Innowacyjna konstrukcja matryc zaciskających dedykowana do końcówek do kabli aluminiowych

fot. ZAE ERGOM

Aktualnie na rynku elektrotechnicznym stosuje się przede wszystkim końcówki oraz łączniki wykonane z miedzi lub aluminium, które zostały docelowo zaprojektowane do okrągłych kabli wielodrutowych niezagęszczonych, oznaczonych jako kable typu RM, drugiej klasy giętkości. Rozwiązanie bazujące na dotychczas stosowanych matrycach do wspomnianych wyżej kabli, funkcjonowało poprawnie, aż do czasu, kiedy to kable typu RM zostały wyparte przez kable nowej generacji. Kable typu RMC – okrągłe wielodrutowe zagęszczone oraz skompresowane. Ich konstrukcja sprawia, iż kable te, posiadają mniejszą średnicę żyły roboczej nawet o 15%, spowodowało to, że standardowe końcówki kablowe są za „duże” do stosowania ich na kablach typu RMC przy użyciu do tego celu standardowego zaprasowania dedykowaną matrycą.

 Różnice wymiarowe przed i po zaprasowaniu końcówki na kablu, obrazuje rys. 1.

Rys. 1. Końcówka aluminiowa zaprojektowana do kabli typu RM zaprasowana na kablu typu RMC.

Dzięki takiemu zabiegowi kablownie mogą wyprodukować kable mniejszej średnicy, skutkiem czego są one lżejsze, a zarazem zachowują swoje parametry elektryczne i mechaniczne. Ich przekrój czynny żyły jest taki sam jak w przypadku kabli typu RM. Zestawienie przekrojów oraz zagęszczenia poszczególnych żył obu typów kabli przedstawia tabela nr 1:

Tabela 1 

Wychodząc naprzeciw potrzebom swoich klientów oraz podążając za trendami na rynku kabli, Zakład Aparatury Elektrycznej ERGOM wprowadził do swojej oferty produktowej nowy typ matryc serii KP22-MW do końcówek aluminiowych przeznaczonych do kabli i przewodów klasy drugiej giętkości z żyłami skompresowanymi typu RMC. Potrzeba zaprojektowania tego typu rozwiązania zrodziła się po tym, jak po zamontowaniu końcówki lub łącznika zaprojektowanego do kabli typu RM, na kablu typu RMC i zaprasowaniu jej za pomocą matrycy dedykowanej do odpowiedniego przekroju, zauważono, że ilość wolnej przestrzeni pomiędzy poszczególnymi drutami żyły kabla wielodrutowego w stosunku do powierzchni całej żyły po zaprasowaniu wzrosła i może osiągać od 15 do 20%. Jeżeli stosunek ten wzrasta, wówczas rezystancja połączenia również wzrasta i zbliża się do wartości, która nie gwarantuje jak najmniejszego przyrostu temperatury podczas obciążania połączenia prądem znamionowym. Sprawia to, że rosną straty mocy na takim połączeniu, ponieważ nie osiąga ono odpowiednich odkształceń, które są wymagane aby spełnić opisane w normie PN-EN 61238-1:2004 parametry mechaniczno – elektryczne. W konsekwencji takich działań możemy doprowadzić nawet do poważnego uszkodzenia takiego połączenia podczas pracy, rys. 2. Będzie to wiązało się z przerwami w dostarczaniu energii oraz poważnymi stratami finansowymi. Biorąc pod uwagę, że rozmiar gniazda matrycy dedykowanej był dotychczas tak zaprojektowany, aby po zaprasowaniu końcówki lub łącznika na żyle kabla, ilość wolnej przestrzeni pomiędzy poszczególnymi żyłkami kabla wielodrutowego w stosunku do powierzchni całej żyły po zaprasowaniu był nie większy niż 10%, należało znaleźć takie rozwiązanie, które eliminowało by takie zjawisko, a zarazem nie pociągnęło by za sobą wprowadzanie istotnych zmian na rynku końcówek kablowych. Stąd decyzja o zaprojektowaniu nowych matryc dostosowanych do produktów znajdujących się na rynku od wielu lat, rys. 3.

Rys. 2. Końcówka aluminiowa w wykonaniu DIN zaciśnięta za pomocą matrycy sześciokątnej na kablu aluminiowym z żyłą typu RMC, która uległa przepaleniu podczas zwarcia.

Rys. 3. Matryca serii KP22-MW przeznaczona do zaprasowywania końcówek aluminiowych na kablach typu RMC.

Ilość wolnej przestrzeni jaka powstaje podczas zaprasowywania standardowej końcówki aluminiowej na kablu wielożyłowym skompresowanym typu RMC klasy drugiej, możemy zaobserwować na przekroju porzecznym na rys. 4. Do zaprasowania końcówki została użyta standardowa matryca o sześciokątnym kształcie gniazda matrycy.

Rys. 4. Przekrój poprzeczny aluminiowej końcówki kablowej, przedstawiający ilość wolnej przestrzeni po zaprasowaniu jej na kablu typu RMC klasy 2, standardową sześciokątną matrycą dedykowaną.

Nowy standard zaciskania końcówek aluminiowych na kablach skompresowanych typu RMC klasy drugiej, znacząco obniża ilość pustej przestrzeni pojawiającej się po ich zaprasowaniu z wykorzystaniem do tego celu specjalnie zaprojektowanych matryc o geometrycznym kształcie zaciśnięcia, potocznie nazwanym sześciokątem z kłami. Utrzymanie jak najmniejszego stosunku wolnej przestrzeni do powierzchni żyły gwarantuje rezystencję połączenia na poziomie zapewniającym jak najmniejszy przyrost temperatury podczas obciążenia połączenia prądem znamionowym, a co za tym idzie jak najmniejsze straty mocy.  Do niewątpliwych zalet takiego rozwiązania możemy zaliczyć pewne połączenie końcówki z przewodem oraz zachowanie stabilnych parametrów mechaniczno – elektrycznych podczas pracy takiego połączenia, ze względu na prawidłowe odkształcenia końcówki oraz kabla podczas jej zaciskania. Przekrój poprzeczny zaprasowanej końcówki możemy zaobserwować na rys. 5:

Rys. 5. Standardowa końcówka aluminiowa zaprojektowana do żył RM klasy 2 zaciśnięta na żyle kabla aluminiowego typu RMC klasy 2 za pomocą specjalnie opracowanej matrycy typu MW.

Na rys. 6 możemy zobaczyć jakie różnice występują pomiędzy zaprasowanymi końcówkami na kablu RMC. Po lewej stronie końcówki zaciśnięte przy użyciu standardowej matrycy sześciokątnej, po prawej zaś przy zastosowaniu nowej matrycy sześciokątnej z kłami, przeznaczonej do takiej aplikacji. Końcówki jakie zostały poddane porównaniu to końcówki aluminiowe o przekrojach 70, 120 oraz 300 mm2. Jak nie trudno zauważyć im większy przekrój kabla i zastosowanej do niego końcówki tym więcej wolnej przestrzeni pomiędzy poszczególnymi drutami kabla, wynika to ze sporych różnic pomiędzy wewnętrzną średnicą części rurowej końcówki, a zewnętrzną średnicą żyły użytego kabla RMC.

Rys. 6. Różnice w ilości pustej przestrzeni między poszczególnymi żyłami kabla przy zaciśnięciu końcówki na kablu RMC matrycą sześciokątną oraz sześciokątną z kłami.

Nieustający postęp technologiczny, który obserwujemy w sektorze energetycznym, w szczególności przy produkcji kabli oraz przewodów, zmusza producentów osprzętu elektrotechnicznego do podejmowania działań, które będą mogły w równie szybkim tempie dostosowywać się do zmian zachodzących na runku. Przykładem takiego dopasowania się do panujących trendów, są omówione w tym artykule dedykowane matryce typu KP22-MW do aluminiowych końcówek kablowych stosowanych na nowych kablach RMC, zaprojektowane przez Zakład Aparatury Elektrycznej ERGOM. Ich optymalna konstrukcja zapewnia pewne i efektywne zaprasowanie, które gwarantuje, że takie połączenie będzie spełniało restrykcyjne wymagania mechaniczne oraz elektryczne zdefiniowane w normie PN-EN 61238-1:2004.