استاندارد دوراهه مسی، آلومینیومی، بیمتال و پیچ‌برشی برای سطح ولتاژ یک کیلوولت؛ الزامات IEC 61238-1-1:2018
۲۹ مهر ۱۴۰۵
واحد فنی و مهندسی پارس مفصل آسیا
یک دوراهه مناسب باید جریان را با مقاومت پایدار عبور دهد، در چرخه‌های گرم و سرد شدن افت عملکرد نداشته باشد و تنش‌های الکتریکی و مکانیکی متناسب با کاربرد را تحمل کند. IEC 61238-1-1:2018 روش اثبات این عملکرد را برای اتصال‌دهنده‌های پرسی و مکانیکی روی هادی لخت تا یک کیلوولت مشخص می‌کند.
این راهنما روشن می‌کند دوراهه‌های مسی، آلومینیومی، بیمتال، پیچی و پیچ‌برشی چه آزمون‌هایی لازم دارند؛ جدول‌ها، کلاس‌ها، شرایط نصب، حدود قبولی، دامنه اعتبار گزارش و تمام ضمائم A تا G را به زبان کاربردی توضیح می‌دهد.
مقاله خلاصه و بازنویسی توضیحی استاندارد است، نه متن رسمی یا گواهی انطباق محصول. برای اجرای آزمون، پذیرش قراردادی و تعیین جزئیات آرایش، متن رسمی ویرایش مورد استناد و مشخصات پروژه ملاک‌اند.
۱. دوراهه مسی، آلومینیومی، بیمتال و پیچی چه آزمون‌هایی باید بگذرانند؟
جنس قطعه و روش اتصال دو ویژگی مستقل‌اند: «مسی، آلومینیومی و بیمتال» جنس یا ساختار اتصال را توصیف می‌کنند؛ «پرسی، پیچی و پیچ‌برشی» روش نصب را. برای نمونه، یک دوراهه می‌تواند آلومینیومی و هم‌زمان از نوع پیچ‌برشی باشد.
تمام انواع زیر، در صورت قرارگرفتن در دامنه این استاندارد، باید برای کلاس ادعاشده آزموده شوند. در کلاس A، چرخه حرارتی و اتصال کوتاه الزامی است؛ در کلاس B، چرخه حرارتی الزامی است. کشش به کلاس مکانیکی ۰، ۱ یا ۲ بستگی دارد. صرف جنس مناسب، آبکاری، داشتن پیچ برشی یا درج عبارت «استاندارد» روی قطعه، اثبات قبولی نیست. [۱: بندهای ۱، ۵٫۱ و ۶ تا ۸]
| نوع دوراهه | ترکیب هادی قابل تأیید | الزامات الکتریکی | الزامات مکانیکی و نصب |
|---|---|---|---|
| مسی پرسی | مس به مس، برای کلاس و شکل هادی مندرج در گزارش | ۱۰۰۰ چرخه و ارزیابی مقاومت و دما؛ در کلاس A، شش اتصال کوتاه نیز لازم است | کشش طبق کلاس مکانیکی؛ نصب با ابزار، لقمه، تعداد و محل پرس تأییدشده |
| آلومینیومی پرسی | آلومینیوم به آلومینیوم، در دامنه تأییدشده | همان آزمون‌های متناسب با کلاس A یا B؛ آلومینیوم‌بودن موجب معافیت نیست | کشش طبق کلاس؛ آماده‌سازی سطح، خمیر تماس و ابزار مطابق روش آزموده‌شده |
| بیمتال Al/Cu | آلومینیوم به مس، طبق شرایط ترکیب و دامنه تأیید | اثبات عملکرد ترکیب انتقالی طبق بند ۵٫۴؛ استفاده از آزمون جداگانه دو سمت فقط با احراز شرایط همان بند | کشش مربوط به هر هادی و کلاس؛ ابزار و آماده‌سازی هر سمت باید مشخص باشد |
| پیچی با پیچ معمولی | Cu/Cu، Al/Al یا Al/Cu فقط در صورت تأیید همان کاربرد | آزمون کامل مجموعه بدنه، پیچ و هادی برای کلاس ادعاشده | کشش طبق کلاس؛ گشتاور، ترتیب بستن و ابزار مطابق دستور نصب |
| پیچ‌برشی | ترکیب هادی و بازه سایز تأییدشده سازنده | آزمون کامل اتصال؛ جداشدن سر پیچ به‌تنهایی معیار قبولی الکتریکی نیست | کشش طبق کلاس؛ مشخصه شکست، تعداد، جنس و طراحی پیچ‌ها جزو طرح معتبرند |
۲. دامنه کاربرد و محدودیت‌ها
این مقاله بازنویسی توضیحی ویرایش ۲۰۱۸ است و جایگزین متن رسمی و برنامه آزمون آزمایشگاه نیست. استاندارد بر عملکرد اتصال نصب‌شده تمرکز دارد و یک نقشه عمومی، گشتاور ثابت یا تعداد پرس یکسان برای همه محصولات تعیین نمی‌کند. [۱: بندهای ۱ و ۵٫۳]
| موضوع | دامنه یا الزام |
|---|---|
| ولتاژ نامی | تا ۱ کیلوولت؛ حداکثر ولتاژ سیستم Uₘ = ۱٫۲ کیلوولت |
| هادی مسی | ۲٫۵ تا ۱۲۰۰ میلی‌متر مربع، مطابق IEC 60228 |
| هادی آلومینیومی | ۱۶ تا ۱۲۰۰ میلی‌متر مربع، مطابق IEC 60228 |
| دمای دائم هادی | حداکثر ۹۰ درجه سانتی‌گراد |
| وضعیت محل اتصال | هادی لخت یا هادی‌ای که عایق آن پیش از مونتاژ برداشته شده است |
| محصولات | دوراهه مستقیم، کابلشو و اتصال‌دهنده انشعابی پرسی یا مکانیکی، در آرایش مربوط |
| کاربرد نمونه | کابل زمینی و کابل نصب‌شده در ساختمان |
| خارج از دامنه | اتصال‌دهنده هادی خطوط هوایی و تماس لغزشی؛ IPC موضوع بخش ۱-۲ است |
۳. تفاوت استاندارد دوراهه با استاندارد مفصل کامل
گزارش IEC 61238-1-1 کیفیت اتصال هادی را در دامنه یک کیلوولت بررسی می‌کند؛ از آن نمی‌توان به‌تنهایی آب‌بندی، استقامت عایقی یا قبولی مفصل کامل را نتیجه گرفت. همچنین گزارش این بخش به‌تنهایی تأیید دوراهه برای ۲۰، ۳۶ یا ۷۲٫۵ کیلوولت نیست.
برای مطالعه الزامات مجموعه مفصل یک کیلوولت، مقاله «الزامات استاندارد BS EN 50393:2015» در همین بخش اخبار و مقالات را ببینید. [۱: مقدمه و بند ۱؛ ۳: دامنه کاربرد]
| مرجع | موضوع |
|---|---|
| IEC 61238-1-1:2018 | اتصال‌دهنده پرسی و مکانیکی روی هادی بدون عایق تا ۱ کیلوولت |
| IEC 61238-1-2:2018 | اتصال‌دهنده نفوذکننده در عایق یا IPC تا ۱ کیلوولت |
| IEC 61238-1-3:2018 | اتصال‌دهنده روی هادی بدون عایق، بالاتر از ۱ تا ۳۰ کیلوولت با Uₘ = ۳۶ کیلوولت |
| BS EN 50393:2015 | آزمون مجموعه متعلقات و مفصل کابل توزیع ۰٫۶/۱(۱٫۲) کیلوولت |
۴. کلاس‌های الکتریکی A/B و مکانیکی ۰/۱/۲
این دو دسته مستقل‌اند؛ مثلاً «A، مکانیکی ۱» یعنی محصول باید هم الزامات الکتریکی کلاس A و هم کشش کلاس ۱ را پاس کند. کلاس A برای بیشتر کاربردهای شبکه توزیع و صنعتی تعریف شده است. انتخاب نهایی کلاس به مشخصات پروژه وابسته است. [۱: بند ۵٫۱]
| دسته | کلاس | معنی و آزمون |
|---|---|---|
| الکتریکی | A | چرخه حرارتی و اتصال کوتاه؛ برای شبکه دارای احتمال اتصال کوتاه با شدت و مدت نسبتاً زیاد |
| الکتریکی | B | فقط چرخه حرارتی؛ برای شرایط قطع سریع اضافه‌بار یا اتصال کوتاه با حفاظت مناسب، مانند فیوز سریع |
| مکانیکی | ۰ | تقریباً بدون نیروی بیرون‌کشیدگی؛ مانند هادی مهارشده در تابلو؛ بدون آزمون کشش |
| مکانیکی | ۱ | کشش متناسب با جنس و سطح مقطع، با سقف ۲۰ کیلونیوتن؛ نمونه کاربرد: اتصال مفصل کابل زمینی |
| مکانیکی | ۲ | برای نیروهای بالاتر از ۲۰ کیلونیوتن؛ مس از ۴۰۰ و آلومینیوم از ۶۳۰ میلی‌متر مربع؛ نیرو مطابق جدول ۴ و بدون سقف کلاس ۱ |
۵. آماده‌سازی هادی، نصب و مدار آزمون
نمونه‌ها باید مطابق دستور سازنده نصب شوند. پاک‌سازی، برس‌زدن، خمیر تماس، لقمه و ابزار باید همان مواردی باشند که در روش نصب و گزارش آزمون ثبت می‌شوند؛ این استاندارد دستور یکسانی برای آماده‌سازی همه آلیاژها و همه محصولات نمی‌دهد. [۱: بندهای ۵٫۲، ۵٫۳ و ۶٫۱]
| موضوع | شرط اصلی |
|---|---|
| نمونه الکتریکی | شش اتصال‌دهنده در هر سری، همراه با هادی مرجع؛ هادی‌های هم‌سطح‌مقطع از یک طول هادی مشترک |
| هادی آزمون | روش مرجع بر استفاده از هادی استفاده‌نشده استوار است |
| ثبت مشخصات هادی | جنس، سطح مقطع، شکل، کلاس IEC 60228، فشردگی، رشته‌ها، آبکاری و مواد آب‌بند در صورت وجود |
| ثبت روش نصب | شناسه و نقشه قطعه، ابزار، لقمه، تنظیمات و آماده‌سازی سطوح تماس |
| محیط | هوای آرام؛ دمای محیط معمولاً ۱۵ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد؛ جلوگیری از اثر نامناسب دیوار، کف و حلقه‌های مجاور |
| سطح مقطع بالاتر از ۱۰۰۰ mm² | دامنه محیط تا ۴۰ درجه مجاز است؛ پایان سردشدن محیط بین ۱۵ و ۳۰ درجه باشد |
| هادی رشته‌ای | هم‌پتانسیل‌ساز مطابق ضمیمه A برای یکنواختی جریان و جلوگیری از خطای مقاومت |
| پیچ‌ها حین آزمون | سفت‌کردن مجدد ممنوع است |
| کابلشو | نصب به شینه رابط طبق دستور مربوط؛ جنس و ابعاد محل اتصال شینه طبق بند ۶٫۱٫۲ |
| انشعاب | انتخاب حلقه اصلی و شاخه طبق نسبت سطح مقطع و بند ۶٫۱٫۳؛ آزمون بخش مستقیم نیز در صورت قطع هادی اصلی |
۶. جدول آزمون‌های نوعی لازم
این آزمون‌ها طراحی محصول را ارزیابی می‌کنند. برنامه کنترل کیفیت هر بچ تولیدی موضوع جداگانه‌ای است؛ نباید از وجود آزمون نوعی، انجام هزار چرخه روی تک‌تک دوراهه‌ها را برداشت کرد. [۱: مقدمه و بندهای ۶ و ۷]
| آزمون | کلاس A | کلاس B | هدف و شرط |
|---|---|---|---|
| اندازه‌گیری مقاومت و ارزیابی آماری | الزامی | الزامی | در مراحل جدول ۲؛ تصحیح دمایی و محاسبه ضریب مقاومت طبق ضمیمه F |
| کنترل دمای اتصال و هادی مرجع | الزامی | الزامی | کنترل بیشینه دمای اتصال نسبت به مرجع مربوط |
| ۱۰۰۰ چرخه گرم و سرد شدن | الزامی | الزامی | بررسی پایداری تماس در تنش حرارتی مکرر |
| شش بار اتصال کوتاه پس از چرخه ۲۰۰ | الزامی | در این کلاس الزام ندارد | بررسی اثر حرارتی جریان خطا و ادامه آزمون‌های چرخه‌ای |
| کشش | وابسته به کلاس مکانیکی | وابسته به کلاس مکانیکی | کلاس ۰ بدون آزمون؛ کلاس‌های ۱ و ۲ مطابق جدول ۴ |
۷. مقاومت و دما چگونه اندازه‌گیری می‌شوند؟
اندازه‌گیری مقاومت باید در دمای پایدار انجام شود. روش پیشنهادی، عبور جریان DC حداکثر تا ۱۰ درصد جریان تخمینی چرخه حرارتی، بدون گرم‌کردن محسوس، و اندازه‌گیری افت ولتاژ است؛ مقاومت از R = U/I به دست می‌آید. بهتر است جریان اندازه‌گیری در تمام مراحل یکسان بماند. [۱: بند ۶٫۲]
محل برداشت ولتاژ و طول‌های اندازه‌گیری باید مطابق شکل ۴ و ضمیمه B تعیین شوند؛ عدد مقاومت شامل طول‌های مجاور را نباید بدون اصلاح به‌عنوان مقاومت خود دوراهه گزارش کرد. در صورت احتمال اثر ولتاژ ترموالکتریکی، اندازه‌گیری با دو جهت جریان و میانگین‌گیری توصیه شده است.
برای مقایسه، مقاومت به ۲۰ درجه تصحیح می‌شود: R₂₀ = (U/I) ÷ [۱ + α(θ − ۲۰)]. در محاسبات این سند، α برای مس و آلومینیوم برابر ۰٫۰۰۴ بر کلوین در نظر گرفته می‌شود. دمای اندازه‌گیری و مقاومت مرجع نیز باید ثبت شوند. [۱: ضمیمه F]
| کمیت | عدم‌قطعیت دستگاه طبق استاندارد |
|---|---|
| اندازه‌گیری ولتاژ | ±۰٫۵ درصد یا ±۱۰ میکروولت، هرکدام بزرگ‌تر است |
| اندازه‌گیری جریان | ±۰٫۵ درصد یا ±۰٫۱ آمپر، هرکدام بزرگ‌تر است |
| اندازه‌گیری مستقیم مقاومت | ±۱ درصد یا ±۰٫۵ میکرو‌اهم، هرکدام بزرگ‌تر است؛ با کالیبراسیون در برابر مقاومت مرجع گواهی‌شده |
| اندازه‌گیری دما | ±۲ کلوین؛ روش توصیه‌شده ترموکوپل در نقاط تعیین‌شده |
۸. چرخه حرارتی؛ چرا دمای آزمون ۱۲۰ تا ۱۴۰ درجه است؟
دمای آزمون شتاب‌یافته با دمای مجاز بهره‌برداری متفاوت است. در این بخش، هادی مرجع لخت طبق روش زیر گرم می‌شود؛ دمای دائم مجاز هادی در دامنه استاندارد همچنان حداکثر ۹۰ درجه است. [۱: بندهای ۱ و ۶٫۳]
اتصال‌دهنده میانی، سومین نمونه از نظر بالاترین دما بین شش اتصال در چرخه اول است. چرخه اول شرایط تعادل را تعیین می‌کند و چرخه دوم زمان و پروفیل لازم برای تکرار چرخه‌ها را مشخص می‌سازد.
| مرحله | الزام یا روش |
|---|---|
| چرخه اول | هادی مرجع به ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد در تعادل برسد |
| اگر اتصال‌دهنده میانی حداقل ۱۰۰ درجه باشد | دمای مرجع چرخه‌های بعد ۱۲۰ درجه انتخاب می‌شود |
| اگر اتصال‌دهنده میانی زیر ۱۰۰ درجه باشد | جریان تا رسیدن آن به ۱۰۰ درجه افزایش یابد، مشروط به تجاوزنکردن مرجع از ۱۴۰ درجه |
| اگر در مرجع ۱۴۰ درجه نیز اتصال به ۱۰۰ نرسد | آزمون با مرجع ۱۴۰ درجه ادامه می‌یابد |
| چرخه دوم | مرجع به θR با تلرانس مثبت ۶ درجه برسد؛ برای آرایش انشعاب، تلرانس‌های ویژه بند ۶٫۳٫۳ اعمال می‌شود |
| پایداری اتصال‌دهنده میانی در چرخه دوم | در بازه ۲ درجه طی ۱۰ دقیقه پایدار و اختلاف آن با دمای چرخه اول حداکثر ۳ درجه باشد |
| گرمایش سریع اولیه | استفاده از جریان تا ۱۵۰ درصد IN در آغاز مجاز است؛ سپس برای شرایط پایدار تنظیم شود |
| کنترل چرخه | دمای هادی مرجع پارامتر کنترل است؛ پروفیل دما-زمان ثبت و تکرار شود |
| سردشدن | تمام اتصال‌ها و مرجع به حداکثر ۳۵ درجه برسند؛ سرمایش هوایی کمکی باید بر کل حلقه اعمال شود |
| تعداد و نوع جریان | مجموعاً ۱۰۰۰ چرخه؛ اصولاً AC، با امکان استفاده از DC برای کاربرد DC طبق توضیح سند |
۹. حداقل زمان حفظ تعادل حرارتی — جدول ۱
در چرخه اول، نوسان دمای مرجع و اتصال‌ها در تعادل باید از ±۲ کلوین بیشتر نباشد. حداقل مدت حفظ پایداری به سطح مقطع بستگی دارد؛ طول هر چرخه یک زمان ثابت عمومی برای همه سایزها نیست. [۱: بند ۶٫۳٫۲ و جدول ۱]
| آلومینیوم، mm² | مس، mm² | حداقل زمان پایداری |
|---|---|---|
| تا ۳۰۰ | تا ۲۴۰ | ۱۵ دقیقه |
| بیش از ۳۰۰ تا ۶۳۰ | بیش از ۲۴۰ تا ۴۰۰ | ۲۰ دقیقه |
| بیش از ۶۳۰ تا ۱۰۰۰ | بیش از ۴۰۰ تا ۸۰۰ | ۳۰ دقیقه |
| بیش از ۱۰۰۰ | بیش از ۸۰۰ | ۶۰ دقیقه |
۱۰. مراحل ثبت مقاومت — جدول ۲
پس از سردشدن در مراحل مقرر، مقاومت و دمای هر اتصال و هادی مرجع ثبت می‌شود. بیشینه دمای هر اتصال در چرخه بلافاصله پیش یا پس از اندازه‌گیری مقاومت نیز ثبت می‌شود. [۱: بند ۶٫۳٫۴]
| مرحله | کلاس A | کلاس B |
|---|---|---|
| چرخه صفر، پیش از شروع | ثبت شود | ثبت شود |
| پس از چرخه ۲۰۰، پیش از اتصال کوتاه | ثبت شود | — |
| پس از چرخه ۲۰۰ و آزمون اتصال کوتاه | ثبت شود | — |
| پس از چرخه ۲۵۰ | ثبت شود | ثبت شود |
| سپس هر ۷۵ چرخه تا چرخه ۱۰۰۰ | ثبت شود | ثبت شود |
| مجموع | ۱۴ نوبت | ۱۲ نوبت |
| تلرانس مراحل چرخه ۲۵۰ و بعد | ±۱۰ چرخه | ±۱۰ چرخه |
۱۱. شش آزمون اتصال کوتاه کلاس A
بعد از ۲۰۰ چرخه، شش بار جریان اتصال کوتاه AC به هر اتصال اعمال می‌شود. پس از هر بار، حلقه تا حداکثر ۳۵ درجه سرد می‌شود. دمای اولیه، جریان، زمان و انتگرال ژول هر بار باید در گزارش ثبت شوند. [۱: بند ۶٫۴]
در اتصال هادی‌های متفاوت، هادی دارای بیشترین مقاومت الکتریکی نامی بر واحد طول، مرجع آزمون اتصال کوتاه است. در اتصال انشعابی، جریان باید از مسیر اصلی به شاخه اتصال مورد آزمون عبور کند. این آزمون عمدتاً اثر حرارتی را بازسازی می‌کند؛ کاهش نیروهای الکترودینامیکی با مسیر برگشت هم‌مرکز توصیه شده است.
| گروه یا شرط | پارامتر آزمون |
|---|---|
| آلومینیوم کمتر از ۱۰۰۰ و مس کمتر از ۶۳۰ mm² | شدت آزمون برای رساندن مرجع به ۲۵۰ تا ۲۷۰ درجه سانتی‌گراد، با کنترل I²t طبق ضمیمه D |
| جریان لازم تا ۲۵ kA | مدت ۱ ثانیه با تلرانس ۰٫۱ ثانیه کمتر و ۰٫۵ ثانیه بیشتر؛ یعنی ۰٫۹ تا ۱٫۵ ثانیه |
| اگر جریان لازم از ۲۵ kA بیشتر شود | جریان ۲۵ تا ۴۵ kA با مدت طولانی‌تر، حداکثر ۵ ثانیه |
| آلومینیوم از ۱۰۰۰ و مس از ۶۳۰ mm² | ۴۵ کیلوآمپر به مدت ۵ ثانیه |
| پیش‌گرمایش برای سایز بزرگ | برای آلومینیوم بیش از ۴۰۰ و مس بیش از ۳۰۰ mm²، پیش‌گرمایش تا ۹۰ درجه طبق شرایط بند مجاز است |
| تنظیم نخستین اتصال کوتاه در بند ۶٫۴٫۲ | برای تنظیم جریان، افزایش مدت اولین بار تا دمای نهایی ۲۵۰ تا ۲۸۰ درجه طبق یادداشت مجاز است |
نکته درباره دمای اتصال کوتاه و جریان نامی
۲۵۰ تا ۲۷۰ درجه، شرط آزمون روی مرجع در بند مربوط است؛ از آن نباید مجوز بهره‌برداری کابل با چنین دمایی برداشت کرد. همچنین ۴۵ کیلوآمپر، جریان اسمی قابل تعمیم به همه دوراهه‌ها نیست. برای سایزهای بزرگ‌تر از ۶۳۰ مس و ۱۰۰۰ آلومینیوم، متن تصریح می‌کند که پارامترهای ۴۵ کیلوآمپر و ۵ ثانیه برای رسیدن به ۲۵۰ درجه کافی نیستند و روش بند ۶٫۴٫۳ ملاک است.
انتگرال ژول I²t باید در دامنه محاسبه‌شده باشد. اندازه‌گیری RMS ترجیحاً مؤلفه DC جریان خطا را نیز لحاظ کند؛ روش جایگزین ضمیمه E این مؤلفه را در نظر نمی‌گیرد. [۱: بند ۶٫۴ و ضمائم D و E]
۱۲. معیارهای قبولی الکتریکی — جدول ۳
ضریب مقاومت k، مقاومت محاسبه‌شده اتصال را نسبت به مقاومت طول معادل هادی مرجع بیان می‌کند. ابتدا مقاومت و طول‌های مجاور طبق ضمیمه F اصلاح می‌شوند؛ مقایسه یک عدد خام میکرو‌اهم برای صدور انطباق کافی نیست. شاخص‌های زیر باید طبق روش آماری همان ضمیمه محاسبه شوند. [۱: بندهای ۶٫۵ و ۶٫۶]
حد D = ۰٫۱۵ صرفاً اختلاف ۱۵ درصدی مقاومت ابتدا و انتها نیست؛ این شاخص از روند و پراکندگی ۱۱ مرحله پایانی محاسبه می‌شود. حد λ = ۲ نیز به‌تنهایی جای سایر معیارهای پایداری را نمی‌گیرد.
| شاخص | نماد | حداکثر مجاز | معنی |
|---|---|---|---|
| پراکندگی اولیه | δ | ۰٫۳۰ | یکنواختی شش مقدار اولیه k₀ |
| پراکندگی میانگین | β | ۰٫۳۰ | پراکندگی میانگین رفتار شش نمونه در ۱۱ مرحله پایانی |
| تغییر ضریب مقاومت | D | ۰٫۱۵ | شاخص آماری تغییر k برای هر نمونه در ۱۱ مرحله پایانی |
| نسبت ضریب مقاومت | λ | ۲٫۰ | نسبت k هر مرحله به k₀ همان اتصال |
| بیشینه دمای اتصال | θmax | حداکثر θref | از دمای مرجع مربوط در زمان تعیین‌شده بیشتر نشود |
۱۳. مردودی و تکرار آزمون
هر شش اتصال باید معیارهای جدول ۳ را رعایت کنند. قاعده تکرار مربوط به ارزیابی الکتریکی بند ۶٫۶ است.
| نتیجه | تصمیم |
|---|---|
| قبولی تمام شش نمونه | قبولی الکتریکی در دامنه آزمون |
| مردودی فقط یک نمونه در یک یا چند معیار | تکرار با شش نمونه جدید مجاز است؛ همه شش نمونه جدید باید قبول شوند |
| مردودی بیش از یک نمونه | تکرار مجاز نیست و نوع اتصال نامنطبق محسوب می‌شود |
۱۴. نیروی کشش — جدول ۴
آزمون کشش برای کلاس‌های مکانیکی ۱ و ۲ روی سه نمونه اضافی با همان ترکیب هادی و روش نصب آزمون الکتریکی انجام می‌شود. طول آزاد پیشنهادی بین اتصال‌ها یا بین اتصال و فک دستگاه حداقل ۵۰۰ میلی‌متر است. در انشعاب یا ترکیب‌های مختلف، تعداد نمونه طبق بند ۷٫۲ افزایش می‌یابد. [۱: بند ۷]
در جدول زیر A سطح مقطع هادی بر حسب میلی‌متر مربع و F نیروی آزمون بر حسب نیوتن است.
| کلاس | جنس هادی | سطح مقطع، mm² | نیروی آزمون F |
|---|---|---|---|
| ۰ | مس و آلومینیوم | تمام دامنه مربوط | بدون آزمون |
| ۱ | آلومینیوم | تا ۵۰۰ | ۴۰ × A |
| ۱ | آلومینیوم | از ۶۳۰ | ۲۰۰۰۰ نیوتن |
| ۱ | مس | تا ۳۰۰ | ۶۰ × A |
| ۱ | مس | از ۴۰۰ | ۲۰۰۰۰ نیوتن |
| ۲ | آلومینیوم | از ۶۳۰ | ۴۰ × A |
| ۲ | مس | از ۴۰۰ | ۶۰ × A |
روش و مثال آزمون کشش
بارگذاری تا ۲۵ درصد نیروی جدول برای علامت‌گذاری نسبی هادی و اتصال و سپس تا نیروی نهایی انجام می‌شود. نرخ افزایش بار از ۱۰ نیوتن به ازای هر میلی‌متر مربع سطح مقطع در ثانیه تجاوز نکند. نیروی نهایی یک دقیقه حفظ شود و تلرانس اعمال نیرو ±۵ درصد است.
معیار قبولی: لغزش در یک دقیقه نهایی نباید بیش از ۳ میلی‌متر باشد. قبولی این آزمون، اثبات قبولی الکتریکی نیست. [۱: بندهای ۷٫۱ تا ۷٫۳]
| مثال | کلاس مکانیکی | نیروی لازم |
|---|---|---|
| آلومینیوم ۱۸۵ mm² | ۱ | ۷۴۰۰ نیوتن |
| مس ۱۸۵ mm² | ۱ | ۱۱۱۰۰ نیوتن |
| آلومینیوم ۶۳۰ mm² | ۱ | ۲۰۰۰۰ نیوتن |
| آلومینیوم ۶۳۰ mm² | ۲ | ۲۵۲۰۰ نیوتن |
| مس ۴۰۰ mm² | ۱ | ۲۰۰۰۰ نیوتن |
| مس ۴۰۰ mm² | ۲ | ۲۴۰۰۰ نیوتن |
۱۵. دوراهه پیچی و پیچ‌برشی؛ چه چیزی باید ثابت بماند؟
پیچ‌برشی نوعی اتصال مکانیکی است که مشخصه شکست سر پیچ در طراحی آن نقش دارد. این سند برای تمام پیچ‌ها، یک جنس، قطر یا گشتاور شکست عمومی تعیین نمی‌کند؛ مجموعه نصب‌شده باید آزمون‌های مربوط را پاس کند.
بند ۵٫۴ در یکی از قواعد تعمیم طرح‌های مکانیکی، یکسان‌بودن جنس بدنه، طراحی کانال هادی و تعداد و طراحی پیچ‌ها شامل گشتاور، جنس، اندازه و مشخصه شکست را شرط می‌داند. بنابراین تعویض پیچ با نمونه ظاهراً مشابه، به‌خودی‌خود تحت پوشش گزارش قبلی نیست. [۱: بندهای ۵٫۳ و ۵٫۴]
| موضوع | پیچ مکانیکی معمولی | پیچ‌برشی |
|---|---|---|
| پایان نصب | مطابق گشتاور و روش دستور سازنده | مطابق عملکرد سر برشی و روش دستور سازنده |
| گشتاور | مختص طراحی آزموده‌شده؛ مقدار عمومی برای تمام سایزها وجود ندارد | مشخصه شکست مختص طراحی؛ شکستن سر به‌تنهایی اثبات کیفیت تماس نیست |
| ترتیب بستن و ابزار | طبق دستور همان قطعه | طبق دستور همان قطعه؛ مجازبودن ابزار ضربه‌ای نباید فرض شود |
| آزمون لازم | چرخه حرارتی، ارزیابی مقاومت و دما، اتصال کوتاه برای A و کشش طبق کلاس | همان الزامات؛ پیچ‌برشی از آزمون‌های الکتریکی معاف نیست |
| حین آزمون | سفت‌کردن مجدد ممنوع | سفت‌کردن مجدد ممنوع |
۱۶. نکات اجرایی برای دوراهه پرسی، آلومینیومی و بیمتال
این بخش راهنمای اجرایی است؛ جزئیات الزام‌آور نصب از دستور محصول و روش آزموده‌شده آن گرفته می‌شود. جنس دوراهه، جنس دو هادی، کلاس هادی، شکل گرد یا سکتور و بازه سطح مقطع باید هم‌زمان تطبیق داده شوند.
در پرسی، ابزار، لقمه و محل و تعداد پرس نباید حدس زده شود. در آلومینیوم، روش اکسیدزدایی و خمیر تماس باید مطابق دستور سازنده باشد؛ خمیر داخل قطعه خودسرانه پاک یا با ماده دیگری جایگزین نشود. برای Al/Cu، فقط از قطعه‌ای استفاده شود که کاربرد انتقالی آن مستند است.
پس از اتصال، کنترل ورود کامل هادی، سالم‌بودن رشته‌ها، ترک و پلیسه، وضعیت نهایی پیچ‌ها و پاک‌سازی براده و مواد اضافی پیش از بازسازی عایق مفصل انجام شود. این کنترل‌های نصب جای آزمون نوعی را نمی‌گیرند. [۱: بند ۵٫۳]
۱۷. اعتبار گزارش برای سایزها، بیمتال و طرح‌های مشابه
اصل این است که گزارش برای همان ترکیب اتصال‌دهنده و هادی معتبر باشد. تعمیم فقط طبق بند ۵٫۴ مجاز است؛ یک نمونه موفق، به معنای قبولی خودکار تمام سایزها، جنس‌ها و شکل‌های هادی نیست.
برای دوراهه اتصال دو هادی متفاوت از نظر سطح مقطع، شکل یا جنس، اگر روش اتصال و بشکه‌های هر سمت قبلاً جداگانه برای ترکیب مربوط آزموده شده باشند، طبق شرایط بند ۵٫۴ آزمون اضافی لازم نیست. در غیر این صورت آزمون‌های اضافی مربوط انجام می‌شوند؛ در آزمون اضافی بیمتال، هادی دارای دمای بالاتر به‌عنوان مرجع انتخاب می‌شود. این قاعده با انتخاب مرجع آزمون اتصال کوتاه یکی نیست.
| وضعیت | شرط یا دامنه تعمیم |
|---|---|
| قطعه با بازه سایز متوالی | قبولی کوچک‌ترین و بزرگ‌ترین سطح مقطع طبق شرایط بند |
| خانواده بیش از پنج سایز | کوچک‌ترین، بزرگ‌ترین و دو سایز میانی؛ با اثبات معیارهای مشترک طراحی |
| خانواده پنج‌سایزی | کوچک‌ترین، بزرگ‌ترین و یک سایز میانی نماینده |
| خانواده چهار سایز یا کمتر | کوچک‌ترین و بزرگ‌ترین؛ با رعایت شرایط خانواده |
| هادی رشته‌ای گرد و سکتور گردشده | قبولی روی هادی گرد فشرده طبق قاعده مربوط می‌تواند هر دو را پوشش دهد |
| مکانیکی با بازه سایز | کشش کوچک‌ترین و بزرگ‌ترین هادی برای کلاس ۱ یا ۲ |
| هادی آلومینیومی مفتولی | نتیجه مکانیکی روی هادی گرد رشته‌ای آلومینیوم می‌تواند برای مفتولی هم‌سطح‌مقطع طبق بند معتبر باشد |
| هادی خشک و کابل کاغذ آغشته | قبولی روی هادی خشک برای همان هادی در کابل کاغذ آغشته قابل اعمال است |
| هادی دارای مواد آب‌بند | قبولی برای همان هادی بدون آب‌بند معتبر است؛ به نوع متفاوت آب‌بند تعمیم خودکار ندارد |
| بشکه کابلشو از طرح دوراهه | با معیار طراحی یکسان و اثبات بی‌اثر بودن اتصال انتهایی بر عملکرد بشکه طبق مدارک یا آزمون حرارتی |
| قبولی IEC 61238-1-3 | برای همان کلاس‌ها و هادی‌ها در بخش ۱-۱ قابل اعمال است؛ عکس آن نتیجه نمی‌شود |
۱۸. گزارش معتبر چه اطلاعاتی دارد؟
گزارش آزمون باید محصول عرضه‌شده را به نمونه آزموده‌شده و دامنه تأیید پیوند دهد. عبارت کلی «تست‌شده طبق IEC» بدون مشخصات نمونه و نتایج، اطلاعات کافی برای ارزیابی انطباق ارائه نمی‌کند. [۱: بند ۸]
| گروه اطلاعات | آنچه باید ثبت شود |
|---|---|
| طبقه‌بندی | کلاس الکتریکی و مکانیکی |
| شناسه قطعه | سازنده، نوع، نقشه یا شماره مرجع قابل تطبیق |
| هادی | جنس، سطح مقطع، شکل، کلاس، ساختار و ویژگی‌های مربوط |
| روش نصب | ابزار، لقمه، تنظیمات، آماده‌سازی سطح و دستور نصب |
| اتصال پیچی مربوط | در موارد مقرر: جنس، سطح و روانکاری پیچ، مهره و واشر و گشتاور اعمال‌شده |
| حلقه و اندازه‌گیری | آرایش حلقه، روش اندازه‌گیری دما و جریان IN در تعادل |
| اتصال کوتاه کلاس A | دمای اولیه، جریان، مدت و I²t |
| نتایج الکتریکی | مقادیر و نمودار k برحسب چرخه و بیشینه دما برحسب چرخه؛ نتایج جدول ۳ |
| نتایج مکانیکی | کلاس، ترکیب هادی، روش نصب و نتیجه کشش |
| پروفیل چرخه دوم | نمایش نمودار دما-زمان توصیه شده است |
۱۹. ضمائم A تا G؛ کدام الزامی‌اند؟
ضمیمه الزامی در موارد قابل اعمال بخشی از الزامات سند است؛ ضمیمه اطلاعاتی، راهنما و توضیح تکمیلی است. این بخش برخلاف IEC 61238-1-2 ضمائم H و I ندارد.
ترجمه فارسی توضیحی هر ضمیمه، همراه با روابط و جزئیات اجرایی، در ادامه همین مقاله آمده است.
| ضمیمه | وضعیت | موضوع و کاربرد |
|---|---|---|
| A | الزامی | هم‌پتانسیل‌سازها و آماده‌سازی؛ یکنواخت‌کردن جریان رشته‌ها و محل برداشت ولتاژ |
| B | الزامی | محل اندازه‌گیری پتانسیل، اندازه‌گیری دما و مقاومت معادل هادی |
| C | اطلاعاتی | کاهش عدم‌قطعیت؛ نحوه کار با حلقه، تجهیزات و قرائت |
| D | الزامی | محاسبه جریان اتصال کوتاه آدیاباتیک و خواص مواد |
| E | اطلاعاتی | تعیین مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاه با محدودیت روش |
| F | الزامی | محاسبه مقاومت اصلاح‌شده، k، δ، β، D، λ و بیشینه دما |
| G | اطلاعاتی | مبانی و تفسیر ارزیابی آماری نتایج و پیشینه روش |
ترجمه فارسی ضمائم؛ راهنمای مطالعه
در بخش‌های زیر، متن ضمائم به فارسی روان و با حفظ ترتیب موضوعات، الزامات و روابط فنی بازنویسی شده است. توضیح شکل‌ها به متن و جدول تبدیل شده و فرمول‌ها برای جلوگیری از جابه‌جایی نمادها چپ‌به‌راست نمایش داده می‌شوند. این ترجمه توضیحی، ترجمه رسمی یا جایگزین فایل اصلی نیست؛ مرجع هر بخش، ضمیمه هم‌نام در استاندارد این مقاله است. [۱: ضمائم]
«باید» الزام سند را بیان می‌کند؛ «توصیه می‌شود» یا «می‌توان» با الزام یکسان نیست. ضمائم A، B، D و F الزامی و C، E و G اطلاعاتی‌اند. معانی نمادهای تکراری باید در همان ضمیمه خوانده شوند؛ برای نمونه β ضمیمه D یک ثابت ماده است، اما β ضمیمه F شاخص آماری پراکندگی است.
ترجمه ضمیمه A — هم‌پتانسیل‌سازها و آماده‌سازی آن‌ها | الزامی
A.1 — الزامات: در هادی‌های رشته‌ای و افشان، اختلاف پتانسیل رشته‌ها در محل برداشت ولتاژ می‌تواند نتیجه اندازه‌گیری مقاومت را تغییر دهد. هم‌پتانسیل‌ساز باید همه رشته‌ها را به یکدیگر متصل کند تا توزیع جریان یکنواخت و اندازه‌گیری مقاومت قابل اتکا شود.
هم‌پتانسیل‌ساز باید در طول آزمون الکتریکی، از جمله اتصال کوتاه در صورت کاربرد، استحکام حرارتی و مکانیکی کافی داشته باشد. هنگام ساخت آن نباید رشته‌ها بیش از حد بازپخت یا باریک شوند و حجم فلز عبوردهنده جریان باید کافی باشد. جرم یا اندازه نامناسب هم‌پتانسیل‌ساز نباید با تغییر انتقال حرارت، دمای اتصال یا هادی مرجع را تحت تأثیر قرار دهد.
استفاده از هم‌پتانسیل‌ساز جوش‌شده، لحیم‌شده یا پرسی امکان‌پذیر است؛ برای هادی رشته‌ای، روش جوش‌کاری توصیه شده است. روش دیگر فقط زمانی قابل استفاده است که نتایج قابل مقایسه بدهد و دمای اتصال‌ها یا مرجع را تغییر ندهد.
A.2 — آماده‌سازی جوشی: ماده جوش بهتر است مشابه جنس هادی باشد. سر هادی‌ها عمود بریده و تمیز شود؛ همه رشته‌ها با مشعل ذوب و به هم متصل شوند. فلز جوش تا تشکیل پخ موردنظر افزوده شود. در شکل A.1، a طول پخ و b فاصله دو سر پیش از جوش نهایی است.
هادی‌ها مهار و با فاصله b قرار داده شوند؛ فلز جوش از مرکز افزوده و هادی‌ها چرخانده شوند تا پروفیل جوش یکنواخت حاصل شود. ناحیه دورتر از سر هادی باید به اندازه کافی خنک بماند تا خواص مکانیکی محل نصب اتصال تغییر نکند. محل برداشت پتانسیل در میانه هم‌پتانسیل‌ساز علامت‌گذاری می‌شود.
| نماد شکل A.1 | ترجمه یا شرط ابعادی؛ طول‌ها بر حسب mm |
|---|---|
| D / DEq | قطر هادی / قطر هم‌پتانسیل‌ساز؛ برای شکل گرد: D ≤ DEq ≤ 1.4D |
| lₑ؛ شکل گرد | طول هم‌پتانسیل‌ساز: lₑ ≤ 1.5D + 10 |
| H / HEq | ارتفاع هادی سکتور / ارتفاع هم‌پتانسیل‌ساز: H ≤ HEq ≤ 1.4H |
| W / WEq | عرض هادی سکتور / عرض هم‌پتانسیل‌ساز: W ≤ WEq ≤ 1.4W |
| lₑ؛ شکل سکتور | طول هم‌پتانسیل‌ساز: lₑ ≤ 1.5H + 10 |
| a / b | طول پخ / فاصله دو سر هادی هنگام آماده‌سازی جوش |
ترجمه ضمیمه B — اندازه‌گیری‌ها | الزامی
B.1 — محل برداشت پتانسیل: آرایش محل‌های برداشت ولتاژ برای اتصال‌های مختلف در شکل ۴ استاندارد آمده است. روی هادی مفتولی، محل برداشت باید نزدیک اتصال باشد، اما با خود اتصال تماس نداشته باشد. روی هادی رشته‌ای، برداشت ولتاژ از میانه هم‌پتانسیل‌ساز انجام می‌شود؛ فاصله آن از اتصال طبق رابطه زیر است.
طول واقعی بخش‌های مجاور هر اتصال، یعنی lₐ و lᵦ، ممکن است در حلقه یکسان نباشد؛ بنابراین طول هر نمونه باید جداگانه در محاسبه مقاومت همان نمونه لحاظ شود.
B.2 — اندازه‌گیری دما: بین اتصال گرم ترموکوپل و جسم مورد اندازه‌گیری باید تماس حرارتی مناسب برقرار باشد. در هادی مرجع، ترموکوپل در وسط طول مرجع قرار گیرد؛ روی هادی مفتولی در سوراخ کوچک و روی هادی رشته‌ای زیر رشته‌های لایه بیرونی تثبیت شود.
روی بدنه اتصال، می‌توان ترموکوپل را داخل سوراخ کوچک بدنه یا با چسب رسانای حرارت یا نوار حرارتی به سطح بیرونی متصل کرد. مقدار چسب یا نوار نباید دفع حرارت اتصال را تغییر دهد.
B.3 — مقاومت معادل هادی: مقاومت طول معلوم هادی مرجع و دمای آن اندازه‌گیری می‌شود تا سهم مقاومتی lₐ و lᵦ از مقاومت اندازه‌گیری‌شده کسر و مقاومت خود اتصال Rⱼ تعیین شود. در اتصال انشعابی، مقاومت مرجع اصلی و شاخه هر دو، طبق آرایش شکل ۴، وارد محاسبه می‌شوند.
در هر نوبت اندازه‌گیری مقاومت اتصال، مقاومت مرجع نیز دوباره اندازه‌گیری شود. مقادیر مرجع پس از تصحیح دمایی باید در طول آزمون پایدار بمانند؛ این امر نشانه‌ای از پایداری هم‌پتانسیل‌سازهاست. هنگام تعیین k، مرجع و تمام اتصال‌ها باید در دامنه دمای محیط مقرر بند ۶٫۲٫۲ باشند.
dₚ ≥ max(15√A, 150) mmA سطح مقطع هادی بر حسب میلی‌متر مربع است. این رابطه جای اندازه‌گیری واقعی lₐ و lᵦ برای هر اتصال را نمی‌گیرد.
ترجمه ضمیمه C — کاهش عدم‌قطعیت اندازه‌گیری | اطلاعاتی
C.1 — جابه‌جایی حلقه: از خم‌کردن و ارتعاش حلقه هنگام حمل و کار جلوگیری شود؛ نیروهای مکانیکی ناشی از آن می‌توانند مقاومت تماس نمونه را تغییر دهند. محل‌های برداشت ولتاژ باید در کل آزمون ثابت و آشکارا علامت‌گذاری شوند، زیرا محاسبات به وضعیت اولیه متکی‌اند. بازبینی این محل‌ها، به‌ویژه پس از اتصال کوتاه، توصیه می‌شود.
C.2 — تجهیزات و قرائت: در هادی رشته‌ای، بخش‌های بین هم‌پتانسیل‌سازها که اتصال آزمایشی در آن‌ها نصب نشده است، می‌توانند برای کنترل صحت مقاومت به کار روند. داده‌ها باید پایداری قابل قبول هم‌پتانسیل‌سازها را نشان دهند.
اعتبار کالیبراسیون هر دستگاه پیش از آزمون بررسی یا دستگاه کالیبره شود؛ در صورت امکان کل زنجیره اندازه‌گیری کالیبره شود. برای جریان می‌توان شنت کالیبره در مدار گذاشت. در صورت امکان، یک دستگاه برای اندازه‌گیری ولتاژ DC، افت ولتاژ شنت و خروجی ترموکوپل استفاده شود.
یک مقاومت کالیبره هم‌مرتبه با مقاومت‌های مورد اندازه‌گیری می‌تواند برای کنترل قرائت مستقیم مقاومت یا زنجیره اندازه‌گیری ولتاژ به کار رود. کنترل پیش از آزمون، در طول آن و پس از پایان انجام شود.
توصیه می‌شود دستگاه‌ها در کل آزمون ثابت بمانند؛ تعویض دستگاه می‌تواند عدم‌قطعیت سیستماتیک را تغییر دهد و بر ارزیابی اثر بگذارد. ذخیره خودکار داده‌ها و نرم‌افزار محاسباتی اعتبارسنجی‌شده، خطاهای رونویسی و محاسبه را کاهش می‌دهند.
محاسبه k با مقاومت‌های بدون تصحیح دمایی فقط تحت شرط‌های این ضمیمه قابل استفاده است: مقاومت مرجع در طول آزمون تغییر نکند و در لحظه اندازه‌گیری، تمام اجزای حلقه هم‌دما و پایدار باشند. این استثنا مجوز عمومی حذف تصحیح دما نیست. باید برای جلوگیری از قرائت‌های کاذب و نامعتبر کوشش شود.
ترجمه ضمیمه D — محاسبه جریان اتصال کوتاه آدیاباتیک | الزامی
آدیاباتیک یعنی در مدل محاسبه، انتقال حرارت به محیط هنگام اتصال کوتاه نادیده گرفته می‌شود. رابطه عمومی زیر برای دمای اولیه دلخواه، ارتباط انرژی ژولی، جنس هادی، سطح مقطع واقعی و دمای ابتدا و انتها را بیان می‌کند.
IAD مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاه در مدت آزمون بر حسب آمپر، t زمان بر حسب ثانیه، S سطح مقطع واقعی هادی بر حسب mm²، θᵢ دمای اولیه و θf دمای نهایی بر حسب سانتی‌گراد است. K ثابت جنس با واحد A·√s/mm² و β معکوس ضریب دمایی مقاومت هادی در صفر درجه با واحد کلوین است. ln لگاریتم طبیعی است.
جدول D.1 مقادیر الزامی ثابت‌ها برای مس و آلومینیوم را می‌دهد. این β با شاخص پراکندگی β در ضمیمه F متفاوت است.
IAD² × t = K² × S² × ln[(θf + β)/(θᵢ + β)]دمای اولیه واقعی و دمای نهایی هدف مطابق بند اتصال کوتاه مقاله وارد رابطه می‌شوند.
IAD = (K × S / √t) × √ln[(θf + β)/(θᵢ + β)]| جنس | K با واحد A·√s/mm² | β با واحد K |
|---|---|---|
| مس | ۲۲۶ | ۲۳۴٫۵ |
| آلومینیوم | ۱۴۸ | ۲۲۸ |
تکمیل ضمیمه D — سطح مقطع واقعی و جلوگیری از گرمایش اضافی
اندازه‌گیری دمای نهایی هادی در آزمون اتصال کوتاه الزامی نشده است؛ با این حال تجربه نشان داده استفاده از سطح مقطع نامی در محاسبه، برای برخی سایزها می‌تواند دمای نهایی واقعی را بیش از انتظار بالا ببرد. ازاین‌رو تعیین سطح مقطع واقعی S برای جلوگیری از گرمایش بیش از حد توصیه شده است.
روش ترجیحی، وزن‌کردن طول معلوم هادی و محاسبه سطح مقطع از جرم، طول و چگالی ماده است. طول نمونه وزن‌شده نباید از بزرگ‌ترِ طول مرجع lᵣ و ۱۰۰۰ میلی‌متر کمتر باشد.
مبنای این ضمیمه، بند ۳ و جدول I استاندارد IEC 60949:1988 و اصلاحیه ۲۰۰۸ آن است. برای آلیاژها باید روش کامل همان مرجع به کار رود؛ استفاده خودکار از ثابت‌های مس یا آلومینیوم خالص صحیح نیست.
S(mm²) = 10⁶ × m / (ρ × L)در این بازآرایی هندسی، m بر حسب kg، چگالی ρ بر حسب kg/m³ و L بر حسب m است؛ ضریب ۱۰⁶ برای تبدیل متر مربع به میلی‌متر مربع است.
ترجمه ضمیمه E — تعیین مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاه | اطلاعاتی
اگر مؤلفه متناوب جریان اتصال کوتاه در طول زمان، مقدار مؤثر متقارن ثابتی نداشته باشد، می‌توان مقدار مؤثر معادل را از نوسان‌نگاشت جریان مطابق شکل E.1 تعیین کرد.
در شکل، AA′ و BB′ پوش‌های بالا و پایین موج‌اند؛ CC′ جابه‌جایی خط میانی موج نسبت به صفر عادی را نشان می‌دهد. در این روش، مؤلفه DC کنار گذاشته می‌شود و فقط مؤلفه AC ارزیابی می‌شود. بنابراین مقدار به‌دست‌آمده را نباید با RMS کلِ شامل مؤلفه DC یکسان دانست.
کل مدت اتصال کوتاه BT به ۱۰ بازه زمانی مساوی تقسیم می‌شود. در ۱۱ نقطه از صفر تا ۱۰، مقدار قله مؤلفه AC نسبت به خط میانی استخراج و Imax,0 تا Imax,10 نام‌گذاری می‌شود. سپس مقدار مؤثر مؤلفه AC در هر نقطه از تقسیم قله بر √۲ به دست می‌آید.
فرمول وزن‌دار زیر از مقادیر ابتدا، انتها و نقاط میانی استفاده می‌کند. ضرایب نقاط فرد ۴ و نقاط زوج داخلی ۲ است. این ضمیمه با ضمیمه G استاندارد IEC 62475:2010 سازگار است.
Iᵢ = Imax,ᵢ / √2IRMS = √{[I₀² + 4(I₁² + I₃² + I₅² + I₇² + I₉²) + 2(I₂² + I₄² + I₆² + I₈²) + I₁₀²] / 30}به علت طول رابطه، کادر فرمول در نمایشگر کوچک به‌صورت افقی قابل پیمایش است.
ترجمه ضمیمه F — روش محاسبه و ارزیابی آماری | الزامی
F.1 و F.2 — مبنا و داده‌ها: ارزیابی آماری باید مطابق IEC 60493-1 باشد. در مراحل جدول ۲ و در دمای محیط، افت ولتاژ U روی مجموعه هر اتصال، جریان DC هم‌زمان I و دمای اتصال θ ثبت می‌شود. برای هادی مرجع نیز Uᵣ، Iᵣ و θᵣ ثبت می‌شوند. اندازه‌گیری مستقیم R و Rᵣ می‌تواند جایگزین نسبت‌های ولتاژ به جریان شود.
دمای اتصال‌ها و مرجع هنگام چرخه حرارتی پیش یا پس از نوبت اندازه‌گیری مقاومت نیز ثبت می‌شود. طول‌های lₐ، lᵦ، lⱼ و lᵣ مطابق شکل ۴ برای کل آزمون اندازه‌گیری و حفظ می‌شوند. تلرانس اندازه‌گیری طول برای ۴۰ میلی‌متر و بیشتر ±۲ میلی‌متر و برای طول کمتر از ۴۰ میلی‌متر ±۵ درصد است.
برای خوانایی، در فرمول‌های این ترجمه k̄ⱼ میانگین ۱۱ مقدار یک اتصال و K̄ میانگین شش میانگین نمونه‌هاست. زیرنویس j شماره اتصال و زیرنویس i شماره نوبت اندازه‌گیری است؛ این نام‌گذاری توضیحی، روش محاسبه منبع را تغییر نمی‌دهد.
| نماد طول | توضیح |
|---|---|
| lₐ و lᵦ | طول‌های هادی مجاور اتصال تا محل برداشت ولتاژ، طبق آرایش شکل ۴ |
| lⱼ | طول اتصال مرتبط با مسیر جریان در آرایش اندازه‌گیری |
| lᵣ | طول هادی مرجع بین نقاط برداشت ولتاژ |
| A | سطح مقطع هادی؛ با شاخص آماری اشتباه نشود |
ضمیمه F.3 — تصحیح مقاومت و محاسبه k
مقاومت‌های مجموعه اتصال و مرجع به دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد تصحیح می‌شوند. در این سند، α برای مس و آلومینیوم برابر ۰٫۰۰۴ بر کلوین در نظر گرفته می‌شود.
برای آرایش معمول دوراهه با مرجع یکسان در دو طرف، مقاومت بخش‌های lₐ و lᵦ از مقاومت مجموعه کم می‌شود. سپس k با مقایسه مقاومت اتصال و طول معادل هادی مرجع به دست می‌آید. برای انشعاب، کابلشو و آرایش‌های دیگر باید رابطه متناظر شکل ۴ و مرجع‌های مربوط به کار رود؛ رابطه ساده دوراهه را نباید به همه آرایش‌ها تعمیم داد.
R = (U / I) / [1 + α(θ − 20)]Rᵣ = (Uᵣ / Iᵣ) / [1 + α(θᵣ − 20)]Rⱼ = R − Rᵣ × (lₐ + lᵦ) / lᵣk = (Rⱼ / Rᵣ) × (lᵣ / lⱼ)k کمیتی بدون بعد است؛ مقاومت خام مجموعه، مستقیماً برابر مقاومت خود اتصال نیست.
ضمائم F.4 و F.5 — پراکندگی اولیه δ و میانگین β
F.4 — در چرخه صفر، برای شش نمونه شش مقدار k₀ داریم. میانگین K̄₀ و انحراف معیار نمونه‌ای s₀ از آن‌ها محاسبه می‌شوند. ضریب استیودنت ۴٫۰۳۲ برای سطح اطمینان دوطرفه ۹۹ درصد و پنج درجه آزادی وارد محاسبه می‌شود؛ رابطه نهایی δ در کادرها آمده است.
F.5 — ارزیابی میانگین بر ۱۱ اندازه‌گیری پایانی استوار است: از چرخه ۲۵۰ و سپس هر ۷۵ چرخه تا ۱۰۰۰. برای شاخص آماری، این نقاط با x از منفی ۵ تا مثبت ۵ نام‌گذاری می‌شوند؛ x = ۰ به نوبت میانی متناظر با چرخه اسمی ۶۲۵ اشاره دارد.
تلرانس ±۱۰ چرخه برای زمان قرائت‌ها در متن مجاز شده است؛ بیرون از این تلرانس، بررسی آماری تفصیلی لازم است و استفاده بدون بررسی از فرمول‌های ساده‌شده کافی نیست.
ابتدا میانگین ۱۱ مقدار هر اتصال k̄ⱼ محاسبه می‌شود؛ سپس میانگین این شش میانگین K̄ و انحراف معیار s آن‌ها تعیین می‌شود. شاخص β از پراکندگی میانگین رفتار شش اتصال به دست می‌آید؛ با sⱼ ضمیمه بعد، که پراکندگی یک اتصال حول خط برازش است، متفاوت است.
K̄₀ = (1/6) × Σⱼ₌₁⁶ k₀,ⱼs₀ = √[Σⱼ₌₁⁶ (k₀,ⱼ − K̄₀)² / 5]δ = (4.032/√6) × (s₀/K̄₀) ≈ 1.65 × s₀/K̄₀k̄ⱼ = (1/11) × Σₓ₌₋₅⁵ kⱼ,ₓK̄ = (1/6) × Σⱼ₌₁⁶ k̄ⱼ ; s = √[Σⱼ₌₁⁶ (k̄ⱼ − K̄)² / 5]β = (4.032/√6) × (s/K̄) ≈ 1.65 × s/K̄ضمیمه F.6 — تغییر ضریب مقاومت D
F.6.1 و F.6.2 — برای هر اتصال، خط بهترین برازش با روش کمترین مربعات روی ۱۱ مقدار پایانی k محاسبه می‌شود. x از منفی ۵ تا مثبت ۵ است و مجموع x² برابر ۱۱۰ می‌شود. شیب b و تغییر نسبی روند M طبق روابط زیر تعیین می‌شوند.
F.6.3 — فقط شیب خط کافی نیست؛ پراکندگی قرائت‌ها پیرامون خط نیز لحاظ می‌شود. sⱼ انحراف معیار باقیمانده‌های همان اتصال با ۹ درجه آزادی است و نباید با s مربوط به شش اتصال اشتباه شود. خطای استاندارد σ از ضریب ۰٫۵۶۴ به دست می‌آید. ضریب استیودنت ۱٫۸۳۳، برای اطمینان دوطرفه ۹۰ درصد و ۹ درجه آزادی است.
برای جلوگیری از اشتباه نمادها، در کادرها مقدار «انحراف نسبی کل» را Sstat نامیده‌ایم؛ در منبع نماد آن S است و با سطح مقطع واقعی S در ضمیمه D متفاوت است.
F.6.4 — شاخص D برابر قدرمطلق تغییر روند به‌علاوه سهم پراکندگی است. بنابراین D صرفاً درصد اختلاف آخرین مقاومت با اولین مقاومت نیست و شیب منفی نیز با قدرمطلق خود در ارزیابی وارد می‌شود.
b = Σₓ₌₋₅⁵(x × kₓ) / Σₓ₌₋₅⁵x² = Σ(x × kₓ) / 110M = 10b / k̄sⱼ = √[Σₓ₌₋₅⁵(kₓ − k̄ − bx)² / 9]sⱼ = (1/3) × √{11[mean(k²) − k̄²] − 110b²} ; mean(k²) = Σkₓ² / 11σ = 0.564sⱼ ; δᵢ = 1.833σSstat = 2 × 1.833 × σ / k̄ ≈ 2.07sⱼ / k̄D = |M| + Sstat = (10|b| + 2.07sⱼ) / k̄ضمائم F.7 و F.8 — نسبت مقاومت و بیشینه دما
F.7 — برای هر اتصال و هر مرحله، λ نسبت k همان مرحله به k₀ همان اتصال در چرخه صفر است. استفاده از میانگین اولیه کل نمونه‌ها در مخرج، جایگزین k₀ همان اتصال نیست.
F.8 — برای هر اتصال، بالاترین دمایی که طی مراحل آزمون چرخه حرارتی به آن رسیده ثبت می‌شود. هم‌زمان، دمای هادی مرجع مربوط θref نیز باید ثبت شود؛ مقایسه با دمای مرجعِ زمانی دیگر، معیار هم‌زمان منبع را برآورده نمی‌کند.
λ = k / k₀| شاخص | حد پذیرش در جدول ۳ |
|---|---|
| δ | حداکثر ۰٫۳۰ |
| β | حداکثر ۰٫۳۰ |
| D | حداکثر ۰٫۱۵ برای هر اتصال |
| λ | حداکثر ۲٫۰ برای هر اتصال در مراحل اندازه‌گیری |
| θmax | حداکثر برابر θref مربوط در زمان ثبت θmax |
ترجمه ضمیمه G — مبانی ارزیابی نتایج الکتریکی | اطلاعاتی
G.1 — پیشینه: تفاوت زیاد روش‌های ملی، مقایسه و پذیرش نتایج اتصال‌دهنده‌ها را دشوار می‌کرد و گاهی سازنده ناچار به ارائه چند گزارش برای استانداردهای مختلف بود. برای ایجاد روشی تعریف‌شده و تکرارپذیر، کار مشترک بین‌المللی انجام شد و IEC 61238-1 در سال ۱۹۹۳ ارائه شد.
روش‌ها عموماً بر چرخه دما و در بسیاری موارد اتصال کوتاه تکیه داشتند، اما تعریف پایداری مقاومت یکسان نبود. رویکرد آماری IEC عمدتاً از تلفیق رویکردهای CEI 20-28 ایتالیا و BS 4579-3 بریتانیا شکل گرفت تا روند مقاومت در آزمون هزارچرخه‌ای ارزیابی شود.
مقایسه تاریخی این ضمیمه: در روش ایتالیایی ۱۵۰۰ چرخه، قرائت هر ۶۰ چرخه در ۶۰۰ چرخه پایانی و شش اتصال کوتاه پس از ۵۰۰ چرخه مطرح بود؛ روش بریتانیایی ۲۰۰۰ چرخه، قرائت هر ۱۰۰ چرخه و سه اتصال کوتاه پیش از چرخه‌ها داشت. این اعداد، پیشینه مقایسه‌ای‌اند و برنامه آزمون الزامی این مقاله را تغییر نمی‌دهند.
G.2 — ارزیابی گروهی و فردی: هر سه روش مورد مقایسه از شش نمونه و ۱۱ اندازه‌گیری مبنای آماری استفاده می‌کردند. رویکرد ایتالیایی، جز دما، گروه شش‌تایی را ارزیابی می‌کند؛ رویکرد بریتانیایی و بخش فردی IEC به تغییر هر نمونه حساس‌ترند.
برازش فردی پراکندگی نقاط حول خط را می‌سنجد و آغاز افت عملکرد یک اتصال را بهتر آشکار می‌کند؛ اما قرائت اشتباه نیز می‌تواند بر آن اثر بگذارد. ارزیابی گروهی اختلاف بین نمونه‌ها و روند کلی را نشان می‌دهد، ولی ممکن است به ناپایداری یک نمونه کمتر حساس باشد.
شاخص پراکندگی میانگین در IEC از انحراف معیار شش میانگینِ حاصل از ۱۱ قرائت استفاده می‌کند؛ روش ایتالیایی میانگین شش نمونه در هر نوبت را مبنا می‌گرفت. ارزیابی گروهی به بررسی هم‌رفتاری نمونه‌ها و تعلق آن‌ها به یک خانواده کمک می‌کند.
G.3 — منطق IEC: با معرفی k، ارزیابی از اندازه مطلق مقاومت فاصله می‌گیرد و نسبت به طول معادل هادی سنجیده می‌شود. هدف، مقایسه‌پذیری و تکرارپذیری بهتر است. δ، β، D، λ و دما در کنار هم رفتار اولیه، یکنواختی، روند و گرمایش را کنترل می‌کنند.
حدها بر پایه تجربه و ارزیابی نتایج آزمایشگاه‌ها و کشورها انتخاب شده‌اند. در مراحل اولیه تدوین، مقدار خود k و تغییر ناشی از اتصال کوتاه نیز معیار مستقل بودند؛ برای کاهش تعداد معیارهای پذیرش، آن معیارهای مستقل حذف شدند. این موضوع به معنای حذف اندازه‌گیری k یا اتصال کوتاه لازم نیست.
| رفتار مورد انتظار؛ بازنویسی جدول G.1 | شاخص ارزیابی |
|---|---|
| مقاومت اولیه نمونه‌های یک طرح مشابه باشد | δ ≤ ۰٫۳۰ |
| مقاومت هر اتصال در طول آزمون پایدار بماند | λ ≤ ۲٫۰ |
| در ۷۵۰ چرخه پایانی افزایش نامطلوب یا رفتار نامتجانس دیده نشود | β ≤ ۰٫۳۰ و D ≤ ۰٫۱۵ |
| اتصال در گرمایش جریان بیش از حد داغ نشود | θmax ≤ θref |
| اتصال نیروی کششی مربوط را تحمل کند | آزمون مکانیکی طبق کلاس و جدول ۴؛ معیار کمی لغزش طبق بند ۷٫۳ |
توضیحات پایانی ضمیمه G و تطبیق با متن اصلی
آزمون الکتریکی و مکانیکی روی نمونه‌های جداگانه انجام می‌شوند؛ متن این روش را برای کاربردهای دامنه بند ۱ کافی می‌داند. آزمون‌های ترکیبی روی همان نمونه‌ها برای کاربردهای ویژه، مانند بررسی جابه‌جایی احتمالی اتصال، در یادداشت ضمیمه مطرح شده‌اند.
یادداشت ترجمه: جدول G.1 در توصیف کلی مکانیکی از عبارت «عدم لغزش» استفاده می‌کند؛ معیار عددی پذیرش در بند ۷٫۳، بیش از ۳ میلی‌متر نبودن لغزش در یک دقیقه نهایی است. در ارزیابی کمی، این الزام صریح بند ۷٫۳ باید لحاظ شود.
۲۰. چه زمانی می‌توان دوراهه را قابل قبول دانست؟
از نظر این استاندارد، قابل قبول بودن به موفقیت مجموعه اتصال‌دهنده و هادی در آزمون‌های کلاس ادعاشده، رعایت حدود پذیرش و تطبیق دامنه گزارش با محصول بستگی دارد. جنس مس، آلومینیوم یا بیمتال، جای این شواهد را نمی‌گیرد.
راهنمای انتخاب پارس مفصل: برای بسیاری از اتصالات مفصل شبکه، مطالبه کلاس الکتریکی A و کلاس مکانیکی متناسب با پروژه، مانند کلاس ۱ برای مفصل زمینی معمول، مبنای مناسبی برای مشخصات خرید است. این توصیه مهندسی است و به معنای الزام عمومی همه کاربردها به کلاس A/1 یا اعلام گواهی برای محصول مشخص نیست.
پس از قبولی نوعی، تغییر مواد، فرایند ساخت یا طراحی که بتواند عملکرد را نامطلوب کند، نیازمند بررسی اعتبار قبولی و آزمون مجدد مربوط است. محیط خورنده، ارتعاش شدید، ضربه، جابه‌جایی زیاد یا گرمایش تحمیلی تجهیزات ممکن است آزمون تکمیلی با توافق خریدار و سازنده بخواهد. [۱: مقدمه]
| برای پذیرش بررسی کنید | پرسش کلیدی |
|---|---|
| دامنه | آیا ولتاژ، جنس، سطح مقطع و نوع هادی محصول داخل دامنه گزارش است؟ |
| الکتریکی | آیا ۱۰۰۰ چرخه و تمام معیارهای جدول ۳ پاس شده‌اند؟ |
| کلاس A | آیا شش آزمون اتصال کوتاه در توالی مقرر انجام شده‌اند؟ |
| مکانیکی | آیا نیروی کلاس ۱ یا ۲ و حد لغزش رعایت شده، یا کاربرد واقعاً کلاس ۰ است؟ |
| نصب | آیا همان پیچ، گشتاور، مشخصه شکست، لقمه و روش نصب معتبر استفاده می‌شود؟ |
| مجموعه مفصل | آیا تأیید مجموعه عایقی و آب‌بندی مفصل، جداگانه مستند است؟ |
منابع و استانداردهای مرجع
- [۱] IEC 61238-1-1:2018 — Compression and mechanical connectors for power cables — Part 1-1؛ متن کامل ویرایش ۲۰۱۸ مبنای این مقاله است.
- [۲] IEC 61238-1-2:2018 — بخش اتصال‌دهنده‌های نفوذکننده در عایق، IPC
- [۳] الزامات BS EN 50393:2015 برای مفصل و متعلقات کابل یک کیلوولت؛ مقاله پارس مفصل
- [۴] IEC 61238-1-3:2018 — بخش اتصال‌دهنده‌های بالاتر از یک تا ۳۰ کیلوولت با Uₘ = ۳۶ کیلوولت
- IEC 60228، IEC 60050-461، IEC 60493-1 و IEC 60949:1988 به همراه اصلاحیه ۲۰۰۸، از مراجع الزامی مندرج در بند ۲ استاندارد هستند.