Mối nối thanh đồng bị nóng không nhất thiết do tiết diện nhỏ. Điện trở tiếp xúc, lực siết, bề mặt tiếp xúc và quá trình lắp đặt mới là những nguyên nhân thường gặp.
Trong thiết kế tủ điện, bảng điện, trạm điện và hệ thống phân phối điện, việc lựa chọn tiết diện thanh đồng thường được tính toán dựa trên dòng điện làm việc, khả năng phát nhiệt và điều kiện lắp đặt. Tuy nhiên, thực tế vận hành cho thấy có những trường hợp thanh đồng có tiết diện lớn, khả năng mang dòng cao nhưng vị trí mối nối vẫn bị nóng bất thường.
Điều này xuất phát từ một nguyên nhân quan trọng là khả năng dẫn điện của toàn bộ hệ thống không chỉ phụ thuộc vào bản thân thanh đồng mà còn phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của các điểm tiếp xúc.
Một mối nối có điện trở tiếp xúc cao sẽ tạo ra nhiệt khi dòng điện chạy qua. Khi nhiệt độ tăng, đặc tính tiếp xúc có thể tiếp tục thay đổi và làm cho tình trạng phát nhiệt nghiêm trọng hơn nếu không được xử lý kịp thời.
1. Vì sao tiết diện thanh đồng đủ lớn nhưng mối nối vẫn bị nóng?
Thanh đồng có tiết diện lớn giúp giảm điện trở của phần thân thanh dẫn. Tuy nhiên, tại vị trí nối giữa hai thanh đồng, dòng điện phải đi qua một vùng tiếp xúc thực tế nhỏ hơn nhiều so với toàn bộ tiết diện thanh.
Bề mặt hai thanh đồng nhìn bằng mắt thường có vẻ phẳng và tiếp xúc hoàn toàn với nhau. Nhưng ở cấp độ vi mô, bề mặt kim loại luôn tồn tại các điểm cao thấp khác nhau. Dòng điện chủ yếu đi qua những vùng tiếp xúc thực tế này.
Nếu diện tích tiếp xúc hiệu dụng nhỏ hoặc bề mặt tiếp xúc không tốt, điện trở tại mối nối sẽ tăng. Khi đó, dù thanh đồng có tiết diện lớn, nhiệt vẫn tập trung tại vị trí liên kết.
Nguyên lý này có thể hiểu đơn giản là phần thanh đồng có thể chịu được dòng điện lớn nhưng mối nối lại trở thành điểm nghẽn của toàn bộ đường dẫn điện.
2. Điện trở tiếp xúc là nguyên nhân quan trọng gây phát nhiệt
Khi dòng điện chạy qua một điểm có điện trở, một phần năng lượng điện sẽ chuyển thành nhiệt. Công suất nhiệt tại mối nối có thể được biểu diễn theo quan hệ:
P = I²R
Trong đó I là dòng điện chạy qua mối nối và R là điện trở của điểm tiếp xúc.
Điều này có nghĩa là khi dòng điện tăng, lượng nhiệt phát sinh tại một mối nối có điện trở nhất định sẽ tăng rất nhanh.
Ví dụ, nếu hai mối nối có cùng cấu tạo nhưng một mối nối có điện trở tiếp xúc cao hơn, vị trí đó có thể phát nhiệt nhiều hơn đáng kể khi hệ thống mang tải lớn.
Vì vậy, trong thiết kế thanh cái và hệ thống phân phối điện, không thể chỉ quan tâm đến tiết diện thanh đồng mà bỏ qua điện trở tiếp xúc tại các vị trí nối.
3. Bề mặt tiếp xúc không tốt làm tăng nhiệt độ mối nối
Một trong những nguyên nhân phổ biến là bề mặt tiếp xúc giữa hai thanh đồng không đạt yêu cầu.
Bề mặt có thể tồn tại bụi bẩn, dầu mỡ, lớp oxy hóa, ba via, vết xước hoặc các điểm biến dạng do quá trình gia công. Những yếu tố này làm giảm diện tích tiếp xúc thực tế và làm tăng điện trở tại mối nối.
Đối với thanh đồng được gia công bằng phương pháp cắt, khoan hoặc đột lỗ, chất lượng bề mặt tại khu vực liên kết cần được kiểm soát. Ba via hoặc biến dạng quanh lỗ bắt bulông có thể khiến hai bề mặt không áp sát đều.
Vì vậy, trước khi lắp đặt cần kiểm tra và làm sạch bề mặt tiếp xúc theo yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.
4. Lực siết bulông không phù hợp
Lực siết là một yếu tố rất quan trọng đối với mối nối thanh đồng bằng bulông.
Nếu lực siết quá nhỏ, hai bề mặt không được ép đủ chặt. Khi dòng điện chạy qua và hệ thống rung động hoặc nhiệt độ thay đổi, điểm tiếp xúc có thể tiếp tục suy giảm.
Ngược lại, việc siết quá mức cũng không phải là giải pháp tối ưu. Lực siết quá lớn có thể gây biến dạng thanh đồng, biến dạng chi tiết liên kết hoặc làm hư hỏng ren và bulông.
Do đó, mối nối cần được siết theo yêu cầu kỹ thuật của loại bulông, vật liệu và cấu tạo liên kết thay vì chỉ dựa vào cảm giác của người thi công.
Đối với các tủ điện và trạm điện có dòng tải lớn, việc kiểm soát lực siết trong quá trình lắp ráp có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với độ ổn định lâu dài của hệ thống.
5. Kích thước và cách bố trí vùng tiếp xúc cũng rất quan trọng
Một thanh đồng có tiết diện lớn không đồng nghĩa với việc diện tích tiếp xúc tại mối nối cũng lớn.
Nếu vị trí nối chỉ có một vùng tiếp xúc nhỏ hoặc cách bố trí bulông không phù hợp, dòng điện có thể bị tập trung qua một số khu vực nhất định.
Khi đó, mật độ dòng điện tại vùng tiếp xúc tăng lên và nhiệt sinh ra có thể tập trung tại vị trí này.
Trong quá trình thiết kế, cần xem xét đồng thời chiều rộng thanh đồng, chiều dài vùng chồng nối, số lượng và vị trí bulông cũng như cấu tạo của chi tiết liên kết.
Đối với những hệ thống dòng điện lớn, việc tối ưu vùng tiếp xúc có thể quan trọng không kém việc lựa chọn tiết diện thanh dẫn.
6. Oxy hóa và môi trường làm việc có thể làm mối nối nóng dần theo thời gian
Đồng có khả năng chống ăn mòn tốt nhưng bề mặt đồng vẫn có thể hình thành lớp oxit trong quá trình sử dụng. Tùy điều kiện môi trường, các sản phẩm oxy hóa hoặc chất bẩn có thể làm thay đổi đặc tính tiếp xúc của mối nối.
Đặc biệt tại những vị trí có độ ẩm cao, nhiệt độ thay đổi lớn, bụi công nghiệp hoặc môi trường có chất ăn mòn, mối nối cần được xem xét kỹ hơn.
Một mối nối ban đầu hoạt động bình thường nhưng sau thời gian dài có thể xuất hiện hiện tượng tăng điện trở tiếp xúc. Khi đó, nhiệt độ tại mối nối tăng lên và tạo thành một vòng lặp bất lợi.
Nhiệt độ cao làm vật liệu và liên kết thay đổi, từ đó có thể tiếp tục làm giảm chất lượng tiếp xúc và khiến nhiệt độ tăng thêm.
7. Vật liệu liên kết giữa đồng và các kim loại khác
Trong tủ điện và trạm điện, không phải tất cả các chi tiết liên kết đều được làm bằng đồng. Có thể xuất hiện các vị trí kết nối giữa đồng với nhôm hoặc giữa đồng với các vật liệu kim loại khác.
Khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc trong điều kiện môi trường phù hợp, vấn đề ăn mòn điện hóa có thể xuất hiện. Sự thay đổi bề mặt tại vùng tiếp xúc có thể ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc và độ ổn định của mối nối.
Do đó, đối với các liên kết khác kim loại, cần lựa chọn phương án kết nối và vật liệu trung gian phù hợp với điều kiện làm việc của hệ thống.
Không nên chỉ dựa vào việc hai vật liệu có thể bắt bulông với nhau mà bỏ qua yêu cầu về độ ổn định điện và cơ học trong thời gian dài.
8. Rung động và chu kỳ nhiệt cũng ảnh hưởng đến mối nối
Tủ điện, máy biến áp và hệ thống phân phối điện có thể làm việc trong điều kiện tải thay đổi liên tục. Dòng điện thay đổi làm nhiệt độ thanh dẫn và mối nối thay đổi theo.
Quá trình giãn nở và co lại lặp đi lặp lại có thể ảnh hưởng đến lực ép tại mối nối nếu cấu tạo liên kết không phù hợp.
Ngoài ra, rung động từ thiết bị điện hoặc hệ thống cơ khí xung quanh cũng có thể ảnh hưởng đến liên kết bulông trong thời gian dài.
Vì vậy, một mối nối đạt yêu cầu không chỉ cần đảm bảo khả năng dẫn điện tại thời điểm lắp đặt mà còn phải duy trì độ ổn định trong điều kiện vận hành thực tế.
9. Cách kiểm tra khi phát hiện mối nối thanh đồng bị nóng
Khi phát hiện một vị trí mối nối có nhiệt độ cao bất thường, không nên ngay lập tức kết luận rằng thanh đồng có tiết diện không đủ.
Trước tiên cần kiểm tra dòng điện thực tế đang chạy qua mạch và so sánh với dòng điện thiết kế.
Tiếp theo cần kiểm tra nhiệt độ tại nhiều vị trí trên cùng thanh dẫn để xác định nhiệt tập trung tại mối nối hay xuất hiện trên toàn bộ thanh.
Nếu phần thân thanh có nhiệt độ bình thường nhưng vị trí nối nóng cao hơn rõ rệt, cần tập trung kiểm tra điện trở tiếp xúc, lực siết, bề mặt tiếp xúc và tình trạng của các chi tiết liên kết.
Đối với hệ thống đang vận hành, camera nhiệt có thể hỗ trợ phát hiện nhanh những điểm phát nhiệt bất thường. Việc kiểm tra cần được thực hiện theo quy trình an toàn điện phù hợp với tình trạng thực tế của thiết bị.
10. Làm thế nào để hạn chế phát nhiệt tại mối nối thanh đồng?
Để mối nối hoạt động ổn định, cần kiểm soát đồng thời nhiều yếu tố thay vì chỉ tăng tiết diện thanh đồng.
Bề mặt tiếp xúc cần sạch và phù hợp với phương án liên kết. Khu vực gia công phải hạn chế ba via và biến dạng. Số lượng cũng như vị trí bulông cần được thiết kế phù hợp với kích thước thanh dẫn và dòng điện làm việc.
Lực siết cần được kiểm soát theo yêu cầu kỹ thuật. Với hệ thống quan trọng, nên có quy trình kiểm tra và ghi nhận lực siết trong quá trình lắp ráp.
Ngoài ra, cần lựa chọn vật liệu liên kết phù hợp, kiểm soát môi trường làm việc và thực hiện kiểm tra định kỳ trong quá trình vận hành.
Đối với các hệ thống thanh cái có dòng điện lớn, thiết kế mối nối cần được xem xét ngay từ giai đoạn thiết kế tủ điện, bảng điện và trạm điện thay vì chỉ xử lý khi thiết bị đã phát sinh hiện tượng nóng.
11. Chọn đúng thanh đồng ngay từ khâu thiết kế
Thanh đồng sử dụng trong tủ điện, bảng điện và hệ thống phân phối điện cần đáp ứng đồng thời yêu cầu về khả năng dẫn điện, kích thước, độ dày, độ phẳng và khả năng gia công.
Việc lựa chọn đúng vật liệu giúp quá trình gia công khoan, đột, cắt, uốn và lắp ráp được ổn định hơn. Tuy nhiên, chất lượng của mối nối vẫn phụ thuộc vào cả thiết kế và quá trình lắp đặt.
Vì vậy, khi lựa chọn thanh đồng cho hệ thống điện, cần xem xét tổng thể từ tiết diện thanh dẫn đến cấu tạo mối nối, phương án gia công và điều kiện vận hành thực tế.
Công ty TNHH TM Xuất nhập khẩu Tân Bình Phát cung cấp các sản phẩm đồng phục vụ nhiều ứng dụng trong cơ khí điện, tủ bảng điện và hệ thống điện công nghiệp. Việc lựa chọn đúng chủng loại, kích thước và quy cách đồng ngay từ đầu giúp thuận lợi hơn cho quá trình gia công và lắp đặt.
Nếu bạn có nhu cầu tham khảo giá các sản phẩm nêu trên vui lòng liên hệ Đồng Thanh Cái Tân Bình Phát, thông tin chi tiết dưới đây:
CÔNG TY TNHH TM XUẤT NHẬP KHẨU TÂN BÌNH PHÁT
VPGD: Số 52 Bùi Quốc Khái, P. Hoàng Liệt, Quận Hoàng Mai, Hà Nội
Hotline Zalo: 058 694 8888
Thông tin sản phẩm: https://tanbinhphat-copper.com.vn/san-pham
