Скрутки, клеммники и WAGO
- воскресенье, 20 декабря 2020 г. в 00:30:03
https://habr.com/ru/post/533230/
В свете недавнего обсуждения возникла потребность провести измерения и получить численный ответ на вопрос: что лучше? WAGO, винтовые клеммы или скрутки меди с алюминием?
Под исследование попали:
Во всех случаях используется одножильный медный провод номинальным сечением 2,5 кв.мм и фактическим 2,3 кв.мм. Да, медь в провода частенько не докладывают (не буду указывать, как таких людей следует называть). Недостача выявлена как измерением диаметра, так и сопротивления провода.
Сечение 2,5 кв.мм выбрано, поскольку, исходя из надписей на корпусе WAGO, это единственное сечение поддерживаемое клеммой.
1,5 кв.мм — слишком тонкий — диаметр 1,4 мм. 4 кв.мм — слишком толстый — 2,3 мм. Такое ограничение дополнительно огорчает тем, что согласно таблице 1.3.4 ПУЭ, максимальный ток для двухжильного 2,5 кв.мм — 25 А, а клемма только на 20 А.
С алюминиевым проводом возникла проблема. Имеющаяся проволока сечением 6,1 кв.мм, не является эквивалентом меди 2,5 кв.мм по токовой нагрузке (таблицы 1.3.4 и 1.3.5 ПУЭ), что делает невозможным прямое сравнение. По этой причине результаты измерений не включены в итоговую таблицу. Но не страшно. В любом случае, целью опыта была проверка медных соединений, а алюминиевые скрутки добавлены в качестве шок-контента.
Клеммники ТВ используются двумя способами: сквозным — провода зажаты с разных сторон и совместным — оба провода под одной шайбой, но без непосредственного контакта.
Проще всего охарактеризовать качество электрического соединения его переходным сопротивлением. Для определения оного была собрана следующая «установка»:
Здесь виден, недостающий на первом фото, «полиэтиленовый» клеммник.
Сопротивление соединения определяется путём пропускания тока 2,5 А и измерения падения напряжения. Для подключения вольтметра на расстоянии 5 см от входов проводов в клеммники сделаны надрезы в изоляции. Далее в соответствии с законом Ома R=U/2,5.
Для сравнения выполнено измерение сопротивления целого провода длиной 12 см (между точками подключения вольтметра).
Для проверки поведения соединений в практических условиях, было измерено превышение температуры над окружающей средой после трёхчасового пребывания под током 15,5 А. Измерение проводилось термопарой прижатой к жиле провода в точке входа в клеммник. Поскольку у WAGO изоляция провода вставляется в специальные углубления — измерение проводилось внутри корпуса. Скрутка, для правдоподобности, была обмотана синей изолентой — измерение температуры проводилось под изолентой.
«Полиэтиленовый» клеммник появился после разборки установки и в опыт тоже не попал.
Схема установки:
Если внимательно посмотреть, то можно увидеть, что вся схема — одно короткое замыкание, включенное в розетку. Но низкое выходное напряжение (0,4 В) и паразитное сопротивление обмоток трансформаторов ограничивают ток до величин менее номинальных.
Практическая реализация схемы:
Обратите внимание на кучку горелых предохранителей.
Разница температур находится на границе разрешения термометра (1º) и мало зависит от сопротивления контактов. Последнее свидетельствует о том, что нагреваются в основном провода, а не места контактов. Похоже, что крупногабаритные клеммники (и скрутки) охлаждают место контакта.
При токе 15 А, существенной разницы между способами соединения нет.
Все экземпляры помещены на хранение в цветочный горшок (без земли) на балконе, где бывает не только сыро, но и мокро, суточный перепад температур около 30º, а годовой — 70º. Если через год не забуду, то исследую вопрос ослабления контакта со временем.
При ближайшем рассмотрении было обнаружено, что утверждение о поддержке только сечения 2,5 кв.мм не верно.
С учётом некоторых противоречий между надписями на корпусе ( «Cu 1.6/2⌀ 24-12AWG») и информацией на сайте , поддерживаемый диапазон составляет 0,2..2,5 (4?) кв.мм.
Указано два тока: 20 А по UL 1059 и 32 А по IEC 60664-1.
UL 1059 — стандарт на клеммники. Описана методика проверки на нагрев, позволяющая определить номинальный ток.
IEC (ГОСТ Р) 60664-1 — стандарт на изоляцию — не содержит указаний по определению номинального тока.
Провода спаяны на протяжении 25 мм. Без скрутки. Без непосредственного медного контакта.
Сопротивление 0,9 мОм, что меньше чем у целого провода.
- Энергия и элементы питания
В свете недавнего обсуждения возникла потребность провести измерения и получить численный ответ на вопрос: что лучше? WAGO, винтовые клеммы или скрутки меди с алюминием?
Образцы
Под исследование попали:
- клеммник ТВ-2504L 25 А (производитель не указан)
- клеммник ТВ-1504L 15 А (производитель не указан)
- WAGO 222 20 А (серый)
- WAGO 221 20 А (прозрачный)
- скрутка (чуть меньше 20 мм провода)
- «полиэтиленовый» клеммник 5 А (отсутствует на фотографии)
- целый провод
- скрутка меди с алюминием
- скрутка алюминия с алюминием
Во всех случаях используется одножильный медный провод номинальным сечением 2,5 кв.мм и фактическим 2,3 кв.мм. Да, медь в провода частенько не докладывают (не буду указывать, как таких людей следует называть). Недостача выявлена как измерением диаметра, так и сопротивления провода.
Сечение 2,5 кв.мм выбрано, поскольку, исходя из надписей на корпусе WAGO, это единственное сечение поддерживаемое клеммой.
1,5 кв.мм — слишком тонкий — диаметр 1,4 мм. 4 кв.мм — слишком толстый — 2,3 мм. Такое ограничение дополнительно огорчает тем, что согласно таблице 1.3.4 ПУЭ, максимальный ток для двухжильного 2,5 кв.мм — 25 А, а клемма только на 20 А.
С алюминиевым проводом возникла проблема. Имеющаяся проволока сечением 6,1 кв.мм, не является эквивалентом меди 2,5 кв.мм по токовой нагрузке (таблицы 1.3.4 и 1.3.5 ПУЭ), что делает невозможным прямое сравнение. По этой причине результаты измерений не включены в итоговую таблицу. Но не страшно. В любом случае, целью опыта была проверка медных соединений, а алюминиевые скрутки добавлены в качестве шок-контента.
Клеммники ТВ используются двумя способами: сквозным — провода зажаты с разных сторон и совместным — оба провода под одной шайбой, но без непосредственного контакта.
Сопротивление
Проще всего охарактеризовать качество электрического соединения его переходным сопротивлением. Для определения оного была собрана следующая «установка»:
Здесь виден, недостающий на первом фото, «полиэтиленовый» клеммник.
Сопротивление соединения определяется путём пропускания тока 2,5 А и измерения падения напряжения. Для подключения вольтметра на расстоянии 5 см от входов проводов в клеммники сделаны надрезы в изоляции. Далее в соответствии с законом Ома R=U/2,5.
Для сравнения выполнено измерение сопротивления целого провода длиной 12 см (между точками подключения вольтметра).
Нагрев
Для проверки поведения соединений в практических условиях, было измерено превышение температуры над окружающей средой после трёхчасового пребывания под током 15,5 А. Измерение проводилось термопарой прижатой к жиле провода в точке входа в клеммник. Поскольку у WAGO изоляция провода вставляется в специальные углубления — измерение проводилось внутри корпуса. Скрутка, для правдоподобности, была обмотана синей изолентой — измерение температуры проводилось под изолентой.
«Полиэтиленовый» клеммник появился после разборки установки и в опыт тоже не попал.
Схема установки:
Если внимательно посмотреть, то можно увидеть, что вся схема — одно короткое замыкание, включенное в розетку. Но низкое выходное напряжение (0,4 В) и паразитное сопротивление обмоток трансформаторов ограничивают ток до величин менее номинальных.
Практическая реализация схемы:
Обратите внимание на кучку горелых предохранителей.
Результаты
| R, мОм | T | |
| ТВ-25 прямое | 1,3 | +10º |
| ТВ-25 рядом | 1,0 | + 9º |
| ТВ-15 прямое | 1,3 | +11º |
| ТВ-15 рядом | 1,0 | +11º |
| WAGO 222 (серый) | 1,4 | +11º |
| WAGO 221 (прозрачный) | 1,4 | +12º |
| cкрутка | 1,1 | + 9º |
| «полиэтиленовый» | 1,2 | - |
| провод | 1,0 | +10º |
| пайка | 0,9 | - |
Разница температур находится на границе разрешения термометра (1º) и мало зависит от сопротивления контактов. Последнее свидетельствует о том, что нагреваются в основном провода, а не места контактов. Похоже, что крупногабаритные клеммники (и скрутки) охлаждают место контакта.
При токе 15 А, существенной разницы между способами соединения нет.
Все экземпляры помещены на хранение в цветочный горшок (без земли) на балконе, где бывает не только сыро, но и мокро, суточный перепад температур около 30º, а годовой — 70º. Если через год не забуду, то исследую вопрос ослабления контакта со временем.
Дополнение: Маркировка сечений WAGO
При ближайшем рассмотрении было обнаружено, что утверждение о поддержке только сечения 2,5 кв.мм не верно.
С учётом некоторых противоречий между надписями на корпусе ( «Cu 1.6/2⌀ 24-12AWG») и информацией на сайте , поддерживаемый диапазон составляет 0,2..2,5 (4?) кв.мм.
Дополнение: Маркировка токов WAGO
Указано два тока: 20 А по UL 1059 и 32 А по IEC 60664-1.
UL 1059 — стандарт на клеммники. Описана методика проверки на нагрев, позволяющая определить номинальный ток.
IEC (ГОСТ Р) 60664-1 — стандарт на изоляцию — не содержит указаний по определению номинального тока.
Дополнение: Пайка
Провода спаяны на протяжении 25 мм. Без скрутки. Без непосредственного медного контакта.
Сопротивление 0,9 мОм, что меньше чем у целого провода.