CONECTORES PERFORACION DE AISLAMIENTO

PARA REDES DE DISTRIBUCION DE BAJA TENSION

ENERO 2004

Descripción General. La Figura No. 1 muestra una versión de un conector tipo Perforación de Aislamiento (IPC). En un IPC ambos conductores aislados Principal y la Derivación son penetrados por los dientes de las cuchillas metálicas estableciéndose el contacto eléctrico requerido entre los dos conductores. El conector consiste en dos cuerpos, (A), termoplásticos de Poliamida PA 6-6 50% GF, en los cuales las cuchillas metálicas, (B), están embebidas. Las cuchillas metálicas pueden ser de Aleación de Aluminio o Cobre Estañado. Las cuchillas vienen cubiertas de un material Elastomèrico multibase G70, (C), rellenos de un compuesto sellante siliconado asegurando la hermeticidad del área de contacto eléctrico. Estos sellos Elastomèrico permiten que el conector sea entregado en posición abierta listo para instalarse. Los dos cuerpos plásticos (A) son atravesados por una tornillo pasante, (D), protegido contra la corrosión. Al tornillo le es ensamblado una cabeza fusible, (E), para controlar el par de apriete durante la instalación. El IPC es suministrado con un Capuchón, (F), el cual le es colocado al extremo del conductor de derivación para asegurar la hermeticidad, previniendo el ingreso de humedad por este extremo. Los IPC son diseñados para operar con contactos eléctricos herméticamente sellados para prevenir el ingreso de la humedad. Después de instalados el aislamiento perforado del cable presiona sobre los lados de las cuchillas de conector con suficiente fuerza, impidiendo el ingreso de humedad y contaminantes atmosféricos a través de las perforaciones. La forma y número de dientes en las cuchillas son diseñados para optimizar el agarre de los conductores. Una conexión no es aceptada cuando el diente exterior de la cuchilla no entra en contacto con el conductor, o cuando los dientes perforan las capas internas del conductor cableado. 1

El contacto de los dientes con las capas internas del conductor, deforma la sección transversal del conductor reduciendo la hermeticidad de la conexión. El tamaño del conector debe ser consistente con el diámetro del conductor para asegurar una optima conexión eléctrica. En cada conector viene identificado el rango de conexión tanto como para el cable principal como para la derivación. Principio de Funcionamiento. En los conectores Perforación de Aislamiento, de apriete simultaneo, la conexión eléctrica entre los conductores principal y de derivación se lleva a cabo sin necesidad de retirar el aislamiento o pelar el cable, como tradicionalmente se hace en los otros tipos de conectores, y de ahí deriva su nombre. En la siguientes gráficas se muestra la disposición Cables-Conector.

Fig. No 1 Diagrama esquemático de IPC

E

D

A

B

B

A

CF

Una vez alineado los conductores con el eje del conector, se aprieta el tornillo pasante desde la cabeza fusible mediante un Ratchet. Los dientes de la cuchilla perforan el aislamiento de los conductores estableciendo el contacto eléctrico. Cuando se ha perforado totalmente el aislamiento, los dientes de la cuchilla hacen una indentaciòn profunda en la capa externa del conductor, lo que proporciona un excelente contacto eléctrico. Al quebrarse la cabeza fusible se alcanza el par de apriete nominal, garantizándose la confiabilidad de la conexión. 2

Pruebas Generales. Los conectores de Tyco Electronics, cumplen la Norma Francesa NFC 33-020, la cual es una de las mas rigurosas en la evaluación de este tipo de conectores, a baja temperatura, su hermeticidad, la rigidez dieléctrica y el envejecimiento climático y eléctrico. Las pruebas de Envejecimiento Eléctrico son llevadas a cabo en las formas descritas en la NFC 33-020. En esta prueba, a los conectores IPC tipo A y B, se les hace circular una corriente AC a través de un lazo que contiene 4 conectores y un conductor de referencia, sometiendo este lazo a ciclos de Calentamiento / Enfriamiento de acuerdo con la NFC 33-020. La magnitud de la corriente es seleccionada para calentar el conductor de referencia hasta 120°C a partir de la temperatura ambiente.

Configuración del lazo. Prueba de Ciclado Térmico. (Envejecimiento Eléctrico)

La temperatura del conductor de referencia es controlada para mantener esa temperatura durante 15 minutos, entonces el lazo es enfriado artificialmente a temperatura ambiente y mantenida su temperatura durante 45 minutos. El ciclo Calentamiento / Enfriamiento es repetido 200 veces. El requerimiento de la norma NFC es que la temperatura del conector sea todas las veces menor o igual a la temperatura del conductor de referencia. Adicionalmente la resistencia del acople Ra (Resistencia de contacto del IPC mas la resistencia de la porción de conductor donde se toman las medidas voltaje), después de enfriar debe ser menor que la resistencia del conductor de referencia.

Cuchilla de Contacto

Conductor Principal Conductor

Derivación

Cabeza Fusible

Perfora el aislamiento

Cabeza Fusible

Contacto Eléctrico

Líneas de corriente

Ld

Ld

LrRa (ς)

Conductor de Referencia Ra Resistencia de Acople

Conector IPC

Esta resistencia de acople, no debe variar mas de un 5% del valor inicial al comenzar la prueba, al valor final del ciclo 175. En los conectores clasificados tipo A, es decir aquellos en que la sección de ambos cable, principal y derivación, en la conexión es mayor a 25 mm2 la prueba es modificada como sigue: El lazo a prueba es calentado eléctricamente a través de la corriente AC, durante 50 ciclos. Enseguida los conectores son sometidos 4 veces a una sobrecarga, que consiste en hacer pasar una corriente de 100 Amp./mm2 durante un segundo a través del lazo. La norma especifica que la temperatura del conector medida en el 50avo ciclo (Antes de la sobrecarga), no diferirá mas de 10°C de la temperatura medida en el ciclo 75. Adicionalmente la máxima temperatura en el conector medida al final del ciclo 175, no diferirá mas de 10°C de la medida en el ciclo 75. El requisito para la variación de la resistencia de contacto es el mismo descrito anteriormente. En las pruebas secuenciales, primero se determina de Rigidez Dieléctrica y la Hermeticidad del conector. El conector instalado es inmerso bajo 30 cm en agua durante 30 minutos, luego se le aplica un voltaje de 6 KV durante un minuto (1KV/sg), no se debe presentar rotura de del dieléctrico y la corriente de fuga será menor a 10 mA. Fig. No. 2 Tanque con agua para pruebas de

Rigidez Dieléctrica y Hermeticidad. Enseguida a los conectores que pasan la prueba de rigidez dieléctrica, son sometidos a la prueba de Envejecimiento Climático, en la cual los conectores son expuestos durante 6 ciclos, cada uno de duración una semana, a radiación ultravioleta a una temperatura entre 55°C y 70°C y con una humedad relativa entre 30% y 60%.

HR = Humedad Relativa

Ciclo de Envejecimiento Climático

En el mismo ciclo los conectores son sometidos a un choque térmico de -25°C a 55°C con luz ordinaria cada fin de semana con una humedad relativa mayor a 95%.

Cámara de Envejecimiento Climático. Después de 6 semanas o ciclos de envejecimiento artificial, la norma requiere que los conectores sean puestos bajo una capa de 30cm de esferas de plomo de diámetro entre 1.3 y 1.7 mm y se aplique una tensión de 6KV durante un minuto, entre el cable y las esferas. La Norma estipula que no se debe presentar rotura del dieléctrico.

3

Vac

IPC30 cm

71H 23H23H

HR<= 30%

HR= 60%

HR<= 30%

72 96 120 126,5

UV

70

55

- 25

0

144 149,5 168

17,5H 17,5H

HR >= 95%

1H

ROCIO DE AGUA

T (Horas)

Los conectores que pasan esta prueba son sometidos nuevamente a la prueba de hermeticidad final, sumergiendo el conector durante 30 minutos bajo 30 cm de agua y aplicándoles 1KV durante un minuto, verificando que no haya rotura del dieléctrico. Fig. No. 3 Tanque con esferas de plomo para

pruebas de Rigidez Dieléctrica. Pruebas Mecánicas. El desempeño mecánico sobre los conductores, consiste en medir la influencia del par de apriete sobre los cables y el conector, la rotura de la cabeza fusible y la continuidad eléctrica. El montaje se lleva a cabo de acuerdo con lo estipulado en la Norma NFC. Se verifica que se presente continuidad eléctrica entre el conductor principal y el de derivación al 70% del par mínimo de apriete. Una vez instalados los conectores, los cables (Principal y derivación) son sometidos a esfuerzo de tracción de acuerdo con su carga de rotura y a lo especificado en la norma, ejemplo para un neutro 70 mm2 se aplica una fuerza de 19500 N o para un conductor de fase 70mm2 500 N. Se verifica que no se presente daño severo sobre los alambres durante la aplicación del conector.

Banco de pruebas Mecánicas.

Para evaluar el desempeño mecánico del conector y el tornillo, se aprieta este superando el punto de rotura de la cabeza fusible hasta llegar 1.5 veces el par de apriete máximo. La rotura de la cabeza fusible debe estar dentro del rango especificado, y a 1.5 veces el par máximo no deberá presentar rotura el conector y ninguno de sus componentes.

Ciclo de Corrosión.

Las Pruebas de Corrosión son llevadas a cabo de acuerdo con lo especificado en la NFC 33003 y consisten en 4 ciclos de 14 días. Durante estos ciclos los conectores son sometidos secuencialmente a la cámara de niebla salina y cámara de gas (SO2) con humedad. Una vez terminada la prueba de corrosión, se verifica que el torque o par de aflojamiento sea menor o igual al máximo par de operación de los conectores.

Cámara de Niebla Salina y SO2

Vac

30 cm

0h 168h 336h

16h 8h

Cámara de Niebla Salina Ambiente

Cámara de SO2

4

USOS Los conectores perforación de aislamiento IPC, son usados únicamente en Derivaciones, es decir no pueden estar sometidos a esfuerzos mecánicos de tracción mas allá de los indicados por la Normas de fabricación.

ALIMENTACION DE USUARIOS

DIRECTAMENTE

CRUCES ENTRE CABLES

CONEXIÓN A TIERRA DE LA RED

ALIMENTACION DE CAJA DE

DISTRIBUCION DE ACOMETIDAS

PUENTES ENTRE CABLES

ALIMENTACION DE LUMINARIAS

5

SELECCION DE LOS CONECTORES Y CAPACIDADES DE CORRIENTE

Rango de Aplicación Capacidad de Par de Apriete

Referencia Principal Derivación Corriente (Amp.) (1) Nm. KZ4-150 50-150 mm2 50-150 mm2 447 22 KZ3-95 25-95 mm2 25-95 mm2 377 18 KZ2-150NR 50-150 mm2 6-35 mm2 200 12 KZ2-95 16-95 mm2 4-35 mm2 200 12 JZ2-95 16-95 mm2 4-35 mm2 200 10 KZ EP 16-95 mm2 1.5-10 mm2 86 7

(1) Para Cables Triplex XLPE 90°C, Temperatura Ambiente 25°C, No Sol, Velocidad del Viento 6m/sg.

1

2

3

4

PASO 1: Seleccione el conector de acuerdo con el calibre de los cables principal y derivación. Inserte el conductor de DERIVACION totalmente en el capuchón, como se muestra en el paso 1.

PASO 2: Posicione el conector sobre el conductor principal, verificando que el conector este alineado con los ejes de los cables principal y derivación. Apriete con la mano el tornillo hasta que el conjunto cables y conectores este ajustado, y se sostenga.

PASO 3: Con un Ratchet de 13 o 7 mm, de acuerdo con la cabeza del tornillo, apriete el tornillo, verificando que se haga desde la CABEZA FUSIBLE. Use copa de 7 mm para el conector KZ EP, y 13 mm para las demás referencias.

PASO 4: La instalación termina cuando la cabeza fusible del tornillo se quiebra, como se muestra en el paso 4.

INSTRUCCIONES DE INSTALACION

6

Capacidad de Corriente

Cables Triplex Aislamiento XLPE 90°C, Neutro Aislado.

Temperatura ambiente 25°C Temperatura ambiente 40°C

AWG mm2. Espesor de aislamiento mm

Sol No Viento

No Sol No Viento

Sol Viento

No Sol Viento

Sol No Viento

No Sol No Viento

Sol Viento

No Sol Viento

6 13.30 1.14 70 80 100 125 60 70 85 95 4 21.15 1.14 95 110 130 145 80 95 115 125 2 33.62 1.14 130 150 175 190 105 130 150 170

1/0 53.49 1.52 175 210 235 255 145 185 200 230 2/0 67.43 1.52 205 245 270 300 170 215 230 265 3/0 85.01 1,52 240 285 310 345 200 250 255 305 4/0 107.20 1,52 280 335 360 405 230 295 310 355

Capacidad de Corriente

Cables Cuadruplex Aislamiento XLPE 90°C, Neutro Aislado.

Temperatura ambiente 25°C Temperatura ambiente 40°C AWG mm2. Espesor de

aislamiento mm Sol

No Viento No Sol

No Viento Sol

Viento No Sol Viento

Sol No Viento

No Sol No Viento

Sol Viento

No Sol Viento

6 13.30 1.14 65 75 90 100 55 70 75 85 4 21.15 1.14 90 105 120 130 75 90 100 115 2 33.62 1.14 120 140 160 175 100 125 135 155

1/0 53.49 1.52 165 195 210 235 135 175 180 210 2/0 67.43 1.52 195 230 245 275 160 205 210 245 3/0 85.01 1,52 225 270 285 320 185 235 240 280 4/0 107.20 1,52 265 315 325 370 215 275 260 325

Datos tomados de Catálogos de fabricantes de Cables. Consulte con su proveedor de Cables. 7

Tyco Electronics de Colombia Carrera 25 No. 68 - 42 Teléfono 57-1-2409396 Fax: 57-1-6600084 Bogotá, Colombia www.tycoelectronics.com