Quels sont les trois besoins de performances clés pour les connecteurs CVC/environnements difficiles ?

Par Jeff Shepard | 15 mai 2023

Les connecteurs sont des assemblages complexes dont les performances sont basées sur les interactions des matériaux avec des facteurs électriques, mécaniques et environnementaux. Des tests approfondis sont nécessaires pour garantir une performance correcte et de nombreuses normes de l'industrie ont été développées à cette fin.

Cette FAQ passe en revue 13 tests sur trois indicateurs de performance clés pour les connecteurs, y compris les considérations électriques, mécaniques et environnementales pour les connecteurs utilisés dans les systèmes de chauffage, de ventilation, de climatisation (CVC) et d'autres environnements difficiles. Certains aspects des tests de matériaux pour les connecteurs sont abordés dans la FAQ sur "Quelle est la différence entre les tests de flamme d'aiguille et de fil incandescent ?"

Les tests sont la pierre angulaire de la quantification des performances des connecteurs dans des environnements difficiles. Trois domaines clés sont :

Tests électriques : l'impact d'un courant élevé et d'une élévation de température pose des défis aux composants. Les tests doivent évaluer la résistance de l'isolation humide, le transport du courant, la tenue aux impulsions, la résistance de contact et d'autres facteurs.

Tests mécaniques : test de flexion, arrachement du conducteur, impact à froid, protection contre les contacts et résistance de contact de bas niveau sont quelques-unes des considérations mécaniques de base.

Tests d'environnement : degré de protection, vibrations, humidité, corrosion et chocs thermiques, y compris les tests de durée de vie hautement accélérés (HALT) et les tests d'écran de contrainte hautement accélérés (HASS).

Que les essais soient effectués en interne ou dans un laboratoire indépendant, les exigences de la norme ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'essais et d'étalonnage, doivent être respectées. L'accréditation est obligatoire pour les tests effectués dans le cadre de la conformité réglementaire. Le besoin d'accréditation s'applique à tous les types de tests, y compris électriques, mécaniques, environnementaux, etc.

Performances électriques Les tests de performances électriques sont un vaste domaine et peuvent inclure un large éventail de tests, dont quelques-uns sont décrits plus en détail ci-dessous. Les tests représentatifs comprennent :

La résistance de contact est une spécification de performance de base du connecteur. La résistivité apparente, ou résistance intrinsèque, décrit la résistance d'un matériau d'une taille et d'une surface données. La résistance de contact, quant à elle, décrit la résistance ressentie lorsque deux conducteurs entrent en contact (Figure 1 ). La norme CEI-60352-5 exige que les tests de résistance de contact soient effectués à l'aide de la méthode au niveau millivolt spécifiée par la norme CEI 60512-2-1. La résistance de contact est un phénomène complexe et est affectée par la constriction, la résistance du film et la relaxation des contraintes. La constriction décrit le rétrécissement de la vraie surface de contact lorsque deux matériaux se rencontrent. La résistance du film est la résistance créée par un matériau résistif indésirable (film) à la surface du contact. La déformation du contact peut se produire au fil du temps en modifiant la forme du contact en raison de la relaxation des contraintes.

La capacité de transport de courant doit être mesurée conformément à la norme CEI 60512‑5‑2. La capacité de transport de courant est limitée par les parties isolantes du boîtier du connecteur et les propriétés thermiques des matériaux de contact. Elle dépend de la température ambiante et de l'auto-échauffement des contacts. Les tests quantifient la capacité de charge en fonction de la température ambiante.

L'essai de tension de tenue aux chocs doit être effectué conformément à la CEI 60664-1. Il s'agit d'un test indirect pour vérifier que la conception a des lignes de fuite et des distances de dégagement suffisantes pour une utilisation en toute sécurité. L'amplitude de la tension d'essai est basée sur la surtension nominale du connecteur. Le test utilise trois surtensions (1,2/50 µs) par polarité. Pour réussir, il doit y avoir zéro étincelle.

Le test de résistance d'isolation humide tel que décrit par UL 1703 et UL 27 est un test important pour les connecteurs utilisés dans les applications extérieures comme certains systèmes HVAC et industriels. La norme exige que ces connecteurs soient capables de résister au vent et aux intempéries jusqu'à 25 ans. Les tests de résistance d'isolation humide fournissent une mesure quantitative des performances d'isolation. La réalisation du test dans une solution aqueuse encore conductrice permet d'identifier les modifications des jeux d'air et des lignes de fuite qui peuvent être causées par des fissures capillaires et d'autres sources difficiles à identifier.

Performances mécaniques Les tests de performances mécaniques sont un autre vaste domaine qui comprend une gamme de tests, dont quelques-uns sont discutés plus en détail ci-dessous. Les tests représentatifs comprennent :

L'essai d'arrachement du conducteur, conformément à la CEI 60998‑2‑1, applique une charge de traction spécifiée sur la borne pendant une minute et le conducteur doit être maintenu en position sans dommage. Ce test est effectué après le test de flexion (décrit ci-dessous) et est une exigence plus stricte.

Le test d'impact à froid tel que décrit dans UL 746C, 57/UL 1703, 30. Est effectué après stockage des connecteurs à tester à -35°C. Le test consiste à déposer un poids de test sur le connecteur avec une énergie d'impact définie. Ce test peut entraîner une modification des distances de fuite et de dégagement dans le connecteur testé. Par conséquent, un test des distances de fuite et de dégagement doit être effectué après le test de choc à froid.

L'essai de flexion, ou essai de rotation, est détaillé dans la CEI 60999‑1. Un conducteur est fixé à un connecteur fixé verticalement, et un poids de test déterminé par la section transversale du connecteur est fixé à l'extrémité opposée du conducteur. Le conducteur est acheminé à travers un trou circulaire de 37,5 mm dans un disque rotatif qui tourne 135 fois sur son axe horizontal (Figure 2 ). Après le test, le contact doit réussir le test d'arrachement CEI 60998-2-1.

Les tests de protection à l'épreuve des contacts conformément à la norme CEI 60529 garantissent que la conception du connecteur offre un haut niveau de sécurité contre les tensions sous tension aux techniciens lorsque l'équipement est en cours d'entretien ou de maintenance. Le test utilise une sonde ou une bille de test qui est placée sur chaque ouverture du connecteur avec une force spécifiée.

Performance environnementale Les tests de performance environnementale sont un domaine de test important pour les systèmes tels que le CVC ou les équipements industriels qui peuvent être utilisés à l'extérieur ou dans des environnements difficiles. Cinq de ces tests sont discutés plus en détail ci-dessous. Les tests représentatifs comprennent :

Le test de corrosion est défini dans la norme CEI 6988. Des connexions étanches au gaz sont nécessaires pour réussir ce test avec une faible résistance de contact et sans corrosion lorsqu'elles sont exposées au brouillard salin et à d'autres matériaux agressifs. Le test de Kesternich implique une exposition à une atmosphère d'oxyde de soufre à une température ambiante de +40°C. Après une période de séchage ultérieure, une inspection visuelle est effectuée et la résistance de contact est mesurée.

Le test de degré de protection conformément à la norme DIN 40050‑9/60529 mesure le niveau de protection (IP) du connecteur en testant ses performances lorsqu'il est exposé à l'eau, y compris l'immersion et les pulvérisations à haute pression, et les particules de différentes tailles, y compris la poussière fine .

Les tests d'humidité sont menés en combinaison avec d'autres tests de qualification, notamment l'accouplement et le désaccouplement, la résistance de circuit de bas niveau (LLCR) et la résistance d'isolement/tension de fonctionnement diélectrique (IR/DWV). Les tests d'humidité sont généralement effectués dans une chambre d'essai construite à cet effet (figure 3 ). Il expose le jeu de connecteurs accouplés à une plage variable de températures, de 25 à 65 °C, avec une plage d'humidité de 90 % à 98 % HR pendant 10 jours. Pour réussir le test d'humidité, le connecteur doit réussir les tests d'accouplement/désaccouplement, LLCR et IR/DWV après le cycle d'humidité et de température.

Le test de choc thermique défini dans la norme CEI 60512‑11‑4, test 11d est important pour les applications industrielles et les systèmes HVAC. Pour simuler des changements rapides de température, un test à deux chambres est souvent utilisé. Le connecteur à tester est déplacé entre deux chambres, l'une à la limite inférieure de température et l'autre à la limite supérieure de température, en quelques secondes, restant dans la seconde chambre pendant 45 minutes. Pour réussir le test, la fonctionnalité globale du connecteur doit être intacte.

Les tests de vibration incluent les vibrations harmoniques et sinusoïdales telles que définies dans la norme CEI 60068‑2‑6. Diverses combinaisons de vibrations sont appliquées au connecteur le long des trois axes pour simuler des forces oscillantes, pulsatoires ou rotatives. Les fréquences de vibration typiques vont de 10 à 2 000 Hz et sont appliquées successivement à raison d'une octave par minute. Pour réussir le test, la fonctionnalité du connecteur doit être intacte.

Résumé Les tests sont importants pour garantir le fonctionnement fiable et sûr des connecteurs dans des environnements difficiles et des applications telles que les systèmes HVAC. Les paramètres électriques, les spécifications mécaniques et la tolérance environnementale sont des facteurs clés dans les performances des connecteurs. Accréditation à la norme ISO/CEI 17025, qui détaille les exigences générales pour la compétence des laboratoires d'essais et d'étalonnage, et est une considération importante lorsque les essais sont effectués dans le cadre d'un programme de conformité réglementaire.

Les référencesISO/CEI 17025 Laboratoires d'essais et d'étalonnage, Organisation internationale de normalisation.Essais mécaniques pour connecteurs et boîtiers électroniques, Phoenix Contact.Tests en environnement sévère pour les connecteurs, Samtec.Comprendre la résistance de contact du connecteur, technologie ATL.