施工與實務
壓接:把兩塊銅擠成一塊
規則把壓接放在第一順位
導線互相連接時,應以銅套管壓接、銅銲、壓力接頭連接, 或具同等效果的接續裝置或方法 用戶用電設備裝置規則 第 24 條第三款 。 連接到端子時,應採用壓力接線端子、熔銲接頭或可撓線頭。
規則對「壓力接頭」也有定義:藉由機械壓力連接而不採用銲接方式, 連結二條以上導線,或連結一條以上導線至一端子的器材 用戶用電設備裝置規則 第 6 條 。
為什麼壓下去就會接在一起
銅的表面永遠有一層氧化銅。氧化銅是半導體,導電性比銅差得多, 所以兩塊銅疊在一起時,實際導電的只有氧化層被破壞的那幾個微小接觸點。
壓接做的事情是:施加足夠的壓力讓金屬產生塑性變形—— 材料像很稠的液體一樣流動,把氧化層擠碎、擠開, 讓乾淨的銅與乾淨的銅直接接觸。壓力足夠時, 接觸面在原子尺度上結合,這個現象叫冷銲。
真正的關鍵是氣密。壓接完成後,接觸面四周被擠密的金屬封住, 空氣與水氣進不去,所以那些乾淨的銅表面不會再氧化。 這是壓接與「壓得很緊」的根本差別:後者只要有縫隙, 氧化就會從縫隙開始,接觸電阻逐年上升。
電阻上升會發生什麼
一個接點的電阻乘上電流平方就是它的發熱功率。 以一條 15.0 A 的分路為例:
| 接點電阻 | 15.0 A 時的發熱 | 相當於 |
|---|---|---|
| 0.001 Ω | 0.23 W | 正常的壓接,摸起來不熱 |
| 0.01 Ω | 2.25 W | 開始有溫度 |
| 0.05 Ω | 11.25 W | 一顆小夜燈的功率,集中在一個端子上 |
| 0.2 Ω | 45.00 W | 端子會燒黑,絕緣開始劣化 |
對照一下:20 米的 3.5 平方毫米導線,整條的電阻是 0.099 Ω。 一個劣化到 0.2 Ω 的接點,電阻是那整條線的兩倍—— 而它的長度只有幾毫米,所以發熱全部集中在那一點。
這是一個會自己惡化的循環:電阻上升 → 發熱 → 氧化加速 → 電阻再上升。 配電箱裡燒黑的端子幾乎都是這樣來的,而不是一次事故造成的。
做對壓接的四個條件
一、端子與線徑要相配。 端子上標的線徑範圍是它的設計壓縮量。 線太細,壓下去達不到塑性變形所需的壓力;線太粗,塞不進去或壓不到位。
二、壓接鉗要對。 壓接鉗的模具形狀決定金屬往哪裡流動。 用鉗子、老虎鉗或榔頭代替壓接鉗,只是把端子壓扁—— 外觀有變形,但金屬沒有依設計的方向流動,也不會形成氣密。
三、壓到底。 品質好的壓接鉗有棘輪機構,壓不到位就鬆不開。 這個機構的存在本身就說明了「壓力足夠」是一個明確的門檻,不是手感。
四、剝線長度要對。 太短則導體沒有完全進入壓接區; 太長則裸露的導體露在端子外面,那一段沒有絕緣也沒有支撐。
8 平方毫米以上,規則直接要求用銅接頭
裝設 8 平方毫米以上的絞線於開關時,應將線頭銲接於銅接頭中 或用銅接頭壓接 用戶用電設備裝置規則 第 24 條第八款 。
絞線由許多細股組成。直接壓在螺絲端子下面時,螺絲只壓到最上層的幾股, 其餘股線接觸不良;而且股線會在振動與熱循環下逐漸鬆散, 慢慢從端子裡跑出來。線徑越大股數越多,這個問題越嚴重。
同樣的道理,多股細線的軟線接到螺絲端子時,端部套一個壓接的線端套管 (俗稱針型端子)可以把所有股線收成一個實心的柱體。
銅鋁混接的特別禁令
銅與鋁的異質導體不得在同一端子或連接接頭互相混接, 除非採用經檢驗通過的專用銅鋁合金接頭與配件 用戶用電設備裝置規則 第 23 條 。
壓接的原理在這裡反而變成問題:兩種金屬的熱膨脹係數不同, 溫度循環時接觸面會相對滑動,逐漸破壞冷銲面; 而且銅與鋁的電位差會在有水氣時形成原電池,加速鋁的腐蝕。
規則還要求連接超過一條導線的接頭,以及連接鋁導體的接頭, 應做識別 用戶用電設備裝置規則 第 23 條 ——因為後面維修的人需要知道 這個端子當初是按什麼條件選的。
怎麼判斷一個壓接做得好不好
| 檢查 | 合格的樣子 | 不合格的訊號 |
|---|---|---|
| 外形 | 壓痕在端子標示的位置,形狀對稱 | 壓扁、歪斜,或壓在錯的位置 |
| 拉力 | 用力拉線,端子不會脫出 | 稍微一拉就鬆動 |
| 導體露出 | 壓接區前端可看到些微導體 | 導體完全看不到,或裸露很長一段 |
| 顏色 | 與新品相同 | 端子或附近絕緣變褐、變黑 |
| 溫度 | 與導線本身相近 | 明顯比導線熱 |
最後兩項是既有裝置最實用的檢查。變色代表曾經或正在發熱, 而發熱的原因幾乎都是接觸電阻。
這篇的範圍
接點電阻的數值是為了說明發熱的量級而設的示範值, 不對應特定產品或特定劣化程度;真實的接觸電阻要用微歐姆計量測。 壓接端子的規格與試驗方法屬於產品標準的範圍, 規則本身只要求採用壓力接頭或具同等效果的方法 用戶用電設備裝置規則 第 24 條第三款 , 不規定端子的形狀與壓接力。