Способы соединения электрических проводов из меди и алюминия

До сих пор существует немалое количество помещений, где электрическая проводка изготовлена из алюминия. При этом современные системы основаны на применении меди в качестве проводника. Именно поэтому актуальна проблема стыковки проводов из этих разнородных материалов. О том, как состыковать провода из меди и алюминия пойдет речь ниже.

Электрохимическая коррозия

Нередко можно встретить высказывания о том, что медь и алюминий нежелательно соединять в одно целое. С точки зрения совместимости материалов — это справедливые утверждения. А что насчет соединения меди и оцинковки или стали и серебра? Существует множество вариантов металлических пар, и запомнить, какие из них совместимы между собой, а какие нет, сложно. Для упрощения задачи существуют специальные таблицы, одна из которых представлена ниже.

Таблица электрохимических потенциалов (мВ), возникающих между соединенными проводниками.

Для понимания вопроса нужно знать, какие процессы происходят при касании друг друга разных проводников электричества. Если влажность отсутствует, контакты в любом случае будут надежными. Однако на практике такая ситуация невозможна, поскольку в атмосфере всегда присутствует влага, которая и нарушает соединения.

Каждому проводнику электричества присущ некоторый электрохимический потенциал. Данное обстоятельство применяется человеком для практических целей, к примеру, на основе разных потенциалов работают аккумуляторы и батарейки.

При попадании влаги на соприкасающиеся металлические поверхности возникает короткозамкнутая гальваническая среда, происходит деформация одного из электродов. Точно также разрушается и один из двух металлов. Таким образом, чтобы определить совместимость металлов, нужно иметь информацию об электрохимическом потенциале всех участвующих в реакции материалов.

По техническим регламентам разрешается механическая стыковка металлов, если электрохимическое напряжение между двумя материалами не выше 0,6 мВ. К примеру, из таблицы, приведенной выше, можно установить, что в случае соединения алюминия и меди электрохимический потенциал равен 0,65 мВ, что значительно выше, чем при стыковке той же меди с дюралюминием (0,20 мВ).

И, тем не менее, если очень нужно, то можно соединить и такие не совсем совместимые материалы, к каковым относятся медь и алюминий. О том, как соединить медные и алюминиевые провода, пойдет речь ниже.

Обзор способов соединения

Используется несколько способов соединения алюминиевых и медных проводов. Причем в каждом из описываемых случаев понадобятся специальные приспособления. Рассмотрим каждый тип стыковки по отдельности.

Болтовое соединение

Данный тип соединения наиболее распространенный, поскольку отличается простотой и дешевизной. Если все делать правильно, проводное соединение с помощью гаек и болтов обеспечит надежный контакт на весь срок эксплуатации проводки и электрических приборов. К тому же всегда можно разобрать соединение, присоединить дополнительные проводники и т.п. Благодаря резьбовому соединению, теряется актуальность электрохимической несовместимости металлов, появляется возможность состыковать алюминий и медь, толстые и тонкие провода, многожильные и одножильные. При этом важно избегать прямого контакта между разнородными материалами, делая прокладки из пружинных шайб.

Для выполнения работы понадобится болт и гайка, а также шайба (она должна быть изготовлена из анодированной стали).

Соединение выполняется следующим образом:

1. Снимаем с проводов изоляционный слой на небольшую длину (примерно на четыре диаметра болта). Также выполняем зачистку проводника, особенно если его жилы подверглись окислению. Формируем колечки из жил.
2. Вначале к болту в один обхват прикручивается алюминиевый проводник.
3. Надеваем шайбу.
4. Теперь черед медного проводника. Также прикручиваем его в один оборот.
5. Далее навинчиваем гайку таким образом, чтобы добиться надежного соединения.

Обратите внимание! Если стыковка осуществляется для эксплуатации в помещении, где по техническим условиям имеется вибрация, для качественного результата понадобится дополнительная гайка.

Клеммы

Существует несколько вариантов клеммных соединений. Одним из вариантов являются так называемые «орешки». Столь необычное название клеммников происходит из-за их внешнего сходства с орехами. Выпускается несколько разновидностей клемм-«орешков».

Наиболее примитивная по своему устройству модель имеет внутри три разграничительные пластинки. Проводники располагаются между пластинками. Таким образом, удается избежать непосредственных контактов между разнородными материалами. При этом «орешки» позволяют сохранять подводящий контур электроцепи.

Чтобы добиться целостности контура, необходимо зачистить подводящий проводник от изоляционного слоя, отвинтить пару болтов, установить между пластинок оголенный провод и снова закрутить болты. С отводящих концов нужно удалить изолятор, а затем направить провода в отверстия, расположенные перпендикулярно по отношению к подводящему каналу. Далее проводники фиксируются между другими разграничительными пластинками.

Имеется на рынке и более сложная модель, конструкция которой устроена таким образом, что в разделке проводников отсутствует надобность. Дело в том, что пластинки устройства содержат зубчики, которые при сдавливании их болтами просто разрывают изоляционный слой. Описанный вариант стыковки считается очень надежным.

Есть еще один вариант клеммников — обычные колодки. Устройство представляет собой планку с клеммами. Для соединения двух разнородных материалов нужно зачистить их концы и направить провода в клеммы. Концы фиксируются болтами, которые находятся поверх клеммных отверстий.

Клеммные колодки Wago

Соединение медных и алюминиевых проводов можно осуществить при помощи клеммных колодок Wago. Данное устройство относится к вышеупомянутым клеммам, однако о колодках Wago следует рассказать чуть подробнее ввиду их популярности среди покупателей.

Wago выполняется в двух вариантах: одноразовые с несъемным проводом и многоразовые — с рычагом, который дает возможность неоднократной установки и удаления проводника.

Обратите внимание! Клеммники Wago рекомендуется применять только в осветительных приборах. Если нагрузка будет слишком велика, контактная пружина перегревается, в результате чего нарушаются контакты между проводниками и пластинками.

Wago используется для всех видов одножильных проводов, сечение которых находится в промежутке между 1,5 и 2,5 квадратными миллиметрами. Колодку можно применять в распредкоробках с силой тока до 24 ампер. Однако на практике считается, что 10 ампер более чем достаточно и большие показатели приведут к перегреву.

Для соединения проводников нужно с усилием направить один из них в колодочное отверстие, в результате чего он там надежно закрепится. Для изъятия проводника из отверстия также понадобится приложить усилие. Следует иметь в виду, что в результате удаления провода из одноразового клеммника контакт может деформироваться, поэтому в следующий раз надежный контакт не гарантирован.

Гораздо более удобно использовать многоразовое устройство Wago. Характерная особенность такого клеммника — наличие оранжевого рычага. С помощью подобного приспособления можно состыковывать или разъединять все виды проводов с сечением от 0,08 до 4 квадратных миллиметров. Допустимый уровень тока — 34 ампера.

Для создания соединения нужно удалить с провода изоляцию на 8-12 миллиметрах, поднять кверху рычаг, направить провод в отверстие клеммника. Далее возвращаем рычаг в обратное положение, фиксируя тем самым провод в клемме.

Единственный существенный недостаток Wago — более высокая стоимость в сравнении с традиционными клеммами.

Заклепки

Этот способ стыковки разнородных проводников напоминает болтовой. Однако вместо гайки и болта применяется заклепка, образующая неразъемное соединение. Иными словами, после фиксации удалить заклепку без ее порчи уже нельзя.

Для выполнения стыковки зачищаем оба проводника от изоляционного материала, а также загибаем провода в колечки. Далее нанизываем на заклепку одно из колечек, после этого надеваем стальную шайбу, затем вновь нанизываем колечко, но уже второго проводника.

Заклепка с одной из сторон имеет шляпку. Теперь нужно расплющить вторую сторону, сформировав этим вторую шляпку, которая и будет выступать в качестве крепления. Деформация заклепки осуществляется либо молотком, либо специальным инструментом, схожим с плоскогубцами. Методика стыковки заклепками позволяет получить очень качественное соединение.

Паяльник

При желании можно спаять два разнородных металла. Однако при этом понадобится соблюдение некоторых технологических нюансов.

Насчет меди никаких проблем с пайкой не будет, а вот с алюминием дело обстоит сложнее. Дело в том, что в результате пайки и под влиянием кислорода на металлической поверхности появляется амальгама. Данный сплав-пленка невероятно химически устойчив, из-за чего у него не возникает адгезии с припоем. Чтобы устранить пленку понадобится раствор медного купороса, батарейка «Крона» и фрагмент медной проволоки.

На проводе из алюминия зачищаем участок под пайку, а после этого наносим туда немного купороса. Алюминиевый провод закрепляем на отрицательном полюсе батарейки, а медную проволоку крепим одним концом на положительном полюсе, а другой конец кладем в медный купорос. Спустя какое-то время алюминий покроется медным слоем, на который и можно напаять медный проводник.

Качество соединения

В большинстве рассмотренных ранее случаев применятся жесткое закрепление очищенных от изоляционного слоя проводников. Однако при стыковке меди и алюминия необходимо принимать во внимание один важный технологический нюанс: алюминий под влиянием нагрузки приобретает пластичность, как выражаются специалисты, начинает «течь». В результате этого процесса происходит ослабевание соединения, а потому болты нужно регулярно подтягивать. Если вовремя не выполнять подтяжку болтов, клемма может просто загореться из-за сильного перегрева.

Полезные советы

Существует ряд правил, придерживаясь которых, можно добиться качественного соединения:

1. Проводники с множеством жил нельзя зажимать слишком сильно. В таких проводах жилы слишком тонкие, они легко рвутся под влиянием сдавливания. Следствием разрывов становится перегрузка на оставшиеся жилы, из-за чего возможно возгорание.
2. Немаловажно правильно подобрать клемму с учетом сечения проводника. Если канал слишком узкий, проводник не поместится, а если широкий — будет выпадать.
3. Латунные гильзы и клеммы очень хрупкие, поэтому не стоит слишком сильно их зажимать.
4. Следует внимательно относиться к маркировке, где подсказана максимально возможная сила тока. Причем данного показателя лучше не достигать, ограничиваясь не более чем 50 % нагрузкой.

Обратите внимание! Не рекомендуется покупать безымянные товары китайского производства. Соединители — слишком важная деталь, чтобы на них экономить. Лучше всего отдавать предпочтение изделиям известных фирм (в качестве примера можно привести швейцарскую компанию «ABB»).

Многожильные провода

Как уже говорилось ранее, проводники с множеством жил нельзя сильно пережимать. Для соединения многожильных проводов чаще всего используются гильзы или обычные скрутки. Об этих методах далее расскажем чуть подробнее.

Гильзы

Гильза представляет собой защитный колпачок из пластика, под которым находится полый металлический наконечник. Прежде всего, необходимо удалить изоляционный слой с проводника. Далее жилы скручиваются в одно целое, и получившаяся «косичка» направляется в гильзу. Далее гильза обжимается (для этой операции подойдут пассатижи). Наконечник гильзы вставляется в клемму. Для повышения надежности соединения гильзу можно обработать припоем.

Скрутка

Среди электриков-профессионалов скрутка не пользуется почтением. Однако бывают ситуации, когда скрутка — наиболее удобный способ выхода из положения (к примеру, для создания временного соединения или при отсутствии необходимых материалов).

Итак, скрутка из меди и алюминия разрешается лишь после основательной зачистки алюминиевой поверхности. Если медный проводник имеет много жил, все имеющиеся жилы нужно собрать в одну «косичку». Также медь нужно покрыть припоем — это улучшит контакт.

При скручивании важно не допустить разрыва жил. Концовки лучше всего прикрыть изолирующими защитными колпачками, приобрести которые можно в любом магазине хозтоваров.

Обратите внимание! Скрутка недопустима в помещениях с влажным воздухом.

Итак, в соединении медных и алюминиевых проводников нет ничего сложного. Нужно только помнить о цене ошибки: неправильно соединенные провода могут стать причиной не только отказа электробытовой техники, но и пожара.