Надежная работа любой электрической цепи или сети обеспечивается качеством стыков, без которых не обходится ни одна схема. Правила устройства электроустановок определили методику выполнения присоединения, ответвления, обработки концов кабелей. Некачественное выполнение, игнорирование требований ПУЭ может привести к аварии, вызвать пожар.
Статья рассмотрит основные способы создания надежных контактов при соединении проводников домашних электрических сетей напряжением до 660 вольт переменного тока.
Почему греется
Основная задача соединения обеспечить надежный электрический контакт материала токопроводов кабеля. В месте перехода тока из одного проводника в другой, возникает переходное сопротивление, определяемое величиной соприкосновения поверхностей, их чистотой. Окисел, появляющийся на проводе из-за воздействия кислорода воздуха, является плохим проводником.
Неплотный контакт вызывает резкое локальное увеличение плотности тока по сравнению протеканием в других местах электрической цепи. Происходит нагревание, сопровождающееся обгоранием и разрушением изоляции. Дополнительное тепло ускоряет процесс окисления, уменьшая площадь контакта. Тепловое линейное расширение материала проводников приводит в механической деформации. Переходное сопротивление опять возрастает. Процесс повторяется до полного выгорания плохого соединения, подача электроэнергии прекращается. Самый лучший вариант придется ремонтировать перегоревший участок сети. При нехорошем стечении обстоятельств последствия будут гораздо хуже.
Общее описание и требования
Соединения электрических проводов, с минимальным увеличением сопротивления контакта, выполняются по инструкциям. Бывают:
- Разборные – винтовые, болтовые, сжимные,
- Не разборные – сварные, паянные, опрессованные.
Основные требования:
- Электрическое сопротивление контакта не должно превышать сопротивления целого участка жилы такого же номинального сечения,
- Механическая прочность на растяжение должна быть не меньше 30% сопротивления на разрыв целого проводника. Обеспечить отсутствие растягивающих усилий,
- Обязательно предусматривается оставление запаса. Это, вместе с доступностью для осмотра, облегчит ремонт, когда возникнет необходимость,
- Изоляция контакта при соединении или ответвлении восстанавливается равноценно целым местам кабеля,
- Контакты располагаются в распределительных коробках из несгораемого материала.
Без подключений и ответвлений электрических сетей не обойтись. Они, правильно выполненные, обеспечат подачу энергии потребителям без перебоев и аварий.
Разъемное соединение
Чаще применяется во временных сетях энергоснабжения. Дает возможность быстро отключить от схемы или включить дополнительные цепи.
Болтовое
Простое надежное соединение. Используется болт подходящего диаметра, соответствующая гайка и набор металлических шайб – на одну больше, чем количество участников скрутки. Позволяет соединять разные диаметры. При стыке алюминиевых проводников или меди и алюминия используются латунные шайбы.
Порядок изготовления не сложен:
- Концы жил очищаются от изоляции, изгибаются петлей. Ее диаметр соответствует размеру болта. Для увеличения площади контакта нужно расплющить кольцо петли молотком,
- На болт установить первую шайбу, за ней петлю провода, затем опять шайба, следующая жила, шайба…
- После надевания всех проводов и последней шайбы, перед стягивающей гайкой устанавливается пружинный гровер, не дающий ей отпускаться, ослаблять контакт.
Если участвуют алюминиевые проводники, нужно периодически осматривать, протягивать гайку из-за способности алюминия «течь». Успешно применяются стационарными схемами.
Винтовые клеммные колодки
Качественные клеммники состоят из латунной никелированной гильзы с двумя резьбовыми отверстиями, куда вкручены прижимающие винты. Гильзы заключены в пластиковый корпус, позволяющий вставлять в отверстие гильзы с двух сторон зачищенные концы. Они при помощи отвертки закрепляются винтами. Такие конструкции объединены лентой, от которой легко отрезать нужное количество соединенных между собой пластиковыми перемычками клемм.
Достоинства:
- Оперативное изменение схемы сети быстрым и удобным удалением или добавлением ответвления,
- Типоразмер клеммной колодки, диаметр ее отверстия, выбирается соответственно сечению проводов. Скручивание соединяемых жил перед помещением в клемму увеличивает площадь контакта,
- Позволяет одним отверстием соединять несколько проводов,
- Допускает соединять алюминий и медь, при условии отсутствия их непосредственного взаимного соприкосновения.
Недостатки:
- В некоторых конструкциях клеммных колодок прижим жилы к корпусу гильзы производится непосредственно винтом. При своем вращении, он, касаясь жилы, повреждает ее, что недопустимо для алюминиевых, многожильных медных проводов. Тогда обязательно применение клеммников с прижимающей пластиной, которую давит винт,
- Способ требует аккуратности, соразмерности силы затягивания винта. Чрезмерное усилие приведет к срыву резьбы винта или гильзы, некачественная латунь может лопнуть,
- Необходимость профилактических осмотров, подтягивания винтов, обязательные при использовании алюминия,
- Рекомендуется применять для осветительных и слаботочных цепей, не допуская прохождения больших токов.
Для собирания нулевых и заземляющих жил распределительных щитков существуют винтовые колодки без изоляции, рассчитанные на подключение под винты большого количества проводов одним контактом.
Ответвительные орешки
Отвод без разрезания магистрали позволяют сделать специально для этого созданные винтовые зажимы, называемые народом «яйца» или «орешки». Три, соединенные винтами, пластины из анодированной стали располагаются внутри карболитового негорючего корпуса, форма которого дала повод для народного названия. Для ответвления, зачищенный на ширину пластины, основной проводник помещается между первой и второй пластинами. Зачищенный дополнительный конец заводится между второй и третьей пластиной. Вся конструкция плотно стягивается отверткой, вместе с проводами размещается между двух половинок изолирующего корпуса.
Такой узел громоздок, но иногда незаменим. Например, с ним очень легко сделать подключение меди к воздушной линии с алюминием.
Самозажимные пружинные клеммы
Относительно новый быстрый, эффектный метод создания соединения. Зачищенный от изоляции конец вставляется в гнездо, где удерживается пружинным зажимом. Конструкция зажима обеспечивает четкую фиксацию экспресс-клеммой, создавая одноразовый неразборный элемент. Бывают модели пружинных клеммников с фиксирующими рычажками. Отжимание защелки освобождает проводник, позволяя его замену.
Положительные стороны:
- Зажимы гнезд соединены с контактной пластиной, что позволяет приобретать зажимы для нужного количества проводников, помещая одну жилу в одно гнездо,
- Легкое быстрое подключение выполняется одинаково качественно вне зависимости от квалификации монтажника. Не требуется никакого дополнительного инструмента,
- Можно соединять разные диаметры, многожильные и жесткие,
- Существуют специальные пружинные соединители для стыка меди и алюминия с контактными пластинами из биметалла. Гнездо заполнено техническим вазелином, смешанным с кварцевым песком. Песок сцарапывает прочную окисную пленку с поверхности алюминиевой жилы, вазелин не дает ей появляться вновь,
- Возможность проводить измерения, подключая приборы через отверстия корпуса пружинного клеммника, не нарушая изоляции.
Конструкция зажима не позволяет обеспечить большую площадь контакта, поэтому эти соединители не рекомендуют применять мощной токовой нагрузки. Элемент чаще всего называют по имени разработавшей, внедрившей, выпускающей на рынок львиную долю таких зажимов фирмы «WAGO».
Неразборные стыки
Подобный монтаж применяется чаще всего, так как потребность изменять схемы питания сети возникает редко.
Электрическая сварка
Способ соединения проводов, который не может превзойти ни один другой метод по долговечности, качеству контакта, надежности. Само понятие «контакт» теряет свой физический смысл. Металл жилы проводников, расплавляясь, смешивается, создавая однородную на атомном уровне среду. Ток протекает по монолитному металлу без пересечения неоднородностей. Увеличенное, обычно, сечение места сварки снижает плотность тока, стык не греется вообще. Свариваются жилы только с одинаковым металлом жилы.
Сварка выполняется сварочным аппаратом или инвертором, обеспечивающим большие токи при малом напряжении. Зачищенные концы предварительно скручиваются, обрезаются торцом. Скрутка соединяется с выводом аппарата, упирается в ямку на угольном электроде второго вывода, заполненную бурой или флюсом, чтобы не дать месту сварки окислиться. Происходит расплавление жил, на конце скрутки образуется соединение в виде шарика расплавленного и застывшего металла. После остывания остатки флюса, если он использовался, обязательно удалить.
Процесс происходит без образования ослепительной дуги, как это происходит при электросварочных работах со сталью, но требует использования защитных очков, принятие противопожарных мер.
Из-за того, что требуется не дешевый сварочный аппарат, в быту это используется редко, несмотря на неоспоримые преимущества метода. Рекомендуется, даже при небольшом объеме монтажных работ, все стыки выполнить проваренными скрутками.
Паяные соединения
Раньше этот способ широко применялся для создания надежного неразъемного контакта. При пайке происходит смачивание расплавленным припоем разогретой поверхности металла. Зазоры между жилами заполняет расплав, который после остывания и кристаллизации образует защиту поверхности металла от окисления, обеспечивает большую механическую прочность узла.
Требуется умелое обращение с паяльником, тщательная подготовка поверхностей зачищенных жил. Пайка обязательно выполняется с флюсом для удаления окисной пленки, улучшения распределения тепла, растекания припоя, защиты места пайки. Лучше применять сосновую канифоль, активные и кислотные флюсы использовать при пайке меди свинцово-оловянным припоем запрещено.
При пайке:
- Зачищаются от изоляции концы жил проводов, наждачной бумагой счищается окисел,
- Тщательно обезжиренными руками выполняется прямая или бандажная скрутка,
- Разогретым жалом паяльника на место пайки наносится расплавленная канифоль, затем капля припоя,
- Продолжая прогревать место соединения, добиваемся растекания припоя по поверхности меди. При необходимости добавляем припой, обеспечивая полное заполнение зазоров скрутки,
- Остывшую скрутку перед изолированием нужно обработать наждаком для удаления возможных острых сосулек припоя, которые потом могут проткнуть изоляцию.
Таким же способом производят лужение концов многожильной меди перед заделыванием в клеммное соединение, заправку под винт.
Пайка позволяет соединять алюминий и медь. Медная жила лудится описанным способом. Конец алюминиевого провода при помощи мощного паяльника покрывается слоем расплавленного специального припоя марки «А» без применения флюса. Луженые концы спаиваются обычным припоем. Образовавшийся слой не позволит увеличиться переходному сопротивлению контакта из-за отсутствия доступа воздуха, окисления поверхностей. Это же сделает невозможным возникновение гальванической пары медь-алюминий. Нет соприкосновения, нет условий создания влажной среды контакта. Разрушения скрутки не произойдет.
Метод очень хлопотный. Требует наличия припоев, флюсов, паяльников, умения всем этим пользоваться.
Опрессовка
Прогрессивный метод создания неразъемного необслуживаемого соединения. Позволяет соединять жилы любого сечения, разных металлов. Используются специальные медные, алюминиевые или комбинированные гильзы, которые обжимаются клещами или прессом. При правильном подборе диаметра гильзы, качественной обжимке сопротивление контакта практически не увеличивается, почти не греется.
Конец многожильного мягкого провода вместо облуживания можно зажать штыревым втулочным наконечником. Это позволит соединить его любым способом с другим проводником без риска распушивания тоненьких проволок жилы или их переламывания.
Метод надежный, но требует приобретения специального инструмента, не дешевых расходных материалов. Ознакомившись с основными способами соединения проводов нужно выполнять их очень качественно. От этого зависит не только работа электрической сети, но и безопасность.