Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3624:1981 quy định các quy tắc nghiệm thu và phương pháp thử nghiệm đối với các mối nối tiếp xúc điện. Đây là văn bản kỹ thuật quan trọng nhằm đánh giá chất lượng, độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt, độ ổn định điện động và khả năng chống chịu môi trường của các mối nối tiếp xúc trong các thiết bị điện và đường dây tải điện.

Quy định chung và công tác chuẩn bị thử nghiệm

• Các mẫu thử phải được đánh dấu bằng nhãn ghi rõ ràng, không bị xóa mờ trong suốt quá trình thử nghiệm.
• Vật liệu và mặt cắt của dây dẫn bên ngoài được chọn theo tiêu chuẩn sản phẩm cụ thể. Nếu không có chỉ dẫn, sử dụng dây dẫn đồng, nhôm hoặc hợp kim của chúng. Mặt cắt dây dẫn được tính toán dựa trên dòng điện đi qua thiết bị hoặc dòng điện danh định cho phép liên tục của đường dây.
• Nếu cực thiết bị cho phép đấu nối với nhiều cỡ dây dẫn khác nhau, các thử nghiệm (trừ thử rung và va đập) phải tiến hành với dây dẫn có tiết diện lớn nhất tương ứng với dòng điện danh định lớn nhất.
• Khi thử phát nóng bằng dòng điện danh định, chiều dài dây dẫn bên ngoài không được nhỏ hơn 1,5 m. Đối với các thử nghiệm khác, chiều dài này không quy định cụ thể.
• Các thiết bị đo dòng điện và điện áp sử dụng trong quá trình thử nghiệm phải đạt cấp chính xác từ 0,5 trở lên.

Các phương pháp thử nghiệm chi tiết

1. Xem xét kỹ thuật (Kiểm tra ngoại quan và kích thước):

• Mục đích nhằm xác định sự phù hợp của mối nối với tài liệu kỹ thuật đã phê duyệt.
• Đối với mối nối phẳng: Kiểm tra độ song song của bề mặt tiếp xúc. Mối nối đạt yêu cầu nếu lá căn dày 0,03 mm không thể đút sâu vào khe hở quá 25% chu vi phần chồng nhau.
• Kiểm tra lực xiết chặt của mối nối tháo lắp được bằng cờ lê lực (chỗ vặn mômen) để đảm bảo áp lực tiếp xúc đúng thiết kế.
• Đối với mối nối ép: Kiểm tra chiều dày còn lại (h) tại vết lõm, tính đồng trục, sự đối xứng của vết lõm đối với phần ống đầu cốt, hoặc kích thước (S) đối với mối nối ép lục giác.
• Đối với mối nối hàn/hàn vảy: Kiểm tra ít nhất 3 mẫu bằng phương pháp quan sát ngoại quan, đo đạc, soi kim tương trên lát mỏng hoặc cảm ứng từ.
• Đối với chi tiết mạ: Kiểm tra chiều dày lớp mạ (kẽm, cađimi, đồng, niken, thiếc hoặc mạ nhiều lớp) theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

2. Thử kéo tĩnh:

• Áp dụng cho các mối nối không tháo được và mối nối tháo lắp được của các cực có lõi dây dẫn/cáp không dùng đầu cốt.
• Khi thử mối nối có lõi nhiều sợi, bắt buộc sử dụng bộ kẹp cơ kiểu con lăn với đường kính con lăn (d) tương ứng với tiết diện lõi: từ 1,5 - 10 mm2 (d = 25 mm); từ 16 - 50 mm2 (d = 50 mm); từ 70 - 120 mm2 (d = 75 mm); từ 150 - 240 mm2 (d = 100 mm).
• Đánh giá độ bền bằng cách so sánh sức bền đứt tạm thời của mối nối với phần dây dẫn nguyên vẹn (hoặc dây dẫn có sức bền nhỏ nhất nếu nối các loại dây khác nhau).
• Tiêu chuẩn đánh giá đạt yêu cầu:
  • Đạt tối thiểu 90% sức bền tạm thời của dây dẫn nguyên vẹn đối với mối nối chịu kéo của đường dây tải điện.
  • Đạt tối thiểu 70% đối với mối nối hàn, hàn vảy của thanh cái, lõi dây/cáp và mối nối ép không chịu lực kéo.
  • Đạt tối thiểu 30% đối với mối nối của các cực lõi dây/cáp không có đầu cốt.

3. Thử chịu mômen xoắn của đầu ra có ren:

• Xác định khả năng chịu lực xoắn của ngàm tại đầu ra có ren.
• Trị số mômen xoắn thử nghiệm được tính toán tương ứng với 90% giới hạn chảy của vật liệu làm vít cấy (bu lông).

4. Thử chịu tác động của rung và va đập:

• Tiến hành thử nghiệm đồng bộ với sản phẩm hoặc trên khối mối nối đường dây riêng biệt theo tiêu chuẩn thử nghiệm cơ học của sản phẩm điện tử.
• Mối nối đạt yêu cầu nếu sau thử nghiệm không xuất hiện hư hỏng bên ngoài, không bị biến dạng dư, không bị lỏng bu lông/vít/đai ốc, và nhiệt độ phát nóng cùng điện trở không vượt quá giới hạn cho phép (không được xiết lại mối nối trong quá trình thử phát nóng).

5. Đo điện trở của mối nối tiếp xúc:

• Điện trở được đo trên một đoạn có chiều dài quy ước bằng phương pháp vôn mét - ampe mét (bắt buộc đối với lõi nhiều sợi) hoặc cầu kép ở dòng điện một chiều không vượt quá trị số danh định. Sử dụng que đo nhọn để đâm xuyên qua màng oxit bề mặt.
• Nhiệt độ đo tiêu chuẩn là 20 ± 10 oC. Nếu đo ở nhiệt độ khác, phải quy đổi về 20 oC theo công thức hiệu chỉnh nhiệt độ quy định trong tiêu chuẩn.
• Các điểm đo điện trở được xác định cụ thể cho từng loại mối nối như: mối nối bu lông/hàn của thanh cái, mối nối lõi nhiều sợi có cực kẹp, đầu cốt, mối nối một sợi không đầu cốt, mối nối phân nhánh hàn/ép, mối nối xoắn hàn, và mối nối đầu ra có ren.

6. Thử phát nóng bằng dòng điện danh định:

• Thực hiện bằng dòng điện một chiều hoặc xoay chiều nối tiếp. Đối với thiết bị nhiều pha đặt trong vỏ kim loại, thử nghiệm phải tiến hành trong mạch ba pha có sử dụng điện trở phụ để cân bằng dòng điện.
• Mối nối đạt yêu cầu nếu nhiệt độ ổn định của chúng không vượt quá giới hạn quy định trong tiêu chuẩn của thiết bị điện cụ thể.

7. Thử phát nóng lâu dài:

• Là thử nghiệm điển hình để xác định độ tin cậy của mối nối. Thời gian thử nghiệm liên tục có dòng điện không được nhỏ hơn 1500 giờ (trừ khi có quy định khác).
• Đo nhiệt độ và điện trở định kỳ 1 lần/tháng và đo lần cuối khi kết thúc thử nghiệm.
• Đánh giá đạt yêu cầu dựa trên xác suất làm việc không hư hỏng thông số (p_min = (n - m) / n, với n là số mẫu thử, m là số mẫu bị lỗi) không được thấp hơn trị số quy định.

8. Thử gia tốc ở chế độ phát nóng chu kỳ:

• Thử nghiệm gồm tối thiểu 200 chu kỳ phát nóng - làm nguội liên tiếp.
• Nhiệt độ phát nóng đạt 120 ± 10 oC (đối với dây nhôm/thép) hoặc 200 ± 10 oC (đối với dây đồng), sau đó làm nguội xuống nhiệt độ môi trường (không quá 30 oC). Cho phép dùng quạt để tăng tốc độ làm nguội.
• Đo điện trở mối nối sau mỗi 40 chu kỳ. Mối nối đạt yêu cầu nếu độ tăng điện trở trung bình nằm trong giới hạn cho phép và thỏa mãn bất đẳng thức khống chế tỷ số điện trở theo chu kỳ quy định trong tiêu chuẩn.

9. Thử độ ổn định nhiệt và điện động:

• Tiến hành trên các mẫu đã đạt thử nghiệm phát nóng lâu dài hoặc thử chu kỳ gia tốc.
• Mối nối đạt yêu cầu nếu nhiệt độ khi thử nằm trong giới hạn cho phép và không xuất hiện hư hỏng cơ học bên ngoài gây ảnh hưởng đến vận hành.

10. Thử độ chịu tác động của khí hậu:

• Đánh giá khả năng chống ăn mòn của mối nối dưới tác động của các yếu tố khí hậu.
• Mối nối đạt yêu cầu nếu kiểm tra bằng mắt thường không phát hiện vết gỉ sét trên các bề mặt tiếp xúc.

Quy tắc nghiệm thu và đánh giá kết quả

• Nếu bất kỳ mẫu thử nào không đạt một trong các nội dung thử nghiệm quy định, phải tiến hành thử nghiệm lại lần thứ hai với số lượng mẫu gấp đôi.
• Nếu trong lần thử nghiệm thứ hai vẫn có mẫu không đạt yêu cầu, toàn bộ lô mối nối tiếp xúc đó sẽ bị coi là phế phẩm và không được nghiệm thu.
• Kết quả thử nghiệm phát nóng lâu dài được đánh giá riêng biệt theo các tài liệu kỹ thuật chuyên biệt đã được phê duyệt.

Phụ lục: Phương pháp tính toán điện trở tiếp xúc

• Phương pháp áp dụng cho mối nối tiếp xúc kiểu thanh, chia miền tiếp xúc thành 4 phần (A, B, C, D). Dòng điện được giả định phân bố đều và chia thành hai nhánh: nhánh chính (qua vật dẫn, đai ốc, thanh ra) và nhánh phụ (qua vòng đệm, đai ốc phụ).
• Điện trở của mối nối tiếp xúc (RtX) được xác định bằng tổng điện trở ôm của các phần dây dẫn và điện trở song song của đường dòng điện chính và đường dòng điện phụ (bao gồm cả điện trở quá độ tại các bề mặt tiếp xúc).
• Điện trở quá độ (Rq) được tính toán dựa trên lực xiết (P), hệ số vật liệu tiếp xúc và dạng mối nối.
• Hệ số tiếp xúc của các cặp kim loại tiêu biểu (đơn vị 10^-4 Ohm.kg): Cặp Bạc - Bạc (2,28); Cặp Đồng - Đồng trần (2,50); Cặp Nhôm - Nhôm trần (5,21); Cặp Thép - Thép trần (16,64); Cặp Thép mạ kẽm - Thép mạ kẽm (10,21).
• Lực xiết chiều trục (P) được xác định dựa trên đường kính ren và giới hạn bền của vật liệu làm bu lông (đồng thau, hợp kim nhôm, thép, đồng biến dạng) hoặc vật liệu của dây dẫn được nối.
• Tiêu chuẩn cung cấp các công thức toán học chi tiết để tính toán điện trở kim loại của từng phần tử (thanh ra, đai ốc, vòng đệm, dây dẫn) dựa trên kích thước hình học (chiều cao, đường kính ren, kích thước miệng chìa vặn) và điện trở suất của vật liệu.
• Điện trở quá độ giữa các cặp phần tử tiếp xúc (như giữa thanh ra và đai ốc, đai ốc và vòng đệm, vòng đệm và vật dẫn) được tính toán tích hợp yếu tố bước ren, đường kính ren và lực xiết chặt của mối nối.