Ochrana proti vniknutiu častíc

Hodnotenie stupňa ochrany proti vniknutiu častíc, známe ako IP (Ingress Protection), hovorí o schopnosti produktu odolávať znečisteniu z vonkajšieho prostredia, ako je prach a voda. Požiadavky IP krytia sú definované organizáciami ako IEC, NEMA či ďalšími priemyselnými štandardmi.

Technici z priemyselných prevádzok by sa mali v prípade používania konektorov a káblov v náročných aplikáciách orientovať na hodnotu IP minimálne 65. To zabezpečí, že nedôjde k vniknutiu prachu či striekajúcej vody. IP69K je najvyššia dostupná úroveň ochrany proti vniknutiu častíc z okolia, ktorá zaručuje ochranu proti prachu a vode pri vysokom tlaku. Tento typ ochrany je vhodný v potravinárskom a nápojovom priemysle či prostredí s oplachovacími technológiami.

Vibrácie

Vibrácie môžu spôsobiť odpojenie konektora a prerušiť tak prenos údajov. Aby sa predišlo takejto situácii, je mimoriadne dôležité vyhotovenie a kvalita konektorov, kontaktov a káblov. Vyhotovenie konektora musí mať špeciálne vlastnosti udržiavajúce kontakt aj pri vysokých nárazoch a vibráciách. Vyhotovenie kontaktov zase musí zabezpečiť, že rozhranie nevytvorí dočasné spojenia alebo sa nezničí vibráciami.

Materiál kontaktov a pokovovanie sú ďalšie dôležité parametre z hľadiska pevnosti, odolnosti a elektrického výkonu. Pri najodolnejších konektoroch a kábloch treba zohľadniť nasledujúce kritériá:

  • aby sa dosiahol lepší výkon, mali by byť kontakty vyrobené obrábaním na stroji, nie lisované alebo tvarované,
  • aby sa dosiahli lepšie elektrické vlastnosti, mali by byť kontakty pozlátené, nie pokovované cínom,
  • aby sa dosiahla najlepšia ohybnosť kábla, mali by sa používať vodiče spletené z veľkého množstva drôtov namiesto vodičov s jedným pevným drôtom alebo s minimálnym počtom spletených drôtov.

Teplota

Ak sa v konkrétnej aplikácii nepoužije správny materiál, môže teplota, ktorá je v aplikácii prítomná, výrazne ovplyvniť celkový výkon pripojiteľnosti. Extrémny chlad môže spôsobiť prasknutie plášťa kábla alebo plastového tela konektora. Naopak iné materiály sa časom poškodia pri vysokej teplote. Aby sa pre konkrétnu aplikáciu podarilo zvoliť to najvhodnejšie riešenie, treba vyberať káble a konektory dimenzované pre teploty, ktoré sa v danej aplikácii vyskytujú. Nezabudnite však zohľadniť aj potenciálne hrozby spôsobené fluktuáciou teploty. Prudké zmeny teploty môžu spôsobovať zmeny tlaku, čo sa môže prejaviť vznikom vlhkosti. A tá môže byť príčinou problémov s elektrickým výkonom. Takže ak sa v aplikácii môžu udiať veľké teplotné zmeny, dajte si pozor na správne dimenzovanie a výber káblov a konektorov.

Pevnosť v ťahu

Káble a konektory sú v priemyselnom prostredí vystavené vplyvu rôznych síl. Pevnosť v ťahu nejakého produktu udáva, ako dobre dokáže konektor pôsobenie týchto síl zvládnuť. Dobré spojenie medzi telom zástrčky a káblom je jedným z indikátorov, že výrobok pravdepodobne vykazuje silnú pevnosť v ťahu. Ďalšou vlastnosťou, na ktorú treba upriamiť pozornosť, je, že zadná časť spojovacej matice je zasunutá cez telo zástrčky konektora. To zabezpečuje, aby sa akékoľvek uhlové sily absorbovali medzi telom zástrčky a spojovacou maticou, a nie priamo na drôte.

Vylepšená pripojiteľnosť pre mobilné zariadenia a automobilový, petrochemický a plynárenský priemysel

Technológie umiestnené vo vonkajšom prostredí, mobilné zariadenia a prostredie petrochemického a plynárenského priemyslu ponúkajú jedinečné a náročné podmienky a výzvy z hľadiska teplotných výkyvov. V automobilovom priemysle sa zase možno stretnúť so špecifickými prekážkami, ako sú napr. zváranie, tvárnenie či razenie kovov.

Pokrok, ktorý sa udial v posledných rokoch, zmenil bežné nemecké konektory na odolné prelisované riešenia, ktoré odolávajú vniknutiu častíc z vonku aj vibráciám. Tento typ konektorov možno v prípade veľkých nákladných áut či kamiónov použiť na zlepšenie pripojiteľnosti aj mimo kabíny, kde tradične a opakovane spôsobovali problémy vlhkosť a prach. Vyhotovenie konektorov ich zároveň chráni aj počas čistenia a proti striekajúcej vode.

Aby inštalácia komunikačného systému bola zvládnutá úspešne, treba vyriešiť aj vplyv vibrácií. Ak nie sú konektory a káble zmontované správne, môžu sa pri chode stroja rozpojiť, čo spôsobí výpadok komunikácie. Inštalácia je ďalšou oblasťou, kde prelisované konektory excelujú. Firmy už dlhodobo sledujú a hľadajú odpoveď na otázku, ktoré riešenie je vhodné pre danú aplikáciu – prelisované konektory alebo pevne nakáblované zmontované riešenia. Napriek tomu, že sú prelisované konektory z hľadiska vstupných materiálov drahšie, firmy zistili, že celkové náklady na ich prevádzku sú nižšie, pretože tieto produkty vyžadujú menej času a úsilia na inštaláciu.

Aplikácie z oblasti petrochemického a plynárenského priemyslu čelia podobným výzvam ako mobilné zariadenia, navyše musia zvládať aj žieravé chemikálie prítomné vo vrtoch a musia mať schválenie na použitie v nebezpečných zónach. Schválenie pre nebezpečné zóny hovorí o tom, že daný produkt možno bezpečne v takomto prostredí použiť. Spoločnosti z oblasti petrochemického a plynárenského priemyslu čoraz častejšie hľadajú medzinárodne platné certifikáty, ktoré zaručujú globálnu zhodu v otázke bezpečnosti a zjednodušenie inventarizácie produktov. Napr. kábel s homologizáciou podľa ATEX a IECEx môže byť použitý nielen Severnej Amerike, ale aj v celej Európe a iných krajinách.

Okrem prepojovacích riešení s homologizáciou ATEX a IECEx sa možno v prevádzkovej automatizácii a aplikáciách petrochemického a plynárenského priemyslu bežne stretnúť s riešeniami montovanými v prevádzke. Niektorí výrobcovia však už dnes ponúkajú kompletne zmontované káblové riešenia. Nakoľko všetky prvky už prichádzajú zmontované a otestované z výroby, znižuje sa tým riziko chybného nakáblovania, skráti sa čas potrebný na inštaláciu a tým aj vynaložená práca.

Prostredie automobilového priemyslu zahŕňa ešte náročnejšie podmienky pre prepojovacie systémy. Keďže jednotlivé diely automobilu sú zvárané či tvárnené, káble a konektory musia byť schopné odolávať takým špecifickým podmienkam. Jedným z najdôležitejších kritérií je v tomto prípade voľba materiálu. Pre aplikácie zvárania sú najvhodnejšie TPE plasty, pretože ich zloženie odoláva odstrekovaniu trosky pri zváraní, ktorá na nich nezanecháva žiadne jamky. Na tvárnenie a lisovanie sú najlepšou voľbou káble z TPE alebo TPU plastov, pretože odolávajú bežným kvapalinám a olejom.

Odolné riešenia zlepšujú prepojiteľnosť v náročnom prostredí

Drsné prostredie predstavuje jednu z najväčších výziev pre prepájacie systémy, od vody a žieravých chemikálií až po vibrácie a teplotu. Je mimoriadne dôležité brať do úvahy kľúčové faktory, ako sú materiál a chemická odolnosť, a zároveň chápať, ako okolité prostredie vplýva na prepojovacie systémy. Na základe skúseností z tých najlepších riešení možno povedať, že technici by sa v prípade drsného prostredia mali zamerať na riešenia, ktoré budú spoľahlivé a odolné a budú riešením pre potreby ich aplikácií.

Ako správne vybrať riešenie?

Pri výbere vhodného prepojovacieho systému by mal dodávateľ klásť otázky, ktoré sú uvedené nižšie. Ich cieľom by malo byť lepšie pochopenie aplikácie a aj to, ako môže daná aplikácia vplývať na káble a konektory. Podrobnosti týkajúce sa montáže môžu tiež pomôcť pri zrýchlení výberu riešenia. V závislosti od zložitosti aplikácie a vlastností okolitého prostredia by si mal dodávateľ pozrieť danú aplikáciu na vlastné oči alebo odporučiť zákazníkovi upravené riešenie s cieľom dosiahnuť čo najlepší výsledok.

  • Ako by ste opísali vašu aplikáciu?
  • Aké chemické látky sú v aplikácií prítomné? Aké je ich percentuálne zastúpenie?
  • Ako budú prepojovacie produkty vystavené týmto chemikáliám a ako často? Budú produkty do nich ponorené, ostriekavané alebo len utierané?
  • Budú v aplikácii prítomné aj výbušné alebo nebezpečné plyny alebo výpary?
  • Aká teplota alebo teplotný rozsah je typický pre danú aplikáciu?
  • Budú sa káble ohýbať?
  • Treba brať do úvahy vibrácie a nárazy? Aká bude ich frekvencia alebo bude pôsobiť na konektory aj preťaženie (G)?
  • Existuje možnosť nárazov na káble alebo konektory?
  • Aká bude veľkosť napätia a prúdu prenášaných cez káble?
  • Ide o aplikáciu vnútri alebo vonku? Bude na káble a konektory pôsobiť slnečné žiarenie, UV žiarenie a/alebo voda?
  • Aké krytie IP bude potrebné?

Zdroj: Connectivity – Design Considerations For Harsh Environments. Turck, Inc. White Paper. [online]. Publikované apríl 2017. Citované 4. 9. 2017. Dostupné na: http://www.turck.us/static/media/downloads/WP_Connectivity_for_Harsh_Environments.pdf.

Koniec seriálu.

Marián Osúch ml.
mosuch@marpex.sk