrici avviene applicando la tecnologia a spostamento d isolante sfruttando la forma a doppia forcella del terminale Si ottengono quindi quattro punti di contatto tra terminale e cavo Successivamente all operazione di cablaggio il prodotto viene chiuso tramite il coperchio incernierato che garantisce l isolamento del sistem
297. ropriato e che funzioni correttamente e l operatore sia capace di realizzare connessioni IDC conformi alle caratteristiche di progetto specificate per le connessioni IDC complete vedi paragrafo 4 3 2 Quando devono essere provate le connessioni IDC con terminali progettati per accettare una gamma di diametri dei fili le prove devono essere effettuate sul numero di campioni riportato in Tabella 5 1 per quanto riguarda le connessioni IDC accessibili e in Tabella 5 2 per quanto riguarda le connessioni IDC non accessibili In entrambi i casi vengono provati i conduttori di diametro minimo e massimo della gamma di fili Quando devono essere provati componenti con contatti multipli il numero richiesto di campioni deve essere ripartito in maniera aleatoria su diversi componenti Numero di campioni Numero di campioni richiesto in aggiunta quando Programma richiesto in tutti i casi devono essere devono essere di prove Riferimento quando devono essere provati provati provati i terminali IDC terminali IDC terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili per una gamma riutilizzabili di diametri dei fili Programma di prove di base 5 1 2 1 20 20 paragrafo 5 1 2 5 1 2 2 20 Programma di 5 1 3 1 gruppo A 20 20 prove completo 5 1 3 1 gruppo B 20 20 paragrafo 5 1 3 5 1 3 1 gruppo C 20 20 5 1 3 1 gruppo D 20 20 5 1 3 2 60 Tabella 5 1 Numero di campioni richiest
298. rova della tensione di tenuta prove della resistenza di contatto prove di funzionamento meccanico prove di fissaggio dei cavi ed esame a vista finale Le prime due prove elencate devono essere effettuate dopo il periodo di riassestamento finale Inoltre dopo le prove il campione non deve essere toccato fino alla misura della resistenza di contatto 4 6 3 Cambi rapidi di temperatura La prova dei cambi rapidi di temperatura deve essere effettuata secondo la Prova 11d Cambi rapidi di temperatura della Pubblicazione IEC 512 6 1 e secondo la Prova Na Cambi rapidi di temperatura con tempo di trasferimento prestabilito della IEC 60068 2 14 Lo scopo di queste Normative Internazionali quello di definire un metodo di prova normalizzato per valutare l attitudine dei componenti a sopportare un cambiamento rapido della temperatura dell aria quale potrebbe presentarsi durante il magazzinaggio il trasporto e l uso I campioni devono essere muniti dei loro normali accessori e montati secondo il normale metodo di montaggio Nel rapporto di prova deve essere specificata la condizione del componente per esempio se accoppiato o disaccoppiato Per la prova devono essere utilizzate due camere separate una per la bassa temperatura ed una per la temperatura elevata forno Tali camere devono essere sufficientemente vicine da permettere il trasferimento del componente in prova entro il tempo prestabilito Le temperature di prova T4 bassa temperatura e
299. rtati in Tabella 4 17 146 Analisi delle Normative Internazionali Corrente massima Massimo aumento di temperatura consentito 3A 10 C 6A lt 20 C 10A lt 30 C 16A lt 45 C Tabella 4 17 Valori limite per la prova di aumento di temperatura Ovviamente al termine della prova ogni elemento deve essere esente da qualsiasi tipo di rottura o altri danni che potrebbero interferire con le prestazioni meccaniche ed elettriche che devono essere garantite durante l utilizzo 4 7 Prove su componenti in materiale plastico Come gi accennato nel primo capitolo INARCA si occupa anche della produzione degli involucri in materiale plastico per le connessioni elettriche a spostamento di isolante gli involucri possono essere chiamati anche connettori Ovviamente dovranno essere effettuate delle prove specifiche per valutare affidabilit di questi componenti in materiale plastico Di seguito verranno descritte le modalit di prova relative a questi componenti secondo la specifica tecnica INARCA ST 0003 In ogni caso questa specifica deriva dall analisi di una serie di Normative Internazionali dedicate Qualora un particolare da omologare sia fornito con tipi di materiale diversi deve essere eseguita una prima prova su tutti i materiali Le prove di tipo vengono quindi eseguite sul connettore che presenta i risultati di prova pi critici 4 7 1 Prove meccaniche sui connettori in material
300. rti di produzione Ovviamente 1 costi e i tempi di lavoro sono minori Un altro vantaggio riscontrabile per le connessioni IDC riguarda il fatto che i terminali sono gi montati nei loro supporti di plastica housing in questo modo una volta stabilita la connessione tra il terminale e il cavo elettrico il connettore realizzato e non sono necessarie ulteriori operazioni Le connessioni tramite aggraffatura non permettono questo fatto infatti richiedono che i terminali siano liberi per effettuare la connessione e solo successivamente si pu isolare il terminale con il relativo housing di plastica Un ulteriore vantaggio riguarda un parametro di processo la forza o pressione di inserzione che la pressa deve esercitare in fase di produzione del terminale La forza di inserzione nelle connessioni a spostamento di isolante risulta minore rispetto alla forza necessaria a piegare le alette del terminale per l aggraffatura 80 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC e Infine il vantaggio pi significativo riguarda la notevole duttilit del connettore progettato per una connessione a spostamento di isolante L unione dei terminali pi l housing relativo infatti pu essere utilizzata in catene di montaggio automatizzate per produrre cablaggi molto differenti E possibile decidere non solo il numero di vie in cui inserire i cavi ma anche in quali vie connettere i cavi Si capisce quindi la grande variet di cablaggi che poss
301. s screening con un alto grado di precisione e controllo Figura 5 7 Eccitatore elettromagnetico a destra con sistema di controllo delle vibrazioni a sinistra 173 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Amplificatore di potenza Gli amplificatori di potenza per shaker sono molto particolari Essi vengono utilizzati soprattutto per verificare l entrata in risonanza dei componenti in prova L amplificatore collegato direttamente con lo shaker ed pilotato da un oscillatore sinusoidale con frequenza variabile da zero a qualche kilohertz L amplificatore fornisce potenza attraverso la tensione e la corrente alla bobina mobile dello shaker Tanto maggiore la velocit tanto maggiore la variazione di tensione richiesta Tanto maggiore la forza o l accelerazione tanto maggiore la corrente necessaria Nel caso l amplificatore alimenti l eccitatore shaker a corrente costante la risposta in frequenza mostra tre regioni tipiche e di differente natura Le prime due regioni corrispondono alla reazione e alla massa del sistema dell elemento mobile con la sospensione risonanza intorno ai 20 Hz La terza regione rappresenta le risonanze dell elemento mobile risonanza intorno ai 5 kHz Una curva di risposta di un eccitatore con ingresso costante in tensione mostra le stesse regioni di controllo dove la risonanza a bassa frequenza notevolmente smorzata permettendo un controllo migli
302. sa alla frequenza di incrocio Gamma di frequenze Hz Da 10 a 55 Da 10 a 500 Da 10 a 2000 Frequenza di incrocio Hz Di Da 57 a 62 da 57 a 62 Ampiezza dello spostamento sotto la 0 35 0 35 1 5 frequenza di incrocio mm Ampiezza dell accelerazione sopra della z 50 5 g 200 20 g frequenza di incrocio m s Direzioni 3 assi 3 assi 3 assi Numero di cicli di scansione per direzione 5 5 5 Tabella 4 4 Severit di prova preferenziali per la prova alle vibrazioni 117 Analisi delle Normative Internazionali Nella Tabella 4 4 le accelerazioni sono indicate anche con la lettera g che rappresenta l accelerazione normalizzata dovuta alla gravit terrestre nella presente trattazione questo valore sar approssimato per eccesso a 10 m s Le frequenze e le ampiezze date in Tabella 4 4 sono state selezionate per coprire le risposte in frequenza corrispondenti ad un ampio campo di utilizzo Quando un apparecchiatura destinata ad un unica applicazione preferibile basare la severit sulle caratteristiche vibratorie dell ambiente reale se esse sono note Se si vuole simulare l ambiente reale possono essere richieste frequenze di incrocio diverse da quelle normalizzate in questo caso occorre tener presente i limiti del generatore di vibrazioni E importante che l ampiezza in spostamento selezionata non corrisponda ad un ampiezza in accelerazione che nella zona delle basse fr
303. se sottoposti ad inchiesta pubblica nazionale Nel caso in cui i documenti siano contemporaneamente europei ed internazionali si rientra nel caso dei documenti europei sottoposti ad inchiesta pubblica commento e votazione dei Comitati Nazionali facenti parte del CENELEC 85 Analisi delle Normative Internazionali Una volta passato il periodo di inchiesta pubblica il documento pu subire due destini diversi se approvato passa in produzione ed entra in vigore nel corpo normativo e nel patrimonio culturale tecnico nazionale se non supera la fase di inchiesta viceversa viene riaperto il fascicolo e riesaminato il documento tenendo conto delle osservazioni ricevute Successivamente il documento pu essere ripresentato oppure in caso di forti e motivate controindicazioni caso assai raro viene ritirato Il periodo di inchiesta pubblica garantisce tre principi fondamentali pubblicit democraticit e trasparenza In Italia il CEI si pone quindi in una posizione super partes come garante della democraticit e della trasparenza del processo normativo Possiamo ora trattare separatamente i tre principali Enti di Normazione che si occupano di Elettrotecnica ed Elettronica che sono IEC CENELEC e CEI IEC Commissione Elettrotecnica Internazionale La IEC un organizzazione internazionale per la definizione di standard in materia di elettricit elettronica e tecnologie correlate Molti dei suoi standard sono defini
304. seguente all applicazione della corrente di prova per impedire il riscaldamento dei campioni Per le misure in corrente continua un ciclo di misura comporta l effettuazione del contatto l applicazione della tensione la misura con la corrente circolante in un verso la misura con la corrente circolante nel verso opposto l esclusione della sorgente di tensione e l interruzione del contatto Per le misure in corrente alternata un ciclo di misura comporta l effettuazione del contatto l applicazione della tensione l effettuazione della misura l esclusione della sorgente di tensione e l interruzione del contatto 124 Analisi delle Normative Internazionali Salvo indicazione contraria i contatti gia chiusi in una diversa prova non devono essere alterati n tra la fine di detta prova precedente e l applicazione della tensione in questa prova n tra successivi cicli di misura Possono essere richiesti infatti pi cicli di misura i quali devono essere effettuati in successione immediata I valori della resistenza di contatto non devono superare valori prescritti dalle Normative Internazionali IEC 352 i quali saranno riportati successivamente Questi valori sono gli stessi per entrambi i metodi di misura La misura della resistenza di contatto in corrente continua il valore medio delle due letture ottenute con la corrente circolante nei due versi Qualsiasi deviazione dalla procedura di prova normalizzata dovrebbe essere
305. senta la capacita di tenuta specificata del suo isolamento nei confronti delle sovratensioni transitorie Tensione di tenuta in valore efficace tensione di tenuta alla frequenza i alimentazione massimo valore efficace di una tensione che in condizioni specificate non provoca cedimenti dell isolamento Corrente nominale Valore di corrente assegnato dal costruttore che il connettore pu portare con continuit senza interruzione e simultaneamente attraverso tutti i suoi contatti cablati con il conduttore specificato della sezione pi grande preferibilmente ad una temperatura ambiente di 40 C senza che venga superata la TLS Se per la definizione della corrente nominale si utilizzano altri valori di temperatura ambiente nella documentazione tecnica il costruttore dovrebbe dichiarare la temperatura ambiente su cui si basa il valore nominale Isolamento funzionale Isolamento tra le parti conduttrici necessario soltanto per il corretto funzionamento dell apparecchiatura Isolamento principale Isolamento delle parti a tensione pericolosa che assicura la protezione principale Isolamento interno Parte dell isolamento principale che assicura le distanze di isolamento in aria e superficiali prescritte all interno di una custodia o di un involucro di materiale conduttore Isolamento supplementare Isolamento indipendente applicato in aggiunta all isolamento principale allo scopo di assicurare la protezione in caso di guasto
306. sentano le stesse caratteristiche tecniche e alimentazione elettrica 400V 10 3F T 50 Hz e alimentazione pneumatica 6 bar e dimensioni di ingombro da 4 5 m a 16 m di lunghezza per 4 m di larghezza e rumorosit inferiore a 78 db A 79 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC Nella Figura 3 29 raffigurata una macchina serie AHM EVOLUTION e dei connettori cablati INAR RAST Figura 3 29 Macchina automatica serie AHM EVOLUTION a sinistra ed applicazioni complete INAR RAST a destra 3 3 Vantaggi e svantaggi delle connessioni IDC In quest ultima sezione si vogliono elencare esplicitamente quali sono i vantaggi e gli svantaggi offerti dalla tecnica di connessione a spostamento di isolante rispetto all aggraffatura che rappresenta l altra tecnologia analizzata per le connessioni elettriche prive di saldatura Le connessioni a spostamento di isolante hanno come primissimo vantaggio il fatto di non necessitare di alcun tipo di preparazione preventiva del cavo da connettere al terminale Infatti come si potuto osservare gi nei precedenti paragrafi il cavo viene inserito direttamente nel terminale con la guaina o smalto isolante integra Invece l aggraffatura richiede che l isolante del cavo sia precedentemente asportato per poter eseguire la connessione del terminale Questo fatto semplifica notevolmente il processo produttivo dei componenti e riduce le cause di errori e gli sca
307. si sono utilizzati anche due fili per fessura con risultati soddisfacenti Attualmente per l esperienza industriale non disponibile per pi di due fili per fessura Quando sono utilizzati pi di un filo per fessura di connessione le prove meccaniche ed elettriche devono essere effettuate su ogni singolo filo e in accordo con le prescrizioni per quel tipo di filo Laddove le connessioni IDC siano realizzate con pi di un filo per fessura di connessione le istruzioni del fabbricante devono definire sempre i seguenti dettagli e la compatibilit del terminale IDC della fessura di connessione dei fili da inserire e dell utensile di inserzione e il tipo dei fili e i diametro o la sezione dei fili e la procedura di inserzione Il terminale IDC pu essere sia riutilizzabile oppure non riutilizzabile In Figura 4 5 illustrato un esempio di connessione IDC non accessibile realizzata con due fili di diversa sezione in una fessura di connessione conduttori a treccia 107 Analisi delle Normative Internazionali Blocco di guida Linguetta Conduttore pi grande Conduttore pi piccolo Terminale IDC Figura 4 5 Connessione IDC non accessibile con due conduttori di diversa sezione in una fessura di connessione 4 3 3 Prescrizioni di prova introduttive sulle connessioni IDC Dopo aver definito nel dettaglio le caratteristiche di progetto da verificare o da rispettare nella realizzazione delle connes
308. sia maggiore della frequenza di eccitazione in modo che almeno un periodo di ciascun segnale sia tenuto in conto Per esempio se vengono utilizzati quattro trasduttori a 100 Hz il periodo di sorveglianza di ciascun punto non dovrebbe essere inferiore a 0 01 s Possono tuttavia verificarsi dei problemi quando un tale sistema viene utilizzato congiuntamente ad un filtro ad inseguimento e in questo caso occorre prendere delle adeguate precauzioni Il sistema di campionamento pu anche causare problemi quando la prova deve essere controllata a spostamento costante poich il segnale in accelerazione che viene intergrato due volte non proporzionale all ampiezza di spostamento a causa della tolleranza sul segnale dovuta alla differenza di fase tra i segnali campionati E importante che il sistema di vibrazione nel suo insieme abbia un basso livello di rumore residuo in modo che la maggior parte della tolleranza specificata sia disponibile durante la prova Tipicamente 0 6 m s una soglia di rumore accettabile per l intero sistema Procedure per le prove di durata Nella prova di durata tramite scansioni utilizzata per le connessioni IDC la frequenza del segnale di controllo viene fatta variare su una determinata banda di frequenza con la velocit di scansione l ampiezza e la durata selezionate dalla Tabella 4 4 Se necessario il campo di frequenza pu essere suddiviso a condizione che le sollecitazioni sul campione non ne siano
309. siale lungo la direzione del filo stesso mediante una macchina di trazione avente una velocit costante di 25 4 mm min Per campioni costituiti da due fili nella fessura di connessione la forza di trazione deve essere applicata ai due fili contemporaneamente La prova risulta superata se dopo l applicazione della forza non avviene la separazione del filo dal terminale e se non sono presenti danni visibili ovviamente questo viene verificato con un accurato esame a vista dei campioni metodo di esecuzione definito nel paragrafo 4 3 4 La Tabella 4 3 indica i valori di forza da applicare per diverse sezioni del filo La Figura 4 7 invece illustra una semplice configurazione di prova che mostra in particolare la direzione di applicazione della forza 112 Analisi delle Normative Internazionali Sezione del filo mm7 Forza assiale applicata N lt 0 5 30 lt 0 75 40 lt 1 0 50 lt 1 5 50 Tabella 4 3 Carico assiale di trazione in relazione alla sezione del filo Figura 4 7 Direzione di applicazione della forza per la prova di resistenza alla trazione 4 4 3 Piegatura del filo La prova di piegatura del filo presenta delle differenze a seconda che la connessione IDC da testare sia accessibile o non accessibile l esecuzione della prova risulta molto simile in entrambi i casi Lo scopo di questa prova verificare la capacit di una connessione IDC di sopportare lo sforzo meccanico caus
310. sibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili Questa prova prevede 80 campioni o 2x80 campioni se devono essere provati terminali adatti ad una gamma di diametri dei fili Dopo l esame iniziale il numero di campioni deve essere suddiviso in 4 gruppi di 20 o di 2x20 campioni secondo il caso Tali campioni devono quindi essere sottoposti alle seguenti prove secondo i gruppi di prove A B C e D e gruppo A questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 6 fase di prova AP e gruppo B questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 7 fase di prova BP e gruppo C questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 8 fase di prova CP e gruppo D questo gruppo prevede 20 campioni o 2x20 secondo il caso sui quali devono essere eseguite in sequenza le prove indicate in Tabella 5 9 fase di prova DP Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo AP1 Forza di estrazione 4 4 1 4 4 1 trasversale Tabella 5 6 Gruppo di prova A fase di prova AP 160 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali
311. sinottiche in modo da semplificare il pi possibile la trattazione vedi Figura 5 1 158 Implementazione sperimentale delle Normative Internazionali Esame delle parti Esame generale dei terminali IDC e dei fili 20 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti 1 casi 2x20 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 20 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova la Esame della dimensione e della massa 4 3 4 Prova 1b Preparazione dei campioni Esame generale dei terminali IDC e dei fili 20 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x20 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 20 campioni per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova 1a Terminali IDC riutilizzabili in tutti i casi 20 campioni o 2x20 Terminali IDC riutilizzabili in aggiunta 20 campioni campioni secondo il caso 10 0 2x10 campioni 10 0 2x10 campioni secondo il caso secondo il caso Connessioni e sconnessioni ripetute 4 4 5 Resistenza di contatto 4 5 2 Forza di estrazione Forza di estrazione Piegatura del filo 4 4 3 trasversale 4 4 1 trasversale 4 4 1 Cambi rapidi di temperatura 4 6 3 Caldo umid
312. sioni elettriche a spostamento di isolante si deve valutare il programma di prove adatto per il collaudo dei componenti Come spiegato all inizio di questa sezione vi sono due programmi di prove che devono essere applicati secondo le condizioni seguenti e le connessioni IDC conformi a tutte le prescrizioni dettate nelle caratteristiche di progetto devono essere provate secondo le prescrizioni del programma di prove di base e devono essere conformi ad esse e le connessioni IDC non pienamente conformi a tutte le prescrizioni dettate nelle caratteristiche di progetto per esempio quelle che sono realizzate con un filo e o una dimensione del terminale e o materiali diversi devono essere provate secondo le prescrizioni del programma di prove completo I programmi di prove base e completo saranno descritti dettagliatamente nel prossimo capitolo che si occupa dell implementazione sperimentale delle Normative Internazionali dedicate alle connessioni a spostamento di isolante Tutte le prove devono essere effettuate nelle condizioni normali di prova definite dalla norma di base IEC 512 1 le cui prescrizioni sono state riportate nella sezione precedente paragrafo 4 2 4 Fondamentale il fatto che la temperatura ambiente e l umidit relativa alle quali sono effettuate le misure devono essere sempre riportate nel rapporto di prova in quanto possono influenzare i risultati delle misure stesse In caso di disaccordo riguardo ai risultati de
313. sistenza di contatto 2a o 2b 4 5 2 P1 2 Piegatura del filo 4 4 3 Perturbazione di 2e 4 5 1 contatto P1 3 Cambi rapidi di 4 6 3 lld temperatura P1 4 Caldo umido 4 6 1 llm ciclico P1 5 Resistenza di contatto 2a 0 2b 4 5 2 Tabella 5 3 Prova delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili fase di prova P1 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P2 Forza di estrazione 4 4 1 4 4 1 trasversale Tabella 5 4 Prova delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili e non riutilizzabili fase di prova P2 2 Prove addizionali delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili Queste prove prevedono 20 campioni Dopo l esame iniziale tutti i campioni devono essere sottoposti in sequenza alle prove indicate in Tabella 5 5 fase di prova P3 Fase Prova Misure da effettuare Prescrizioni di prova Titolo Riferimento Titolo Pubb IEC 512 Riferimento paragrafo Prova N paragrafo P3 1 Connessionie 4 4 5 sconnessioni ripetute P3 2 Forza di estrazione 4 4 1 4 4 1 trasversale Tabella 5 5 Prove addizionali delle connessioni accessibili IDC con terminali riutilizzabili fase di prova P3 Per un orientazione rapida i programmi di prova descritti in questo paragrafo vengono ripetuti sotto forma di tavole
314. so di parti comuni specifiche e metodi condivisi L internazionalizzazione delle norme che nel settore elettrico ha avuto inizio quasi un secolo fa ha contribuito anche all apertura dei mercati allo sviluppo dei Paesi in fase di industrializzazione alla creazione di nuove industrie e alla realizzazione delle potenzialit delle nuove tecnologie Nel settore elettrico ha contribuito alla creazione del Mercato Unico Europeo in Europa in generale le Norme sono armonizzate in tutti i Paesi in particolare per i prodotti Le norme sono tra le pi importanti fondamenta di tutte le economie nazionali e del commercio internazionale Esse provvedono a fornire misurazioni accurate e necessarie a ridurre i costi di produzione sviluppando prodotti ad alto rendimento di qualit uniformit interoperabilit e funzionalit e fornendo un metodo per sviluppare la salute la sicurezza l ambiente le comunicazioni la competitivit il commercio internazionale e la qualit della vita Se da un lato le norme hanno soprattutto a livello internazionale ed europeo un ruolo fondamentale per lo sviluppo del commercio e l apertura dei mercati non meno importante l aspetto legato alla sicurezza delle persone e alla qualit di prodotti e sistemi Tali concetti sono intimamente legati a quello di regola dell arte ovvero quell insieme di caratteristiche che permettono di realizzare macchine apparecchi ed impianti elettrici ed elettronici co
315. solante non richiedono particolari strumenti per l esecuzione La prova di piegatura del filo viene effettuata con un semplice dispositivo di fissaggio vedi Figura 4 8 e Figura 4 9 ed un peso di valore appropriato La prova di microsezione necessita solamente di un sistema di ingrandimento per valutare la deformazione del conduttore nella fessura di connessione Le prove che richiedono una certa esperienza e degli strumenti di misura pi sofisticati sono le prove di trazione e di vibrazione Per quanto riguarda le prove di trazione sono indispensabili dei sistemi di misurazione della forza cella dinamometrica Le prove di vibrazione invece sono concettualmente le pi difficili da capire e necessitano anche di particolari strumenti per poterle eseguire In questa sezione saranno presentati i dispositivi e gli accorgimenti di misura necessari all esecuzione delle prove di trazione e vibrazione tenendo conto in particolare dei sistemi sperimentali utilizzati da INARCA 5 2 1 Cella dinamometrica La cella dinamometrica la macchina che permette di effettuare la prova di estrazione trasversale del filo dal terminale e la prova di resistenza alla trazione vedi paragrafo 4 4 1 e paragrafo 4 4 2 La stessa macchina viene utilizzata anche per le prove meccaniche da eseguire sui connettori in materiale plastico quali la misura della forza di inserimento del terminale nel connettore e la forza di estrazione del terminale dal connettore vedi
316. spetto alla verticale deve essere di 15 2 Poich per ogni ciclo agisce sempre lo stesso quantitativo di anidride solforosa il risultato dipende dalla grandezza e dal tipo di superficie dei campioni nel loro insieme Per prove comparative quindi indispensabile lavorare sempre con superfici complessivamente uguali e campioni dello stesso tipo 144 Analisi delle Normative Internazionali Ove non esistessero accordi particolari la superficie totale dei campioni appesi deve essere di 0 5 0 1 m per una camera di prova di 300 10 dm di volume o proporzionalmente in pi o in meno per una capacit differente della camera Per campioni la cui superficie non sia determinabile sono da prendersi accordi speciali Dopo il condizionamento necessario eseguire la pulizia dei campioni Infatti dopo aver rimosso i provini dalla camera si devono lasciare sospesi in condizioni di normale atmosfera interna affinch tutti i prodotti liquidi della corrosione non si siano solidificati Il tipo di pulizia dipender dal tipo di criterio scelto per la valutazione dei risultati di prova A seconda dei requisiti richiesti possono essere applicati diversi criteri di valutazione nel nostro caso sono e aspetto dopo la prova e aspetto dopo rimozione dei prodotti di corrosione superficiali numero e distribuzione dei difetti di corrosione e tempo trascorso prima dell apparizione del primo segno di corrosione Prima e dopo la prova i ca
317. spostare l isolante del filo e modificare il diametro di un conduttore monofilare oppure il diametro apparente di un conduttore a treccia e in aggiunta il diametro di quei fili che sono in contatto con la linguetta in modo da produrre una connessione a tenuta di gas e il filo deve essere correttamente posizionato nella fessura di connessione del terminale IDC Ci deve essere una sufficiente distanza tra il terminale e la fine del filo il minimo valore di questa distanza dipende dal filo utilizzato e si deve utilizzare un solo filo per fessura di connessione In generale sia per le connessioni IDC accessibili che non accessibili devono essere previste delle protezioni contro gli sforzi esterni sul conduttore o contro i suoi movimenti Ci pu essere realizzato con tutti i mezzi appropriati per esempio un blocco di guida o altri dispositivi di supporto dell isolante L isolante del filo deve avvolgere il conduttore su entrambe le parti del terminale e il conduttore non deve essere visibile tra l isolante e il terminale Il filo deve essere sempre nella posizione corretta nella fessura di connessione cio e il conduttore deve essere posizionato nella fessura di connessione in modo tale che l effetto di elasticit della linguetta non sia degradato e il filo deve avere lungo il suo asse longitudinale una distanza sufficiente tra il terminale IDC e l estremit del filo Questo tratto terminale molto importante quando si util
318. ssacavo non sia eccessivamente stretto e non incida la guaina oppure che sia troppo alto e non blocchi il cavo f NGD a L POSIZIONE CORRETTA POSIZIONE CORRETTA CORRECT POSITION CORRECT POSITION Figura 3 18 Illustrazione del posizionamento del filo all interno del terminale RS 3 1 4 Macchine per l applicazione dei prodotti INAR RS Come gi accennato nel primo capitolo INARCA progetta anche i sistemi di produzione e le macchine necessarie all applicazione dei propri prodotti I terminali vengono prodotti utilizzando degli stampi lamiera progressivi mentre i connettori in materiale plastico vengono prodotti utilizzando degli stampi ad iniezione Per quanto riguarda i sistemi di applicazione vengono utilizzate delle opportune macchine applicatrici le quali possono essere manuali semiautomatiche ed automatiche Come tutti i prodotti di INARCA anche i connettori INAR RS devono essere effettuate con unit applicative INARCA questo per garantire la qualit dell applicazione stessa Sono fornibili diversi tipi di macchine con inserimento orizzontale e verticale dei terminali e teste singole fisse con alimentazione singola e doppia dei terminali da inserire su linee automatiche e teste con slitta elettrica orizzontale e verticale da inserire su linee automatiche e macchine da banco con staffaggi multipli e carico pezzi manuale e macchine e linee automatiche per grosse produzioni con carico scaric
319. ssione i contatti individuali La misura della perturbazione deve essere effettuata con una corrente continua non superiore a 150 mA mentre la tensione di alimentazione non deve essere superiore a 10 V Secondo la IEC 512 2 2 un contatto chiuso considerato disturbato quando la tensione ai suoi capi supera il 50 della tensione di alimentazione Un contatto aperto invece considerato disturbato 122 Analisi delle Normative Internazionali quando la tensione ai suoi capi scende al di sotto del 50 della tensione di alimentazione Il disturbo di contatto pu venire considerato anche come una variazione della resistenza di contatto 4 5 2 Resistenza di contatto In questo paragrafo verranno descritti i metodi per effettuare la misura della resistenza di contatto nelle connessioni IDC accessibili e non accessibili Questa resistenza un parametro fondamentale che viene associato alla stabilit elettrica di un qualsiasi connettore Per garantire l affidabilit della connessione i valori della resistenza di contatto devono rimanere bassi durante tutta la vita del componente Nella pratica la prova della resistenza di contatto deve essere effettuata secondo la Prova 2a Resistenza di contatto Metodo millivoltmetrico o la Prova 2b Resistenza di contatto Metodo della corrente di prova specificata della Pubblicazione IEC 512 2 2 Lo scopo di queste norme la definizione di un metodo di prova normalizzato per misurare la resisten
320. ssssscscsssescscscececessssscecesescseeccccecesssescscecesecessscecececesssesces 38 2 3 1 Metalli di base tiles lira eo al ari nile 2 3 2 Materiali per i rivestimenti superficiali eee cseeseeeecseeeeeecaeeseesecaeseesecaeeaeeaecaeeseeaesaeaeeaecaseeseaesaseeeeaes 2 3 3 Materiali peri sottostrati conduttivi iii Indice 2 3 4 Materiali plastict per Visolament0 24 205 usin iaia a a E A EA E R E 2 4 Tipologie di connessione elettrica e sesoesoesoesessesessescosoesoseesesscessssesoesoscoscsecssessesossoesosossoseoseessssesseseo 45 2 4 1 Connettori per applicazioni in bassa tensione u i 24 23 Connessioni elettriche saldate ic rai e ital cieca ione 2 4 3 Connessioni elettriche prive di saldatura ii 3 Connessioni elettriche a spostamento di isolante IDC 53 3 1 Connessioni IDC per fili smaltati RS srrscrrrerrerreerce recare nice rien irene senese ee enene neon irene senese cen eezenioneo 54 3 1 1 Caratteristiche funzionali dei terminali RS ceeccecceeeecseeeeesceeseceeececsuecsaeeseceaeceeeeeeesaecseceseceaeeeeeeaeeneeeaeesas 3 162 PIOGOtti INARERS pa TRIO I E 3 1 3 Metodologie di applicazione dei prodotti INAR RS i 3 1 4 Macchine per l applicazione dei prodotti INAR RS i 3 2 Connessioni IDC per cavi isolati con guaina RAST rrrrrrerreerie rire re senese
321. tact resistance Proc ICEC Conf 1976 J B P Williamson J A Greenwood Electrical conduction in solids II Theory of temperature dependent conductors Proc Royal Society 1958 R S Timsit On the evaluation of contact temperature from potential drop measurements IEEE Trans Comp Hybrids Manufacture Tech 1983 Robert S Mroczkowski Connector design Materials and connector reliability AMP technical paper Harrisburg 1993 Robert D Malucci Fretting corrosion degradation threshold behavior and contact instability IEEE Trans Comp Hybrids Manufacture Tech 2003 190 Bibliografia Robert S Mroczkowski A perspective on connector reliability Holm conference on electrical contacts 2004 Ji Wu Michael G Pecht Contact resistance and fretting corrosion of lead free alloy coated electrical contacts IEEE Trans Comp Packaging Tech 2006 P van Dijk A K Rudolphi D Klaffke Investigation on electrical contacts subjected to fretting motion Proc ICEC Conf 2002 T Liskiewicz A Neville S Achanta Impact of corrosion on fretting damage of electrical contacts IEEE Trans Comp Hybrids Manufacture Tech 2006 Robert S Mroczkowski Electronic Connector Handbook McGraw Hill New York 1998 S Ogihara K Takata Y Hattori K Yoshida Mechanical analysis of the crimping connection Proc ICEC Conf 2006 Connessioni elettriche a spostamento di isolante
322. tati In conclusione doveroso ricordare che tutte le norme sono rigidamente seguite da INARCA nella realizzazione delle connessioni elettriche IDC in modo da proporre sul mercato prodotti certificati a livello mondiale 4 1 Enti di Normazione e di Certificazione In questa sezione viene presentata una breve descrizione della struttura normativa in generale e degli Organi di Normazione e Certificazione presenti a livello internazionale Come gi ricordato in precedenza esistono Normative Internazionali dettate dai Comitati Tecnici degli Enti Normatori e delle prescrizioni industriali redatte da organizzazioni che consentono alle aziende produttrici di acquisire l omologazione dei propri prodotti Queste certificazioni garantiscono la qualit e l affidabilit dei prodotti da presentare sul mercato Questo tipo di regolamentazione vale non solo per i connettori ma anche per tutti i componenti gli impianti e le apparecchiature elettriche Con la definizione Normativa Elettrica si intende l insieme di leggi norme di attuazione e norme di riferimento tecnico che disciplinano il settore dell impiantistica elettrica La Normativa Elettrica ha sempre svolto un ruolo di primaria importanza nella produzione e nel commercio I documenti normativi che includono i codici di pratica e le guide oltre alle norme vere e proprie aiutano allo sviluppo delle industrie e dei servizi sostengono la compatibilit dell operare e riducono i costi attraverso l u
323. te senza saldatura Sezione 2 Prove di saldabilit 12a Saldabilit bagnatura metodo del bagno di saldatura 12b Saldabilit bagnatura metodo di saldatura con saldatore 12c Saldabilit de bagnatura 12d Resistenza al calore di saldatura metodo del bagno di saldatura 12e Resistenza al calore di saldatura metodo di saldatura con saldatore 512 7 Sezione 1 Prove di funzionamento meccanico 48 5 13a Forze di accoppiamento e di disaccoppiamento 13b Forze di inserzione e di estrazione 13c Forze di manovra interruttori 13d Coppia di manovra interruttori 13e Metodo di polarizzazione Sezione 2 Prove di ermeticit 14a Perdita di pressione 14b Pioggia guidata artificiale 14c Immersione protezione contro gli spruzzi 14d Immersione sotto pressione d acqua 14e Immersione a bassa pressione atmosferica 512 8 Sezione I Prove meccaniche dei connettori 48 9 15a Ritenzione del contatto nel corpo isolante 15b Ritenzione assiale del corpo isolante nella custodia 15c Ritenzione torsionale del corpo isolante nella custodia 15d Forza d inserzione di rilascio e di estrazione dei contatti 15e Mantenimento del contatto nell isolante mediante nutazione del cavo 15f Efficacia dei dispositivi di accoppiamento dei connettori 15g Prova di allineamento di inserzione connettori per circuiti stampati soppressa 97 Analisi delle Normative Internazionali Prova N Pubblicazione Titolo Rif IEC N CEI Sezion
324. temperatura e dallo sforzo stesso I materiali del terminale e la sua progettazione dovranno quindi essere tali che la forza mantenente il contatto non diminuisca nel tempo ad un punto tale che la connessione subisca un inaccettabile aumento della resistenza L area di contatto del terminale deve essere placcata con stagno stagno piombo argento oro palladio o loro leghe La superficie deve essere priva di contaminazione o corrosione Si possono realizzare anche terminali non placcati o altri materiali di placcatura a condizione che la loro idoneit sia stata provata In questi casi si deve applicare ovviamente il programma di prove completo Tenendo conto delle caratteristiche dei materiali il progetto dei terminali IDC deve essere tale che e la linguetta sia capace di esercitare la forza necessaria Ci dovrebbe essere assicurato o con la scelta di un materiale elastico o con l applicazione di un carico esterno prodotto per esempio da adatte caratteristiche di progettazione del componente destinato alla realizzazione della connessione IDC e i bordi della fessura della linguetta siano capaci di spostare facilmente l isolante del filo e di mantenere una forza tra linguetta e conduttore sufficiente a mantenere un buon contatto elettrico e la fessura di connessione abbia un imboccatura per il filo e i terminali progettati per accettare i cavi rivestiti abbiano estremit appuntite capaci di perforare facilmente l isolante tra i
325. teristiche di progetto indicate nel paragrafo 4 3 2 queste prescrizioni sono dedotte dall esperienza acquisita e dalle applicazioni riuscite di tali connessioni e Un programma di prove completo che si applica alle connessioni a spostamento di isolante non pienamente conformi a tutte le prescrizioni succitate per esempio quelle che sono realizzate con materiali o rifiniture della superficie non inclusi nelle caratteristiche di progetto indicate nel paragrafo 4 3 2 Questo sistema permette un controllo ottimizzato dei costi e dei tempi utilizzando un programma ridotto di prove di base per le connessioni in esame e un programma di prove completo per le connessioni che richiedono una verifica pi estesa delle prestazioni Le Norme Internazionali IEC 352 si applicano alle connessioni IDC sia accessibili che non accessibili composte da e terminali a spostamento di isolante progettati in maniera appropriata e fili con conduttore circolare monofilare con diametro nominale da 0 25 mm a 3 6 mm e fili con conduttore a treccia con sezione trasversale da 0 05 mm a 10 mm Vengono fornite inoltre informazioni su materiali e dati risultanti in campo industriale in aggiunta alle procedure di prova per fornire connessioni elettriche stabili in condizioni ambientali prescritte Lo scopo di queste Normative Internazionali quello di determinare l idoneit delle connessioni a spostamento di isolante accessibili e non accessibili in specif
326. ti di fretting e la forza normale di contatto L importanza dell ampiezza dei movimenti relativa all accumulazione dei detriti di ossido sulla superficie di contatto piccoli spostamenti producono piccoli volumi ma essi rimangono nell interfaccia di contatto aumentando gli spostamenti aumenta il volume dell ossido formatosi ma esso viene tuttavia facilmente spostato dal tracciato del movimento riducendo l immediato effetto sulla resistenza di contatto L effetto della forza del tutto simile basse forze producono pochi detriti ma non sono in grado di spostarli grandi forze producono maggiori detriti che per vengono spostati dall interfaccia di contatto durante il movimento 08 2 Re 75 gm Re t40 gm Re 200 gm e o uv gt oip PT o v resistenza me o ice gt i T 02 I WA 014 Zar AS So Ts o 200 400 Goo seo 1000 1200 1400 1600 1200 cicli Figura 2 13 Resistenza di contatto in funzione dei vari cicli di fretting Dal grafico in Figura 2 13 si osserva l andamento della resistenza di contatto tra due terminali rivestiti di stagno in funzione dei cicli di fretting Sono riportate tre curve relative a diversi carichi di forza che si verificano durante il contatto Ci che si osserva e che avvalora quanto detto in questo paragrafo che aumentando la forza normale di contatto la resistenza subisce gli effetti del fretting cio tende ad aumentare in modo m
327. ti di stress 47 Teoria della connessione elettrica La saldatura un metodo molto soddisfacente per la connessione elettrica garantisce infatti una connessione elettrica altamente efficiente economica permanente di buon aspetto estetico ed particolarmente utile per unire due componenti metallici di forma o sezione differente In pi una connessione saldata sicuramente la pi affidabile dal punto di vista elettrico dal momento che l unione tra le parti sostanzialmente omogenea e nessuna resistenza di contatto si verifica nell interfaccia elettrica La resistenza di contatto inoltre non subisce gli effetti del tempo mantenendo il suo valore praticamente inalterato Tuttavia ci sono anche delle insidie in questo tipo di connessioni la pi importante la connessione fredda essa consiste in una saldatura che non viene eseguita alle temperature richieste e rende la connessione molto facilmente separabile Anche se a occhio nudo la connessione potrebbe sembrare adeguata un piccolo sforzo meccanico potrebbe causare la rottura del legame Altre insidie riguardano l ambiente di lavoro e la verifica delle conformit Per quanto riguarda l ambiente di lavoro la saldatura una tecnica che sfrutta sostanze pericolose e dannose per la salute del personale addetto a causa della produzione di gas nocivi durante le operazioni Questa tecnologia presenta infine un ulteriore punto debole che ha una rilevanza industriale di primo ordine
328. ti in collaborazione con l ISO Organizzazione Internazionale per la Normazione La commissione formata da rappresentanti dei corpi di standardizzazione nazionali riconosciuti L IEC stata fondata nel 1906 ed inizialmente aveva sede a Londra nel 1948 ha spostato la sua sede a Ginevra Ad essa partecipano attualmente pi di 60 Paesi La IEC ha il compito di sviluppare e distribuire gli standard per le unit di misura stata infatti la prima organizzazione a proporre un sistema di standard il Sistema Giorgi che intorno al 1960 si modificato nell insieme delle unit S7 Sistema Internazionale Nel 1938 ha inoltre pubblicato un Vocabolario Elettrico Internazionale finalizzato alla traduzione allo scopo di unificare la terminologia elettrica Questa attivit prosegue e V International Electrotechnical Vocabulary rimane un importante opera per le industrie elettrotecniche ed elettroniche Gli standard della IEC sono identificati da numeri interi progressivi e i loro titoli seguono una forma del tipo IEC 60512 1 2 Alcuni standard possono essere sviluppati in collaborazione con l ISO La normativa IEC funge da base per l elaborazione di norme e di regolamenti nazionali e costituisce uno strumento strategico per gli scambi commerciali la IEC infatti riconosciuta dal WTO World Trade Organization Le sue normative sono considerate uno strumento importante per il raggiungimento dell auspicata globalizzazione dei mercati al fine di
329. to trasferimento di materia da una superficie all altra o di staccamento di particelle detriti I meccanismi di usura principali quindi sono e usura abrasiva burnishing wear che avviene o quando un materiale molto pi duro dell altro o quando tra i due corpi a contatto si interpongono particelle molto pi dure che possono asportare particelle da entrambi i materiali e usura adesiva adhesive wear che il risultato di microgiunzioni a freddo tra le due superfici e l indebolimento per deformazione plastica di una delle due parti La parte pi debole quindi aderisce a quella pi forte e viene trasportata via Questo meccanismo dipendente dalla forza di contatto quindi maggiore la forza pi le superfici sono suscettibili a questo tipo di usura Nel caso di materiali a comportamento fragile si pu avere usura abrasiva per frammentazione superficiale In ogni caso sullo stesso strato protettivo si possono avere entrambi i tipi di usura Nella pratica i principali meccanismi che provocano l usura in un connettore elettrico sono lo scivolamento reciproco delle due superfici di contatto durante l inserzione e l estrazione ed il fenomeno del fretting che si verifica durante il funzionamento del connettore al quale sar dedicato un intero paragrafo 30 Teoria della connessione elettrica La Figura 2 9 illustra i due meccanismi di usura citati precedentemente frenetic di usura A Adhesive 7 B
330. to con le tolleranze specificate di seguito Queste tolleranze comprendono anche gli errori di strumentazione 118 Analisi delle Normative Internazionali La tolleranza del segnale di controllo nel punto di riferimento deve essere 15 Invece la tolleranza del segnale di controllo in ciascun punto di verifica deve essere 25 fino a 500 Hz e 50 oltre 500 Hz Per le connessioni IDC come gi detto in precedenza prevista la prova di durata mediante scansioni alla quale si applicano le seguenti tolleranze sulla frequenza 0 05 Hz fino a 0 25 Hz 20 tra 0 25 Hz e 5 Hz 1 Hz tra 5 Hz e 50 Hz 2 oltre 50 Hz In genere se si utilizza un campione di piccole dimensioni o di massa piccola con una tavola vibrante di grandi dimensioni non sussiste alcun problema di tolleranza del segnale Derivazione del segnale di controllo Per ottenere il segnale di controllo sono disponibili parecchi metodi Se ad esempio specificato un segnale di controllo che la media di molti punti controllo multipunto cio ottenuto dalla media aritmetica dei valori di vibrazione dei vari punti di verifica un metodo consiste nell ottenere il segnale mediato elaborando le tensioni continue proporzionali ai livelli di accelerazione di picco in ciascun punto di verifica Se si utilizza la scansione temporale allo scopo di stabilire una sorveglianza periodica di ciascun punto di verifica conviene che la frequenza dell operazione di sorveglianza non
331. to al connettore e l altra a corsa fissa per il taglio e l inserimento dei terminali Il gruppo montato su supporto verticale fisso e il tutto chiuso da una protezione antinfortunistica L alimentazione pneumatica dei terminali pu essere destra o sinistra oppure entrambe Lo stacco dei terminali dalla bandella avviene meccanicamente ogni volta che il cilindro di inserimento avanza L inserimento pu essere singolo sx o dx due singoli sx dx un doppio sx o dx doppi dx e sx I due pallet portano uno staffaggio per il centraggio degli statori che si innestano sui mandrini motorizzati posti sul bancale della macchina Il corretto inserimento dei terminali avviene solo se i sensori di zero angolare arrivo carrello e protezione sono stati azionati I pallet sono dotati di vasca per contenimento dei cavi Qualsiasi anomalia della macchina visualizzata sul quadro comandi L avvio del ciclo dato dall operatore alla chiusura della protezione nella zona di carico Gli statori con i connettori montati e i fili posizionati nelle tasche sono caricati e scaricati manualmente dall operatore Gli sfridi dei fili e dei piolini tagliati sono raccolti in un apposito contenitore Il ciclo della macchina costituito dalle seguenti operazioni e carico manuale statore su dima di centraggio lo statore deve avere i cavetti e i fili di alimentazione gi posizionati all interno chiusura della protezione con consenso inizio ciclo tras
332. trati due tipi di terminali per l aggraffatura e due tipologie di aggraffatura diverse terminali per aggretatura rellata cas tormno cer nggrafiatura savata per lisclante e sanza a Tcen supporto per Naciaro o zenza a terminali per aggraffatura rollata b terminali per aggraffatura a F 7 y c esempio di aggraffatura d esempio di aggraffstura a F rollata Figura 2 21 Esempi di terminali e aggraffature di tipo diverso Per avere una buona qualit l aggraffatura deve rispettare tre parametri fondamentali la qualit della connessione elettrica la qualit della connessione meccanica e la resistenza alla corrosione Si vuole ora descrivere il processo meccanico che permette di realizzare un aggraffatura a F del cavo sul terminale tale processo illustrato in Figura 2 22 Ke b a Figura 2 22 Illustrazione schematica del processo di aggraffatura a F Come prima azione necessaria per il proseguimento del processo bisogna asportare preventivamente la guaina isolante del cavo elettrico in modo da avere i trefoli visibili pronti per essere aggraffati e inseriti nella sezione delle alette di supporto del terminale questo quanto si vede in Figura 2 22 a Successivamente per effetto dell azione meccanica le alette di supporto del terminale vengono fatte scorrere sulla parete del premirame fino alla loro chiusura Figura 2 21 b e c Infine i trefoli all interno delle alette v
333. trodi se erosi devono essere riaffilati La tensione applicabile deve avere un valore divisibile per 25 nel nostro caso si scelto 250 V la resistenza del circuito regolata in modo che la corrente del circuito sia nei limiti di tolleranza voluti Le gocce vanno lasciate cadere finch si produce un cedimento sotto forma di traccia oppure dopo la caduta di 50 gocce Si considera avvenuto un cedimento quando una corrente uguale o superiore a 0 5 A circola per almeno 2 s lungo un percorso conduttore formatosi sulla superficie del provino tra gli elettrodi oppure se il provino si brucia La prova si effettua su tre punti distinti del campione sufficientemente distanziati gli spruzzi provenienti da un punto di prova non devono contaminare le altre zone da provare o in mancanza di spazio su tre campioni distinti Se il supporto metallico collegandolo al circuito di prova si pu indicare quando per erosione si produce la perforazione del provino Lo scopo della prova di resistenza alle correnti superficiali quello di determinare la tenuta alla traccia e l erosione dei campioni Per quanto riguarda la tenuta non devono prodursi scariche superficiali o perforazioni del materiale tra gli elettrodi prima che siano cadute 50 gocce Per le Prove di Tipo i test si effettuano su 5 punti campioni diversi L erosione va misurata invece sui provini che sopportano 50 gocce alla tensione specificata I provini sui quali non si verificata f
334. ttomultipli o multipli di 24 h Lo standard Tyco 109 24 indica un tempo di esposizione pari a 96 ore La nebulizzazione della soluzione non deve mai essere interrotta durante la prova L apertura della camera di prova permessa per brevi periodi per consentire l esame visivo delle provette e per permettere il rifornimento della soluzione salina quando questo non pu essere effettuato dall esterno in modo continuo Anche al termine della prova di corrosione in nebbia salina prevista la fase di pulitura delle provette Al termine della prova infatti i campioni devono essere lasciati asciugare per un periodo da 30 minuti a 1 ora Di seguito opportuno sciacquare gli stessi o immergerli in acqua corrente pulita a temperatura non maggiore di 35 C quindi farli essiccare con un getto di aria compressa A seconda dei requisiti richiesti possono essere applicati numerosi criteri di applicazione nel nostro caso questi ultimi sono due e aspetto dopo la prova e aspetto dopo rimozione dei prodotti di corrosione superficiali Dopo la prova sui campioni non devono apparire focolai di ossido sono tollerate sugli spigoli tracce di ossido purch asportabili per sfregamento con un panno asciutto Prima e dopo la prova i campioni devono essere sottoposti alle prove definite nelle relative specifiche 4 6 6 Prove di vita in temperatura e di aumento di temperatura La prova di vita in temperatura definita dalla specifica tecnica ST 0410 di INAR
335. ttrica e la durezza H del materiale meno duro F A H 2 7 L espressione 2 7 conduce ad una considerazione molto importante la reale area di contatto meccanico indipendente dall area di contatto nominale tra le superfici essa dipende solamente da due parametri uno la durezza dei materiali in esame mentre l altro la forza normale di carico cui l interfaccia elettrica sottoposta Supponendo che il numero degli a spots sia sufficientemente elevato e distribuito all interno di un raggio di Holm a allora i dati della Tabella 2 3 dicono che la resistenza di costrizione pu essere approssimata come R 2 8 ze 20 19 Teoria della connessione elettrica L area di contatto meccanico immediatamente calcolata come A n 1 0 dove 7 un coefficiente praticamente uguale all unita per superfici pulite Ragionando quindi sull espressione 2 7 e sulla 2 8 si ottiene che la resistenza di costrizione definita dalla formula seguente 2 9 2 1 2 Resistenza di film Come gia detto in precedenza la resistenza di contatto deve tener conto anche del contributo della resistenza di film detta anche resistenza dello strato contaminato associata alla presenza di pellicole isolanti che si formano sulla superficie del contatto Eccetto per le superfici create in vuoto perfetto tutte le superfici sono contaminate da film superficiali Questi film possono essere strati di ossido o solfuri contaminanti ambientali lubrifi
336. udi di Padova Tesi di Laurea Specialistica Settembre 2009 G Marchesi Materiali per l Ingegneria Elettrica Libreria Progetto Padova 1999 Parametri fondamentali della fisica dei connettori Universit di Trento www ing unitn it P van Dijk Critical aspects of electrical connector Proc ICEC Conf 2002 P van Dijk Contact spots Proc ICEC Conf 2000 R S Timsit The potential distribution in a constricted cylinder J Phys D 1977 H Aichi N Tahara Analysis on the constriction resistance of the electric contact by the contact model using the electrolyte bath Proc ICEC Conf 1994 M Nakamura Constriction resistance of conducting spots by the boundary element method IEEE Trans Comp Hybrids Manufacture Tech 1993 J A Greenwood Constriction resistance and the real area of contact Brit J Appl Physics 1996 M Nakamura I Minowa M Kanno Conductance of a contact interface depending on the location and distribution of conducting spots Proc ICEC Conf 1986 M Nakamura I Minowa Film resistance and constriction effect of current in a contact interface IEEE Trans Comp Hybrids Manufacture Tech 1989 J B P Williamson J A Greenwood The constriction resistance between electroplated surfaces Pergamon Press Oxford 1989 G Horn Test method for cleanliness of technical contact surfaces by an automatic measurement device for con
337. uminio Resistenza mQ max Corrente di prova A Resistenza m max Corrente di prova A 17 1 4 22 0 2 9 15 0 18 1 8 20 0 3 6 13 5 19 2 2 18 0 4 4 12 0 20 2 7 16 0 5 5 11 0 21 3 5 14 0 7 0 9 5 22 4 3 12 5 8 6 8 5 23 4 6 11 0 9 1 7 5 24 5 7 9 5 11 4 6 5 25 7 2 8 0 15 9 5 5 26 9 1 7 5 18 2 5 0 27 10 0 6 0 20 0 4 0 28 14 4 5 0 28 9 3 5 29 18 0 4 5 30 23 0 3 5 Tabella 4 8 Valori per la prova di carico di corrente ciclico connettori RS 129 Analisi delle Normative Internazionali Oltre alla prova di carico elettrico ciclo gli standard VDE prescrivono anche una prova di sovraccarico elettrico Questa prova consiste semplicemente nel sottoporre i connettori per un periodo non inferiore ai 45 minuti ad una sovracorrente pari a 1 3 volte la corrente nominale Al termine della prova ciascun connettore non deve presentare danni tali da pregiudicare i requisiti di prestazione necessari per il suo corretto funzionamento 4 5 5 Carico elettrico e temperatura La prova di carico elettrico e temperatura identica sia per le connessioni IDC accessibili che per le connessioni IDC non accessibili Questa prova deve essere effettuata in accordo con la Prova 9b Carico elettrico e temperatura della Pubblicazione EC 512 5 Lo scopo della prova quello di definire un metodo normalizzato per valutare l attitudine di un componente elettromeccanico a sopportare temperature elevate sotto carico elettrico L e
338. urnlshing wear va EF Figura 2 9 Schematica illustrazione delle asperit in contatto in un interfaccia elettrica Tutti i tipi di usura sono descritti dall equazione di Archard in cui V il volume dei frammenti di usura cio il volume di metallo che si staccato dall interfaccia durante un singolo evento di spostamento k il coefficiente di usura F il carico applicato nel caso dei connettori elettrici la forza di contatto L la lunghezza del movimento durante l evento di usura e H la durezza del metallo in contatto L equazione di Archard riportata di seguito V eee 2 34 H I parametri F L H che sono presenti nell equazione possono essere considerati noti La forza di contatto F infatti un parametro progettuale L la lunghezza di ingaggio durante l accoppiamento del terminale elettrico o l ampiezza delle oscillazioni durante i movimenti di fretting a seconda dei diversi casi Mentre la lunghezza di ingaggio del terminale un parametro di progetto quindi noto a priori l ampiezza delle oscillazioni di fretting dipende da molte variabili e pertanto non pu essere nota La durezza H presente nell espressione la durezza intrinseca dei metalli se i due elementi in contatto sono dello stesso materiale se invece si hanno due metalli differenti in contatto H sar una durezza composita Un parametro da trattare in maniera pi approfondita il volume V Ci che interessa nello studio dell
339. usura dei terminali la perdita di spessore delle pellicole di rivestimento conduttive durante ogni azione di movimento del contatto Si pu quindi ricavare V dal prodotto A t dove A la superficie dell interfaccia di contatto e t lo spessore del materiale rimosso che dipende dalla geometria del contatto Rimane da analizzare adesso il parametro k che una variabile dipendente da molteplici parametri quali la forza di contatto F la durezza H la geometria di contatto la rugosit della superficie e lo stato di lubrificazione delle superfici in contatto Tuttavia per i connettori che non presentano lubrificazione iniziale si pu dire che il grado di lubrificazione superficiale dipende fortemente dall ambiente in cui il connettore si trova a lavorare Il parametro pi rilevante rimane anche in questo caso la forza normale di contatto Sempre analizzando il parametro k possiamo affermare che un cambio nei processi di usura ovvero nel passaggio da un meccanismo di usura abrasiva ad un meccanismo di usura adesiva si riscontra un significativo aumento di questo coefficiente Tale aumento non avverr in modo continuo infatti oltre un certo limite di forza di contatto l aumento sar molto evidente essendo tale forza strettamente legata al meccanismo di usura adesiva Si torna quindi a dover riflettere sul necessario compromesso per la scelta della forza di contatto opportuna che sia in grado di conciliare i vari aspetti in gioco e quindi
340. va concorda parzialmente con la norma EN 60335 Per la preparazione dei campioni necessario inserire nei connettori i relativi terminali aggraffati al corrispondente cavo Successivamente si stabilizzano per quattro ore i campioni ad una temperatura di 23 5 C Si sottopongono quindi i connettori al trattamento igroscopico in camera climatica regolata alla temperatura di 23 2 C e contenente aria con umidit relativa del 93 2 per la durata di 48 ore Immediatamente dopo il trattamento igroscopico va eseguita la prova della rigidit dielettrica citata precedentemente 150 Analisi delle Normative Internazionali 4 7 3 Prove di infiammabilit Le prove di infiammabilita sono fondamentali per 1 componenti in materiale plastico La specifica tecnica INARCA ST 0003 indica sostanzialmente due test da effettuare la prova di resistenza al filo incandescente e la prova di fiamma con ago Entrambe le prove saranno trattate di seguito Resistenza al filo incandescente Questa prova concorda con la norma CEI EN 60695 2 1 e la CEI EN 60335 1 Allegato K Le parti in materiale plastico che tengono a posto parti sotto tensione possono in condizioni di guasto o sovraccarico raggiungere una temperatura tale da essere influenzate in modo eccessivo od in modo tale da incendiare parti ad esse vicine La prova del filo incandescente simula le sollecitazioni termiche che possono essere prodotte da tali sorgenti di calore o dalla presenza acc
341. va prescritta espressa in Volt in corrispondenza della quale un materiale sopporta 50 gocce senza formazione di traccia e indice di tenuta alla traccia PTI valore numerico della massima tensione di prova espressa in Volt in corrispondenza della quale un materiale sopporta 50 gocce senza formazione di traccia La prova necessita una preparazione accurata dei campioni Pu essere utilizzata ogni parte piana del provino purch di dimensioni tali da non permettere al liquido di scorrere sui bordi dello stesso Sono raccomandate superfici piane di dimensioni non inferiori a 15x15 mm In alcuni casi per ottenere una superficie piana necessario eseguire operazioni di molatura tale operazione deve essere riportata nel rapporto di prova Sempre nel rapporto di prova deve essere indicato anche quando la superficie del provino rigata Le rigature aumentano la dispersione dei risultati di prova ed per questo che quando possibile la prova va eseguita in zone esenti da rigature I valori di prova ottenuti su provini con spessore minore di 3 mm possono essere influenzati dalla natura del supporto che potrebbe asportare rapidamente calore e modificare il CTI In tali casi quindi necessario sovrapporre due o pi provini L apparecchiatura di prova costituita essenzialmente dagli elettrodi di platino i quali permettono di applicare la tensione desiderata al componente da testare Gli elettrodi devono avere le dimensioni riportate in Fi
342. ve come curva di base In ogni caso almeno tre punti della curva di base devono essere stabiliti La curva di base della portata di corrente mostrata in Figura 4 16 Corrente Current Limite superiore di temperatura Upper limit of temperature bz b h Temperatura ambiente Ambient temperature t Figura 4 16 Costruzione della curva di base della portata di corrente Il limite superiore di temperatura permesso dei materiali utilizzati tracciato come una linea verticale sul diagramma di Figura 4 16 con la corrente in ordinata e la temperatura in ascissa I punti che formano la curva base vengono rilevati facendo incontrare i valori di corrente ed i relativi valori medi di sovratemperatura 4t individuati partendo dalla verticale Tz verso sinistra AI fine di tener conto degli errori introdotti dalle apparecchiature di misurazione della temperatura e delle variazioni nei campioni si traccia una curva di correzione nella quale i valori di corrente sono ridotti del 20 La curva di correzione rappresenta la curva definitiva della corrente limite Poich essa non fornisce la corrente massima permessa in funzione della temperatura ambiente essa rappresenta effettivamente la curva di riduzione della portata Derating Curve richiesta La curva di riduzione della portata viene ricavata dalla curva di base della portata di corrente Facendo riferimento alla Figura 4 16 abbiamo che l aumento di temperatura 4t valore med
343. ve essere ricavata dalla misura della caduta di tensione e della corrente metodo millivoltmetrico Le resistenze di contatto rappresentano anche degli elementi anomali cio hanno un comportamento non lineare in funzione della corrente perci opportuno porre la connessione voltmetrica a valle del contatto La tensione di prova non deve superare i 20 mV in corrente continua o la tensione di picco in corrente alternata per impedire il danneggiamento di eventuali pellicole isolanti sui contatti La corrente di prova invece non deve essere superiore a 100 mA sia in corrente continua che in corrente alternata Le misure di resistenza devono essere effettuate nel pi breve tempo possibile al fine di non riscaldare eccessivamente il campione durante la prova Per le misure in corrente continua un ciclo di misura comporta l applicazione della tensione la misura con la corrente diretta in un senso la misura con la corrente diretta in senso opposto e la sconnessione della sorgente di tensione Per le misure in corrente alternata un ciclo di misura comporta l applicazione della tensione l esecuzione della misura e la sconnessione della sorgente di tensione Se non diversamente specificato il o i contatti realizzati non dovrebbero essere disturbati tra la fine della prova precedente e l applicazione della tensione di questa prova 123 Analisi delle Normative Internazionali I valori della resistenza di contatto non devono superare
344. ve risultare visibile alla fine della prova Le misure della resistenza di contatto devono rispettare i requisiti riportati in Tabella 4 13 139 Analisi delle Normative Internazionali Sezione filo Prova di vita in temperatura AWG Caldo umido Cambi rapidi di temperatura Rame Alluminio Variazione massima della resistenza MO 17 1 1 2 2 18 1 4 2 8 19 1 7 3 4 20 2 1 4 2 21 2 7 5 4 22 3 3 6 6 23 3 5 7 0 24 4 4 8 8 25 5 5 12 2 26 7 0 14 0 27 dat 15 4 28 11 1 22 2 29 13 8 30 17 7 Tabella 4 13 Valori della variazione di resistenza di contatto ammissibile nelle prove di caldo umido cambi rapidi di temperatura e prova di vita in temperatura 4 6 2 Sequenza climatica Per le connessioni IDC la prova di sequenza climatica deve essere effettuata secondo la Prova Ila Sequenza climatica della Pubblicazione IEC 512 6 1 Lo scopo di questa norma IEC quello di definire un metodo di prova normalizzato per valutare attitudine di un componente ad essere utilizzato o immagazzinato in definiti ambienti che pu incontrare durante l impiego usuale Per disporre di una sequenza di prove climatiche destinata in primo luogo ai componenti le prove di freddo caldo secco bassa pressione atmosferica quando richiesto e caldo umido ciclico vengono considerate reciprocamente dipendenti e la loro sequenza viene chiamata appunto sequenza climatica L ord
345. vece deve essere garantita dalla forza di contatto la quale permette l aderenza tra le due superfici La forza di contatto influisce sui valori della resistenza di contatto e sulla forza di inserzione la quale una forza generalmente parallela al contatto tranne per contatti striscianti e a tulipano che si oppone all inserimento e al disinserimento tale forza deve garantire la separabilit e la durabilit della connessione 2 1 Definizione della resistenza di contatto La corrente elettrica che attraversa l interfaccia di contatto costretta a passare solamente attraverso punti discreti della superficie che sono gli a spots di effettivo contatto tra le due superfici Nel passaggio attraverso questi punti le linee di flusso della corrente vengono inevitabilmente distorte e tendono ad addensarsi proprio in corrispondenza degli a spots causando un aumento della resistenza elettrica vedi Figura 2 2 La resistenza elettrica R associata a tale fenomeno viene detta resistenza di costrizione tuttavia essa non la sola da tenere in considerazione per valutare la resistenza effettiva di contatto infatti le superfici di entrambi i corpi sono spesso rivestite da strati contaminati od ossidi i quali forniscono un contributo non trascurabile alla resistenza globale di contatto La resistenza elettrica Ry associata a tale fenomeno viene detta resistenza di film Ne consegue che l effettiva resistenza di contatto R data dalla som
346. za elettrica ai capi di una coppia di contatti collegati o di un contatto singolo con uno strumento di misura Naturalmente oltre che in queste due norme IEC la misura della resistenza di contatto descritta dettagliatamente anche negli standard Tyco VDE e UL Di seguito verranno spiegati nel dettaglio i due metodi di prova da utilizzare In entrambi i metodi di misura la resistenza di contatto viene normalmente ricavata dalla caduta di tensione misurata tra le zone previste per la connessione del cablaggio ai contatti Il contatto non deve essere manovrato mentre la tensione di misura viene applicata Durante le misure devono essere prese le adeguate precauzioni per evitare che pressioni anomale vengano esercitate sui contatti sottoposti alla prova e per evitare movimenti dei cavi in prova Nel caso che la connessione da provare sia non accessibile la resistenza del cavo o del filo usato deve essere sottratta dal valore misurato il valore corretto deve essere ovviamente registrato Metodo millivoltmetrico Le misure per determinare la resistenza di contatto di una connessione IDC possono essere effettuate con corrente continua o corrente alternata Per le misure in corrente alternata la frequenza non deve essere superiore a 2 KHz In caso di controversia valgono le misure effettuate in corrente continua La precisione dell apparecchio utilizzato per la misura deve essere tale che l errore totale non superi 1 1 La resistenza di contatto de
347. zzano stagno e leghe stagno piombo Tuttavia in seguito alla formulazione di norme internazionali che limitano la presenza del piombo nei terminali e in qualsiasi parte di un dispositivo l utilizzo di leghe stagno piombo stato quasi completamente abbandonato Ne consegue da quanto detto che i rivestimenti principalmente sono realizzati con metalli preziosi sulla superficie di accoppiamento disaccoppiamento mentre sulla parte dei collegamenti fissi i rivestimenti vengono realizzati con stagno e leghe di stagno In Figura 2 17 e Figura 2 18 sono riportate rispettivamente due illustrazioni di rivestimento duro e di rivestimento duttile Sottostrato duro Rivestimento duro o metallo base che non ossida Forza normale Mi leghe di rame di contatto Metallo base Figura 2 17 Rivestimento superficiale duro Rivestimento a ape duttile uro e fragile Forza normale Sn Sn Pb di contatto Metallo base Figura 2 18 Rivestimento superficiale duttile 40 Teoria della connessione elettrica Di seguito saranno riportati i pi conosciuti materiali di rivestimento superficiale nell ambito delle connessioni elettriche Oro duro L oro un metallo nobile che ha una elevata resistenza all ossidazione e all attacco di solfati Nel suo stato puro ha un basso punto di fusione ed suscettibile all usura in particolar modo adesiva e all erosione La durezza pu essere aumentata per alligazione con rame argento pal
348. zzi per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 60 insiemi di pezzi per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova la Esame della dimensione e della massa 4 3 4 Prova 1b Preparazione dei campioni Esame generale dei terminali IDC e dei fili 80 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 2x80 campioni per terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili adatti per una gamma di fili in tutti i casi 60 campioni per terminali IDC riutilizzabili in aggiunta se applicabile Esame a vista 4 3 4 Prova la Terminali IDC riutilizzabili e non riutilizzabili in tutti i casi 80 campioni o 2x80 campioni secondo il caso 20 campioni o 2x20 campioni secondo il caso 20 campioni o 2x20 campioni secondo il caso Prove 20 campioni o 2x20 campioni secondo il caso Terminali IDC riutilizzabili in aggiunta 60 campioni Connessioni e sconnessioni ripetute 4 4 5 Gruppo A Gruppo B Gruppo C Gruppo D Gruppo A Gruppo C Gruppo D Forza di estrazione trasversale 44 1 Resistenza di contatto 4 5 2 Piegatura del filo 4 4 3 Carico elettrico e temperatura 4 5 5 Resistenza di contatto 4 5 2 Resistenza di contatto 4 5 2 Vibrazione e perturbazione di contatto 4 4 4 e 4 5 1 Cambi rapidi di temperatura 4 6 3 Sequenza climatica 4 6

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