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3M Mercados Eléctricos

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Area Latinoamérica

SolucionesPara la Distribución y Alimentación Eléctrica

Productos Eléctricos para Energía

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A que llamamos Media Tensión?

� Baja Tensión: < 1,5 kV

� Media Tensión: > 1,5 kV

< 50 kV

� Alta Tensión: > 50 kV

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Cables de Media Tensión

� Cómo comenzamos?

Conductor

Aislamiento

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Conductor

� Transmite la corriente eléctrica a través del cable

� Mayor corriente => Mayor sección ó calibre

� Solidos o trenzados (cableados)

� Trenzado más delgado => Mayor flexibilidad

SECCION

(AWG/mm2)

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Aislamiento

� AISLA!!!!

� Evita fugas de corriente hacia fuera del conductor

� CLAVE: Temperatura de Operación

� Operación continua: 90 °C

� Sobrecarga: 130 °C

� Cortocircuito: 230 °C

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AISLACIÓNDESCARGASCORONA

CONDUCTOR

7




AISLACIÓNDESCARGASCORONA

CONDUCTOR

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CAPA SEMICONDUCTORA INTERNA

9



Que es un material semiconductor?

� Conduce, pero no mucho

� Generalmente material plástico con agregados de

carbono

� Cables modernos

� CLAVE:

� El fabricante del cable debe quitar TODO EL AIRE entre

el aislamiento y la capa semiconductora!!!

EL AIRE LLEVA LA PEOR PARTE!!!!!

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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO

CABLE SINPANTALLA

ALTA CONCENTRACIONDE CAMPO


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CAPA SEMICONDUCTORA EXTERNA

PANTALLAMETALICA

DISTRIBUCION DECAMPO UNIFORME


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Funciones de la Pantalla metálica

� “Contener” al campo eléctrico dentro del cable,

uniforme e invariable

� Evitar las radiointerferencias

� Conducir las corrientes de cortocircuito

� Generar una referencia de tierra alrededor del cable

de media tensión

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Diversas Configuraciones de Pantalla

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CUBIERTA


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Funciones de la Cubierta

� Protección Mecánica

� Abrasión, golpes

� Protección contra agentes en el suelo

� Humedad, compuestos químicos

� Protección contra rayos UV

� Materiales:

� PVC

� Polietilenos

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Unipolares y Tripolares

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Lea detalladamente las instrucciones de instalación!!!!!!

� Recomendación:

� Lea las instrucciones (de corrido) antes de

comenzar los trabajos

� Repita la lectura paso por paso a medida que

avanza la instalación

� No confíe en su memoria!!!!

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Retirar la cubierta

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Retirar la pantalla metálica

20



Retirar la capa semiconductora

21



El aire mataa los

aislantes!!!

3333División Mercados Eléctricos

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Retirar la aislación

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• Limpie la aislación utilizando solvente o abrasivo• No permita que el solvente toque la capa semiconductora

Limpieza de la aislación

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Terminaciones

para


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Campo Eléctrico en un cable de Media Tensión


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Campo Eléctrico en un Cable de Media Tensión

LINEAS EQUIPOTENCIALESLINEAS DE FLUJO

ELECTRICO

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Hacer una terminación en un cable con pantalla significa:

Discontinuar, o darle fin a la pantalla de la

aislación.

Definición:

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Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE 48-1990

Las Terminaciones de Clase 1 deben tener:

� Control de Campo Eléctrico en el corte de la capa

semiconductora.

� Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking)

� Sello de Protección contra el Medio Ambiente

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Concentración de Campo en el Corte de la Pantalla

30



LINEAS EQUIPOTENCIALES

Concentración de Campo en el Corte de la Pantalla

31



Daño en un cable sin Control de Campo

CAPA SEMICONDUCTORA REMOVIDA

(Para Claridad Visual)

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� Este método consiste en extender la pantalla e

incrementar gradualmente el espesor de la aislación, al

cual se le da una forma geométrica cónica. También

conocido como Cono de Alivio.

Método Geométrico

33



Método Geométrico


34



Método Geométrico


35



Metodo Eléctrico o Capacitivo (High-K)

� Este método incorpora un tubo de caucho moldeado

cuyo material es de alta constante dieléctrica (K).

� El control de esfuerzo se logra con la refracción del

campo eléctrico. Esta refracción es causada por la

diferencia de los valores de K de las capas

dielectricas.

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Constante Dieléctrica (K):

� Es una medida de la capacidad de un material para

almacenar carga eléctrica

� Aire --------------------------------------- 1

� Aislación del cable ------------------- 3

� Cinta Scotch 23 ----------------------- 3

� Material de alta-K -------------------- 30

37



Material de Alta K

38



Ejemplo: Ley de Refracción de Snell

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Método de Alta-K


40



Método de Alta-K


41






semiconductora.



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Principales Factores Ambientales que Causan la Degradación de la Superficie del Material

� Contaminación ambiental

� Radiación ultravioleta (solar)

� Llovizna o niebla

� La interacción de los anteriores llevará al

tracking y/o erosión y eventualmente causará

arcos o la ruptura del aislante

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Duracion de Aislaciones Poliméricas

� La duración de una aislación plástica o poliméricadepende de los climas en el lugar de la instalación.

� El proceso de envejecimiento es muy complejodebido a la interacción de muchos procesos.

� Las fallas se producen por el envejecimientocausado por los efectos del medio ambiente.

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Degradación Superficial o “Tracking”

� Es la degradación irreversible de la superficie

de un material debido a la formación de

caminos conductivos de carbono.

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Degradación Superficial o “Tracking”

Componentes

producidos

a partir de

compuestos

orgánicos

Alto Contenido de Carbono

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Resultados del Tracking

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Condiciones Necesarias para el “Tracking”

� Contaminación

� Partículas que se encuentran en la intemperie

� Substancias Químicas

� Sal

� Humedad

� Neblina, Condensación

� Lluvia

� Tensión

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Formas de Controlar el Tracking

� Incrementar la distancia entre el conductor de altatensión y tierra

� Campanas corta-aguas

� Materiales resistentes al tracking

� Porcelana

� Silicona

� Vidrio

� Rellenos inorgánicos añadidos al caucho

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La Silicona y su Resistencia al Tracking

� La silicona es, en su mayor parte, inorgánica, por

lo tanto, cualquier posible erosión debido a una

descarga eléctrica no forma caminos conductivos

de carbono.

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La resistencia superficial

se reduce al mojarse

BANDAS SECAS

DESCARGAS

ELECTRICAS

(Generadas en las

Bandas Secas)

(Areas de mayor

Resistencia Superficial

&

Concentración del

Gradiente de Tensión)

Formación de Descargas

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Hidrófugo vs. Hidrófilo

52



Hidrófugo vs. Hidrófilo

HIDROFUGO

Ang. de Contacto > 90o

El agua tiende a formar

gotas – No a mojar la

superficie

SILICONA

Ang. de Contacto < 90o

HIDROFILO

El agua tiende a

esparcirse y a mojar

toda la superficie

EVA, Porcelana, EPR

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QTII

Hidrofobicidad de la Silicona

El agua forma gota sobrela terminación nueva

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QTII

Hidrofobicidad de la Silicona

El agua tambien forma gota luego de envejecido y contaminado

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H H H H

C C C C

C C C C

H H H H

EPDM (Vulcanizado

con Peroxido)

Fuerza del Enlace C-C:

348 KJ/M

Estructura y Enlace Molecular

H

H C H

Si O Si O Si

H C H

H

Silicona

Fuerza del Enlace Si-O:

445 KJ/M

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Energía de Enlace Polimérico

Si - O 445

C - H 414

C - O 360

Si - H 318

C - S 275

Si - Si 222

S - S 205

318Si - C

C - C 348

Silicona

EPDM, EVA, PE

UV @ 300 nm 398

445

348

398

Tipo de Enlace Energía de Enlace (kJ/Mol)

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Daño por UV

Aislador de EPDM

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La Silicona contra la Intemperie

� La Silicona es hidrófuga.

� La Silicona recupera su hidrofobia aun cuando ha sido transformada en hidrófila debido a descargaseléctrica.

� La Silicona tiene gran estabilidad frente a los rayosultravioleta.

� La Silicona tiene una superficie lisa que evita la adhesion de contaminación.

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semiconductora.



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Sellado del Cable

Las terminaciones deben ser selladas contra la humedad con el fin de:

� Mantener la longitud de la línea de fuga.

� Prevenir la corrosión de los componentes de la terminación.

� Prevenir la degradación de cualquier parte de la aislaciónafectada por la humedad.

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Sello contra el Medio Ambiente

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Sellado de Cables Tripolares

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Hacia adonde vamos desde aquí?

� ANTERIOR

� Rápido

� Fácil

� Pequeño

� Requiere Grasa

de Siliconas

� Muy buena

resistencia al

Tracking

� Cinta de

Siliconas como

sello superior

� NUEVO

� Más Rápido

� Más Fácil

� Más Pequeño

� Sin Grasa de

Siliconas

� Mucho mejor

resistencia al

Tracking

� Sello integrado

en el extremo

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QTIII - La nueva generación de terminaciones

� MEJORAS DESEADAS:

• Eliminar la Grasa de Siliconas

• Reducir la Distancia de Fuga

• Eliminar el Encintado Superior

• Mayor Resistencia a Impulsos

• Mejorar la Resistencia del Aisladorcontra Arco y Tracking

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� Mastic de Control de Campo de Alta-K

� Elimina la grasa de siliconas y la cinta

Scotch 13

� Trabaja para una mayor reducción del

esfuerzo eléctrico en el corte de la capa

semiconductora

Mejoras del QTIIIRelleno integrado para el borde de la capa semiconductora

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Mejoras del QTIIIControl de Campo Nuevo y Mejorado

� Permite el uso de terminaciones tubulares

(sin campanas) en todas las aplicaciones

de interior

� Tamaño reducido del terminal

• 2 campanas para 15 kV

• 4 campanas para 25 kV

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0

500

1000

1500

2000

2500

3000

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Distancia desde el borde de la capa semiconductora (mm)

Cam

po E

léct

rico

(V/m

m)

Tecnología AnteriorNueva Tecnología

Concentración de campo en el borde de la capa semiconductora

68



� Reduce el esfuerzo eléctrico en un 33%

� Mejora el comportamiento en:

• Ensayo de efecto corona

• Ensayo a frecuencia industrial

• Ensayo de impulso

Y TODO ESTO EN UN TERMINAL MAS

CORTO!!!

Mejoras del QTIIIControl de Campo Nuevo y Mejorado

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Mejoras del QTIIIComparación de Tamaños: 15 kV

� Instalación más versátil

� Se adapta a celdas con

menores espacios

� Preparación del cable más

corta

70



Mejoras del QTIIISello integrado (Mastic) en el extremo

� No hace falta encintar

� Simplifica la instalación

� Sello independiente de la mano de obra:

asegura la confiabilidad

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Terminal Contráctil en Frío QTIII

Compuesto sellador de siliconas

Aislador de siliconas con 2 campanasTubo de altacte. dieléctrica

Compuesto de controlde campo

Núcleo escalonado

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Agregado de ATH en la QTIII

� El caucho de siliconas tiene un agregado de ATH (Trihidrato de Aluminio)

� El ATH reduce la elasticidad y la resistencia a la tracciónde la silicona.

� Fuerte desarrollo para adaptarlo a la QTIII

� Las partículas de ATH tienen un tratamiento de Silanopara mejorar la hidrofobicidad en la Superficie.

� Las partículas de ATH enfrían la superficie del polímeromediante la liberación de agua de hidratación

� Contenido de Agua en el ATH = 34.6%

73



Agregado de ATH en la QTIII

� Reacción del ATH ante la descarga eléctrica:

� Libera agua de Hidratación

� Enfriando la superficie

� Suprimiendo y extinguiendo el arco eléctrico

∆∆∆∆Al2O3 · 3H2O →→→→ Al2O3 + 3H2O

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CONCLUSIONESTerminación MEJORADA de Caucho de Siliconas Contraíble en Frío

� Caucho de Siliconas mejorado

� Mayor Resistencia al contorneo

� Sello Integrado en el extremo

� Elimina el encintado con Scotch 70

� Relleno Integrado para el borde de la CapaSemiconductora

� Sin grasa de siliconas ni cinta Scotch 13

� Control de Campo de Alta-K mejorado

� Mejor comportamiento en ensayos

� Tamaño mas pequeño

� Más facil de instalar

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QTIII - CONCLUSIONES

� Diseño Contraíble en Frío• El Sello es dinámico

• Provee excelente presión en la interface

• Cuenta con un amplio rango de aplicaciones

� Nuevo Diseño del Control de Campo• El nuevo compuesto de alta-K es conformable

• Los esfuerzos eléctricos internos son muy bajos

• Los esfuerzos eléctricos externos son muy bajos

� Nuevo Aislador de Caucho de Siliconas con ATH• Cuenta con una excelente Resistencia al tracking

• Es Hidrófugo

• Altamente estable ante rayos UV

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Tecnología 3M Contraíble en Frío Tecnología Slide–On (Elástico)

Fortalezas:

• Contraíble en frío: no requiere lubricación

• terminal pequeño

• instalación simple y rápida

• menos pasos críticos de instalación

• amplio rango de aplicación

• excelente aplicación a baja temperatura

Fortalezas:

• terminal corto

• instalación rápida

Debilidades:

• leve aplicación de grasa de siliconas (sólo QTII)

• terminal más largo

• sellado en el extremo con cinta Scotch 70 (sólo

QTII)

Debilidades:

• abundante aplicación de grasa

• se necesita aplicar un esfuerzo considerable

durante la instalación

• necesidad de mayores inventarios

• terminal más ancho

• se requiere una medición muy precisa en la

preparación del cable

• se requiere estar bien afirmado para instalar el

terminal

• requiere la instalación de un sello adicional en el

extremo

Tecnologías: Fortalezas y debilidades

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Tecnología 3M Contraíble en Frío Tecnología Termocontraíble

Fortalezas:

• Contraíble en frío: instalación segura


• no requiere herramientas especiales

• diseño de una pieza, incluyendo las polleras


• presión radial continua

• hidrófobo

• amplio rango de aplicación

• silicona de alta performance

• excelente aplicación a baja temperatura

• inmediatamente energizable

Fortalezas:

• cubre un amplio rango de tamaños de cables

• diseño probado con muchos años de experiencia

• se contrae en climas fríos

Debilidades:

• leve aplicación de grasa de siliconas (Sólo QTII)

• sellado en el extremo con cinta Scotch 70 (Sólo QTII)

Debilidades:

• mayor tiempo de instalación

• control de campo separado

• se requiere soplete u otra fuente de calor

• permiso de fuego para áreas peligrosas

• el uso en áreas pequeñas puede ser difícil

• más pasos críticos de instalación

• necesidad de aplicar calor uniformemente sobre la superficie

• necesidad de aplicar las polleras por separado

• hidrófilo

• el calor puede causar daños en la aislación del cable

• las partes deben enfriarse antes de energizar

• riesgo de asfixia durante la instalación


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Aviso de precaución para el uso de Tecnología Termocontraíble

• Ajuste el soplete para obtener una llama azul suave, con extremo amarillo. Se deben evitar las llamas azules con forma de punta de lápiz.

• Mantenga la llama en constante movimiento para evitar chamuscar el material.

• Asegúrese que el tubo se ha contraído uniformemente en toda su circunferencia antes de seguir avanzando.

• El tubo debe tener una apariencia uniforme y sin arrugas. El perfil de los componentes internos debe quedar claramente definido.

• Utilice adecuada ventilación y evite la carbonización o el quemado durante la instalación.

• Carbonizar o quemar el producto, producirá humos qu e pueden provocar irritación en ojos, piel, nariz y garganta , dolor de cabeza, mareos, nausea, y, en ausencia de ventilación, pued e llevar a la asfixia.

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Tecnología 3M Contraíble en Frío Otras Tecnologías “en Frío”

Fortalezas:

• 25 años de probada experiencia en el campo

• excelentes estadísticas de resultados

• experiencia con caucho de siliconas



• terminal corto

• material de alta perfomance

• diseño compacto

• diseño de una pieza

Fortalezas:

• algunos ofrecen tecnología realmente contraíble en

frío (otros incluyen encintado y slide-on)

• algunos tienen diseño de una sola pieza

Debilidades:

• leve aplicación de grasa de siliconas (Sólo QTII)

• sellado en el extremo con cinta Scotch 70 (Sólo QTII)

Debilidades:

• menos experiencia con contraíbles en frío

• menos experiencia con cauchos de silicona

• algunos no son de caucho de silicona

• más pasos críticos de instalación

• terminal más ancho

• en algunos diseños el control de campo es una pieza

separada

• requieren un espacio considerable arriba y abajo del

terminal para retirar el sistema expansor

• Diseño del terminal más débil:

- menor espesor de pared aislante

- sistema expansor frágil


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Análisis de Valor – 3M vs. .....

0

2

4

6

8

10Tiempo de Instalación

Experiencia en el Campo

Demora en la Energización

Costo de los AccesoriosAdicionales

Costo del Kit

Costo Total

Seguridad

3M QTII

Termocontraíble

Slide-On

Otros "en Frío"

10: Valor Alto

5: Valor Medio

1: Valor Bajo

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Nuevas Terminaciones para M.T. QTIII

� Más rápido

� Más fácil

� Más pequeño

� Mejor resistencia al contorneo, para una vida útil aún mayor

� Sin accesorios

� No requiere entrenamiento…solo hay que tirar de un resorte!!!

� El nuevo mejor terminal del mercado!!!

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Uso de un conector adecuado

� Utilice el terminal metálico adecuado

� Atención con los metales en contacto!!!!

• Evitar la generación de potenciales electrolíticos que corroan los conductores

• Reducir los efectos si no se los puede eliminar

� El terminal debe estar sellado!!

� El uso de un terminal metálico adecuado, se complementa con el uso de la herramientaadecuada, en buenas condiciones

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Utilice terminales de calidad adecuada!!!

� 3M™ Scotchlok™ Lugs Series 30000 y 31000

� Conductores de Cobre unicamente

� UL 486A Listed

� 3M™ Scotchlok™ Lugs Serie 40000

� Conductores de Cobre y Aluminio

� UL 486B Listed

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Utilice el conjunto adecuado!!!!

� Asegúrese de estar usando el conjunto apropiado para el cable a terminar

� Verifique:• Tensión nominal

• Tipo de cable

• Tipo de Instalación (Interior/Exterior)

• Diámetro de la aislación primaria de las fases

• Diámetro de la cubierta del cable

� Las instrucciones incluyen el rango de aplicación para cada caso!!!

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Instalación QTIII Interior

Aislacion Primaria

Capa Semiconductora

ConductorCubierta

Alambres de pantalla

65

215

Retire la cubierta en esta longitud

C

C = Profundidad dentro del conector + 5 mm

86



Capa SemiconductoraCubierta

Alambres de pantalla

Primer Sello con Masilla

5


87



5

115

Borde de la Capa Semiconductora

Primer Sello de Masilla

Segundo Sello de Masilla

Dos capas de Cinta de PVC

(MARCA)Cinta de PVC

Alambres dePantalla


88



Conector Terminal


89



(Antihorario) TIRE

Cinta de PVC(MARCA)


90



3M Electrical Markets Division6801 River Place Blvd.

Austin, TX 78726-9000

www.3m.com/electrical

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