Tại sao cần dùng cos đồng nhôm khi nối dây nhôm với MCCB?

Quick Review

• Cos đồng nhôm được sử dụng để tạo điểm chuyển tiếp giữa dây dẫn nhôm và đầu cực bằng đồng hoặc hợp kim đồng.
• Cos có phần ống nhôm để tương thích với dây nhôm và phần bản cực bằng đồng để kết nối với đầu cực đồng.
• Tiếp xúc trực tiếp giữa nhôm và đồng có thể tạo điều kiện cho ăn mòn điện hóa khi có môi trường điện ly như hơi ẩm.
• Lớp oxit trên nhôm có tính cách điện và có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng tiếp xúc nếu mối nối không được thiết kế, xử lý phù hợp.
• Không nên mặc định mọi MCCB đều có đầu cực bằng đồng; vật liệu và yêu cầu đấu nối phải được kiểm tra theo tài liệu của MCCB.
• IEC 61238-1-1:2018 quy định phương pháp thử và yêu cầu đối với đầu nối nén và cơ khí dùng cho cáp điện có ruột dẫn đồng hoặc nhôm trong phạm vi tiêu chuẩn.
• Việc chọn cos phải đồng thời xét vật liệu dây, tiết diện, kích thước đầu cực MCCB, lỗ bắt bulông và dụng cụ/khuôn ép.

Tại sao cần dùng cos đồng nhôm thay vì cos nhôm khi nối dây với MCCB đồng?

Khi sử dụng cáp nhôm để đấu vào MCCB có đầu cực bằng đồng hoặc hợp kim đồng, lựa chọn đầu cos không chỉ dựa trên tiết diện dây. Vật liệu của dây dẫn và vật liệu tại điểm đấu nối cũng cần được xem xét. Trong trường hợp này, cos đồng nhôm, còn gọi là cos lưỡng kim hoặc bimetallic cable lug, được thiết kế để tạo chuyển tiếp giữa dây dẫn nhôm và đầu cực đồng. Phần ống cos tiếp nhận dây nhôm được làm bằng nhôm, trong khi phần bản cực tiếp xúc với đầu nối đồng được làm bằng đồng.

Cách cấu tạo này khác với cos nhôm thông thường. Cos nhôm có phần tiếp xúc với dây và phần bản cực đều thuộc hệ vật liệu nhôm; khi đưa trực tiếp phần bản cực nhôm vào đầu cực đồng của MCCB, mối nối trở thành một điểm tiếp xúc giữa hai kim loại khác nhau.

Vấn đề nằm ở điểm tiếp xúc giữa nhôm và đồng

Nhôm và đồng có tính chất điện hóa khác nhau. Khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc trong môi trường có chất điện ly, chẳng hạn hơi ẩm hoặc nước ngưng tụ, có thể hình thành điều kiện cho quá trình ăn mòn điện hóa. Đối với mối nối điện, vấn đề không chỉ nằm ở sự thay đổi bề mặt kim loại. Sản phẩm ăn mòn và lớp oxit trên nhôm có thể ảnh hưởng đến vùng tiếp xúc điện. Khi chất lượng tiếp xúc suy giảm, điện trở tại mối nối có xu hướng tăng. Với dòng điện chạy qua, tổn hao tại điểm tiếp xúc có thể biểu diễn theo quan hệ P = I²R.

Điều này giải thích vì sao một mối nối có điện trở tiếp xúc tăng có thể phát sinh nhiệt nhiều hơn so với một mối nối được thiết kế và lắp đặt phù hợp. IEC 61238-1-1:2018 quy định phương pháp thử và yêu cầu đối với đầu nối nén và đầu nối cơ khí dùng cho cáp điện có ruột dẫn đồng hoặc nhôm, trong phạm vi điện áp và điều kiện được tiêu chuẩn quy định. Tiêu chuẩn này cũng đề cập đến các phép thử điện, cơ và ngắn mạch đối với loại đầu nối thuộc phạm vi áp dụng. Tuy nhiên, việc một sản phẩm cụ thể có phù hợp với tiêu chuẩn hay không phải được xác nhận từ tài liệu của chính sản phẩm đó.

Cos nhôm và cos đồng nhôm khác nhau ở đâu?

Điểm khác biệt quan trọng nằm ở phần tiếp xúc với đầu cực của MCCB. Với cos đồng nhôm, phần bản cực bằng đồng tạo giao diện vật liệu phù hợp hơn với đầu cực đồng, trong khi phần ống nhôm vẫn tương thích với dây dẫn nhôm.

Vì sao không dùng cos nhôm rồi bắt trực tiếp vào MCCB đồng?

Không nên xem đây là vấn đề đơn giản của việc “cos nhôm dẫn điện kém hơn cos đồng”. Vấn đề chính là thiết kế của toàn bộ mối nối. Nếu sử dụng cos nhôm, bản cực của cos sẽ tiếp xúc với đầu cực của MCCB. Khi hai bề mặt có vật liệu khác nhau, điều kiện môi trường, lớp oxit, áp lực tiếp xúc và phương pháp xử lý mối nối đều có thể ảnh hưởng đến chất lượng liên kết.

Trong một số hệ thống, nhà sản xuất có thể quy định phương án kết nối nhôm với đầu cực đồng bằng các biện pháp giao diện phù hợp. Vì vậy không nên đưa ra quy tắc rằng mọi trường hợp cáp nhôm đấu vào MCCB đồng đều bắt buộc phải sử dụng một loại cos duy nhất. Với trường hợp thiết kế sử dụng cos đồng nhôm, bản thân cos đã tạo ra một cấu trúc chuyển tiếp Al-Cu được chế tạo cho mục đích này. Phần nhôm nhận dây nhôm, còn phần đồng thực hiện kết nối tại phía đầu cực đồng.

Cấu tạo của cos đồng nhôm

Cos đồng nhôm thường gồm hai vùng vật liệu chính:

• Ống nhôm: dùng để đưa dây dẫn nhôm vào và thực hiện liên kết bằng phương pháp ép phù hợp với thiết kế của cos.
• Bản cực đồng: dùng để liên kết với đầu cực, thanh cái hoặc điểm đấu nối bằng đồng theo thiết kế của hệ thống.
• Vùng liên kết Al-Cu: là phần nối giữa hai vật liệu. Phương pháp chế tạo cụ thể phải căn cứ vào tài liệu của nhà sản xuất; không nên mặc định mọi cos đồng nhôm đều được chế tạo bằng cùng một công nghệ.

Một số nhà sản xuất sử dụng phương pháp hàn ma sát để liên kết phần nhôm và đồng. Tuy nhiên, đây là đặc điểm công nghệ của từng sản phẩm và cần kiểm tra theo catalog hoặc tài liệu kỹ thuật trước khi ghi cho một model cụ thể.

Một số dòng Cos Đòng nhôm phổ biến

• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-10 – Dùng cho dây nhôm 10mm², chuyển tiếp nhôm–đồng an toàn cho thiết bị điện
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-16 – Cos chuyển tiếp nhôm–đồng cho dây 16mm², dùng cho thiết bị đồng trong tủ điện công nghiệp
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-25 – Cos chuyển tiếp nhôm–đồng cho dây 25mm², dùng cho MCCB – contactor – thanh cái đồng
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-35 – Cos chuyển tiếp nhôm–đồng cho dây 35mm², dùng cho MCCB, contactor và thanh cái
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-70 – Cos chuyển tiếp nhôm–đồng cho dây 70mm², dùng cho MCCB – contactor – thanh cái
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-95 – Giải pháp chuyển tiếp nhôm–đồng cho dây 95mm², giảm nóng điểm nối hiệu quả
• Đầu Cos Đồng Nhôm DTL1-150 – Cos bimetal cho dây nhôm 150mm², tối ưu điểm nối nhôm–đồng trong tủ tải lớn

Khi nào nên chọn cos đồng nhôm cho MCCB?

Có thể xem xét cos đồng nhôm khi đồng thời có các điều kiện sau:

• Dây dẫn hoặc lõi cáp sử dụng vật liệu nhôm.
• Điểm đấu nối của MCCB được xác định là đồng hoặc vật liệu tương thích với phần bản cực đồng của cos.
• Nhà sản xuất MCCB cho phép sử dụng loại dây và đầu nối tương ứng.
• Tiết diện dây phù hợp với phạm vi sử dụng của cos.
• Lỗ bắt bulông và kích thước bản cực phù hợp với đầu cực MCCB.
• Phương pháp ép và khuôn ép phù hợp với loại cos và dây dẫn.

Không nên chỉ nhìn vào ký hiệu tiết diện, chẳng hạn 95 mm² hoặc 185 mm², rồi chọn cos tương ứng. Cần kiểm tra đồng thời kích thước dây, loại ruột dẫn, kích thước ống cos, kích thước lỗ bắt bulông và yêu cầu đấu nối của thiết bị.

Những thông số cần kiểm tra trước khi chọn cos đồng nhôm

1. Vật liệu và tiết diện dây

Trước tiên phải xác định dây dẫn là nhôm và tiết diện danh định của dây. Ngoài tiết diện, cấu trúc ruột dẫn cũng cần được xem xét nếu tài liệu của cos hoặc dụng cụ ép có yêu cầu riêng.

2. Đầu cực của MCCB

Cần kiểm tra tài liệu kỹ thuật của MCCB để xác định loại đầu cực, kích thước vị trí đấu dây, đường kính lỗ bắt bulông và phạm vi dây dẫn được nhà sản xuất cho phép.

3. Kích thước bản cực của cos

Lỗ cos phải tương thích với bulông hoặc hệ thống bắt nối của MCCB. Phần bản cực cũng phải có kích thước phù hợp với vùng tiếp xúc của đầu cực.

4. Phương pháp ép

Phải sử dụng dụng cụ và khuôn ép phù hợp với loại cos. Không nên lấy lực ép hoặc số lần ép của một loại cos áp dụng cho một loại cos khác nếu không có tài liệu xác nhận.

5. Yêu cầu của nhà sản xuất

Nếu MCCB có hướng dẫn cụ thể về loại dây dẫn, đầu cos, mô-men siết hoặc phương pháp đấu nối, hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị phải được ưu tiên trong quá trình lựa chọn và lắp đặt.

Cos đồng nhôm có phải lúc nào cũng bắt buộc?

Không nên hiểu theo cách tuyệt đối. Điều cần xác định trước là vật liệu dây dẫn, vật liệu đầu cực và phương án đấu nối được nhà sản xuất chấp thuận. Nếu MCCB có đầu cực được thiết kế để tiếp nhận trực tiếp dây nhôm hoặc có giải pháp chuyển tiếp được quy định rõ, phương án đấu nối có thể khác. Ngược lại, khi dây nhôm cần đấu vào một đầu cực đồng và thiết kế không cho phép kết nối nhôm trực tiếp, cos đồng nhôm là một phương án chuyển tiếp được sử dụng cho loại liên kết Al-Cu.

Do đó, câu hỏi chính xác hơn không phải là “cos nhôm có dùng được cho MCCB đồng hay không”, mà là: đầu cos, dây dẫn và đầu cực MCCB có tạo thành một hệ thống đấu nối được thiết kế và chấp thuận cho nhau hay không?

Những lỗi thường gặp khi đấu cáp nhôm vào MCCB

• Dùng cos không đúng vật liệu cho đầu cực của thiết bị.
• Chọn cos chỉ theo tiết diện dây mà bỏ qua kích thước lỗ bắt bulông.
• Dùng khuôn ép không phù hợp với thiết kế của cos.
• Không xử lý dây nhôm theo hướng dẫn của nhà sản xuất cos.
• Ép sai vị trí hoặc sai số lần ép được quy định.
• Siết đầu nối không đúng yêu cầu của MCCB.
• Tự áp dụng một loại hợp chất chống oxy hóa hoặc phương pháp xử lý bề mặt mà không có hướng dẫn phù hợp.
• Cho rằng mọi MCCB đều có đầu cực bằng đồng mà không kiểm tra tài liệu thiết bị.

Kết luận kỹ thuật

Cos đồng nhôm được sử dụng trong các mối nối mà dây dẫn nhôm cần kết nối với đầu cực đồng. Cấu tạo hai vật liệu của cos tạo ra vùng tiếp nhận dây nhôm ở phía ống và vùng kết nối đồng ở phía bản cực, phù hợp với mục đích tạo chuyển tiếp giữa hai hệ vật liệu. Lý do lựa chọn không đơn thuần là vấn đề tiết diện hay khả năng dẫn điện của đầu cos. Cần xem xét cả vật liệu tiếp xúc, nguy cơ ăn mòn điện hóa, chất lượng tiếp xúc, phương pháp ép, kích thước cơ khí và yêu cầu đấu nối của MCCB.

Với từng model MCCB và từng loại cos cụ thể, các thông số như vật liệu đầu cực, tiết diện dây cho phép, kích thước lỗ bắt bulông, mô-men siết, khuôn ép và yêu cầu xử lý dây phải được kiểm tra từ tài liệu kỹ thuật tương ứng. Nếu không có dữ liệu xác nhận, thông tin đó cần được kiểm chứng trước khi đưa vào thiết kế hoặc thi công.

FAQ

Cos đồng nhôm dùng để làm gì?

Cos đồng nhôm được dùng để tạo điểm chuyển tiếp giữa dây dẫn nhôm và đầu cực hoặc thanh cái bằng đồng trong những ứng dụng phù hợp. Phần ống nhôm nhận dây nhôm, còn phần bản cực đồng thực hiện kết nối ở phía đồng.

Có thể dùng cos nhôm để nối dây nhôm vào MCCB đồng không?

Không nên kết luận chỉ dựa trên vật liệu cos. Cần kiểm tra vật liệu đầu cực MCCB, hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị, loại cos và phương án xử lý mối nối. Khi cần chuyển tiếp giữa dây nhôm và đầu cực đồng, cos đồng nhôm là một phương án được thiết kế chuyên biệt cho dạng kết nối này.

Chọn cos đồng nhôm chỉ theo tiết diện dây có đủ không?

Không. Ngoài tiết diện dây, cần kiểm tra loại ruột dẫn, kích thước ống cos, kích thước lỗ bắt bulông, kích thước đầu cực MCCB, phương pháp ép, khuôn ép và yêu cầu đấu nối của thiết bị.