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 rigidità dielettrica. Per quanto riguarda le prove ambientali, è prevista la prova di resistenza all’umidità. 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 è necessario tener presente le seguenti definizioni:

• 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;

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• erosione elettrica: consumo parziale di materiale isolante sotto l’azione di scariche elettriche;

• indice di resistenza alla traccia (CTI): valore numerico della tensione di prova prescritta, espressa

in Volt, in corrispondenza della quale un materiale sopporta 50 gocce senza formazione di traccia;

• 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. Può essere utilizzata ogni parte piana del provino purché di dimensioni tali da non permettere al liquido di scorrere sui bordi dello stesso. Sono raccomandate superfici piane di dimensioni non inferiori a 15×15 mm. In alcuni casi, per ottenere una superficie piana, è 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 è rigata. Le rigature aumentano la dispersione dei risultati di prova ed è 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 è quindi necessario sovrapporre due o più provini. L’apparecchiatura di prova è 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 Figura 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 è il clorurodi ammonio, indicato con NH4Cl (0,1 ± 0,002 % in peso di NH4Cl in acqua distillata o deionizzata), avente una resistività di massa di 400 Ωcm a 25 °C ed un volume di 20 (+5; -0) mm³.

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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 elettrodi, se erosi, devono essere riaffilati.

La tensione applicabile deve avere un valore divisibile per 25 (nel nostro caso si è scelto 250 V); la resistenza del circuito è regolata in modo che la corrente del circuito sia nei limiti di tolleranza voluti. Le gocce vanno lasciate cadere finché 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 è metallico, collegandolo al circuito di prova si può indicare quando, per erosione, si produce la perforazione del provino.

Lo scopo della prova di resistenza alle correnti superficiali è 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 è verificata formazione di traccia devono essere puliti e sistemati su di un misuratore di profondità. La massima profondità di erosione di ciascun provino deve essere rilevata con una precisione di 0,1 mm, utilizzando un tastatore del diametro di 1 mm avente estremità emisferica. Il valore massimo dei 5 punti misurati deve essere riportato nel rapporto di prova.

Rigidità dielettrica: Questa prova concorda parzialmente con la norma EN 60335. Per la prova della rigidità dielettrica devono essere preparati due tipi di campioni (connettori):

• il primo deve avere due terminali inseriti su due cavità contigue;

• il secondo deve avere tutti i terminali inseriti nelle cavità e messi in corto circuito tra loro. Sulla superficie esterna del connettore deve essere inoltre avvolto un foglio di carta stagnola che fungerà 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:

• tra due vie contigue del connettore;

• tra i terminali messi in corto circuito e la massa.

Inizialmente la tensione applicata non deve superare la metà del valore prescritto; essa viene poi portata rapidamente al massimo valore. Durante la prova non devono verificarsi né scariche superficiali, né scariche disruptive. Piccole scariche che non provocano caduta di tensione rilevabile sullo strumento, non sono prese in considerazione.

Resistenza all’umidità: Questa prova concorda parzialmente con la norma EN 60335. Per la preparazione dei campioni, è 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 umidità relativa del 93 ±2 %, per la durata di 48 ore. Immediatamente dopo il trattamento igroscopico va eseguita la prova della rigidità dielettrica citata precedentemente.

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