Conoscenza dei connettori ad alta tensione

Secondo la norma IEC 60050 (IEV) 601-01-27, per "alta tensione" si intende una tensione superiore al livello di bassa tensione. Un "connettore ad alta tensione" trasporta quindi correnti superiori a 1 kV CA / 1,5 kV CC. Naturalmente, il limite dipende dalle convenzioni. Per differenziare i singoli mercati o le gamme di prodotti, ad esempio la mobilità elettrica, si utilizzano anche altre demarcazioni tra alta e bassa tensione. Ad esempio, i connettori con una tensione nominale di 400 o 800 V possono essere definiti HV.

Tipi di design:

• Poli singoli/multipli (ad es. a due poli, a U)

• Schermato/non schermato

• alloggiamento in metallo/plastica

• angolato/rettilineo

• avvitabile/bloccato

• Alloggiamento di accoppiamento/forma speciale dell'adattatore

• Cavi di collegamento preassemblati su una o entrambe le estremità

I diametri dei contatti e dei cavi aumentano con la tensione da trasmettere. I limiti di tensione superiori comuni nella distribuzione di energia e nella rete di trasmissione sono 6 kV / 30 kV / 110 kV e 380 kV. Attualmente si stanno affermando sempre più livelli di tensione collegabili, in particolare nel settore delle energie rinnovabili, ossia tra 6 kV e 30 kV. Poiché i sistemi sono modulari e devono essere installati rapidamente, l'uso di connettori è essenziale. Questo vale per i sistemi per la produzione di idrogeno, l'energia eolica, il fotovoltaico e le celle a combustibile.

Le forme dei connettori dipendono dalla capacità di trasporto della corrente richiesta e dagli aspetti di sicurezza durante l'installazione, il funzionamento e le operazioni di collegamento e scollegamento.

Tensioni elevate e correnti nominali relativamente basse sono richieste per i sistemi di test nella tecnologia dei materiali e dei test, nell'elettronica dei micro e dei semiconduttori o nella medicina e biotecnologia. In questo caso sono sufficienti contatti fini, allungati e appuntiti, inseriti in robusti corpi isolanti in plastica, metallo o gomma.

Nella distribuzione di energia sono richieste correnti nominali elevate e tensioni elevate. Per collegare o scollegare i cavi di trasmissione prefabbricati e gli accessori per il livello HV sono necessari strumenti specializzati e personale specificamente formato. Per aumentare la sicurezza dell'operatore e la compatibilità elettromagnetica, intorno ai conduttori e ai contatti vengono posizionati isolanti spessi e guaine in gomma o plastica. Ciò rende l'uso dei connettori un po' complicato, ma è comunque possibile e richiesto l'utilizzo dei loro vantaggi a questi livelli di tensione.

I connettori separano e collegano i cavi elettrici in modo da poter interrompere il flusso di corrente in un punto, se necessario. La trasmissione avviene quando la presa e il pin sono collegati da un blocco positivo. Gli elettroni attraversano le superfici di contatto tra il pin e la presa. Il cavo viene collegato al contatto con la tecnologia a vite, a crimpare o a vite assiale.

I connettori HV si differenziano in base ai requisiti dell'applicazione. Se devono essere trasmesse correnti e tensioni elevate, sono necessarie grandi sezioni dei conduttori. Come contatti vengono utilizzati contatti cilindrici pieni e torniti in alluminio e/o rame, in versione diritta o angolata. Per facilitare l'inserimento e la rimozione, i contatti delle prese sono rivestiti all'interno con trecce di filo, griglie o manicotti inseriti, che vengono applicati ai contatti dei pin e garantiscono un contatto uniforme.

Per la trasmissione HV con correnti relativamente basse, ad esempio 30 A, si utilizzano anche connettori circolari (ad esempio M8, M12, M17 e anche filettature non metriche). Questi utilizzano robusti alloggiamenti in plastica o metallo, corpi isolanti e contatti con diametri medi o piccoli (misure personalizzate o standard fino a D-Sub).

Gli alloggiamenti dei connettori HV sono solitamente particolarmente robusti. Il materiale è alluminio pressofuso, plastica o gomma siliconica. I corpi isolanti sono costituiti da più gusci per ampliare le distanze di passaggio e di dispersione e contrastare lo sviluppo di calore. Anche le versioni schermate sono protette da materiale conduttivo con connessione in PE.

In diversi settori high-tech (ad esempio, nella tecnologia medica), i contatti ad alta corrente sono costituiti da stretti perni di contatto a molla in guaina metallica o plastica; le custodie sono dotate di chiusure a baionetta, a vite o a grillo.

I produttori di tecnologie di trasporto utilizzano connettori HV nelle fasi a valle del collettore di corrente, dopo il trasformatore, per la distribuzione di energia elettrica dalla locomotiva alle carrozze, che sono collegabili ed espandibili. Anche i componenti più potenti, come i trasformatori o gli azionamenti, devono essere alimentati con corrente, segnali e dati e integrati nell'infrastruttura del treno. Anche i sistemi di cavi per la distribuzione dell'energia nel sottopavimento sono dotati di connettori. Nel settore ferroviario, il limite massimo per i trasformatori di potenza collegabili è attualmente di circa 4,5 kV CA. Per la trasmissione di corrente continua, i limiti superiori sono circa il 50% in più.

Nel campo della tecnologia di trasmissione dell'energia, vengono utilizzati cavi preassemblati con connettori HV, schermati e avvitabili. Alcuni di essi possono trasmettere diverse centinaia di kV. Sono stati ottimizzati per il collegamento di quadri e trasformatori alla rete di alimentazione (tipo IEC, IEEE, GB/T). Altri campi di applicazione sono le sottostazioni, il cablaggio sotterraneo, i sistemi di energia rinnovabile, la tecnologia mineraria e ferroviaria e le piattaforme offshore (petrolio/gas naturale).

I connettori contribuiscono a velocizzare e standardizzare l'installazione delle tecnologie di trasporto e delle infrastrutture energetiche. I connettori accelerano le cose perché consentono un maggior numero di preinstallazioni, rendono i processi ripetibili e garantiscono la qualità. Accelerano l'installazione in loco rispetto al cablaggio fisso. In molti casi, non è più necessario impiegare elettricisti in loco. L'installazione può diventare più economica.

I connettori ad alta tensione sono spesso utilizzati all'esterno o in condizioni ambientali difficili, pertanto è necessario assicurarsi che i componenti abbiano una tendenza minima alla corrosione e una protezione IP adeguata.

Le alte tensioni rappresentano un pericolo per la vita dell'operatore. Pertanto, nell'interesse della sicurezza dell'operatore, assicuratevi che i contatti siano sicuri al tatto.

La capacità massima di trasporto di corrente dei contatti dipende dalla rispettiva applicazione; regolare di conseguenza le sezioni dei cavi e dei contatti.

Con i connettori HV, è necessario mantenere elevate distanze di sicurezza e di dispersione e i contatti devono essere integrati in modo da garantire la sicurezza al tatto e la sicurezza di funzionamento o di manipolazione.

È necessario affidarsi solo a materiale testato e certificato per il proprio tipo di applicazione.