Обзор наиболее популярных и действенных методов соединения алюминиевых и медных проводов

© ДИАЛОГ ЭЛЕКТРО

Фото: Методы соединения проводов и кабелей

Копировать ссылку

1 Предисловие. Почему мы решили написать статью?

Практически каждому из нас приходилось не раз сталкиваться с потребностью в соединении или ответвлении разнообразных типов электрических проводов и кабелей, как при прокладке электропроводки в доме, подключении различных электротехнических устройств и приборов, или иных монтажных работах, связанных с эксплуатацией кабельно-проводниковой продукции.

При этом, несмотря на кажущуюся простоту, для верного и надёжного решения задачи стоит учесть ряд технических факторов, которые могут повлиять на выбор того или иного метода соединения. Среди подобных факторов можно выделить следующие:

1. Материал токопроводящей жилы. Медное или алюминиевое исполнение.
2. Суммарное количество соединяемых элементов цепи, а также структура и сечение жил проводников. Особенно стоит уделить внимание соединению одножильных и многожильных проводов.
3. Общие условия проведения электротехнических работ. Имеет ли место монтаж в помещении или на открытом воздухе, включая дополнительные требования при прокладке кабельно-проводниковых изделий в грунте, воде и т. п.

Ознакомившись и приняв к сведению данную информацию, перейдём к непосредственному описанию методов, применяемых для соединения или как ещё говорят – коммутации электрических проводов и кабелей.

Фото: Скрутка и изоляция

2 Доступные методы соединения проводов

2.1 Скрутка и изоляция проводов

Один из наиболее простых и распространённых способов, заключающийся в снятии изоляционных покрытий с концевых частей соединяемых проводников, скручивании получившихся жил, и последующем их изолировании.

Метод, безусловно, достоин звания «дедовского» и наверняка знаком всем, кто хотя раз в жизни сталкивался с ремонтом электропроводки, однако, все же стоит отдельно выделить его положительные и отрицательные стороны, как минимум по причине значимости последних.

Преимущества:

1. Чрезвычайная простота исполнения. Создать и заизолировать скрутку возможно буквально в любых условиях, особенно для проводов и кабелей малых сечений.
2. Практически полное отсутствие материальных затрат, в том числе и низкие требования к имеющемуся на руках инструменту.

Недостатки:

1. Низкое качество механического скрепления жил. В частности, даже тщательно скрученные концы проводов или кабелей могут со временем ослабнуть, что приведёт к росту электрического сопротивления в данной точке цепи, и, как следствие, к ее повышенному нагреву при протекании тока. В этом случае прилегающая к месту соединения проводов изоляция может со временем «поплыть», что чревато коротким замыканием и в целом создаёт опасность возгорания.
2. Невозможность коммутации алюминиевых и медных токопроводящих жил (ТПЖ), что является краеугольной проблемой «прямых» электросоединений. Не вдаваясь в излишние подробности отметим лишь, что между алюминием и медью при непосредственном контакте образуется гальваническая пара, которая при наличии даже небольшого количества влаги приводит к электролизу, со временем разрушающему электроконтакт.
3. Соединение проводов и кабелей, полученное скруткой не может быть использовано в помещениях с повышенной влажностью и деревянных домах.

Недостатки метода скрутки и изоляции не просто перевешивают его достоинства, но и делают этот тип электросоединения потенциально опасным. Не рекомендуем вам использовать этот метод для создания электрических контактов, рассчитанных на долгую эксплуатацию, а применять его лишь при проведении временных электромонтажных работ. Более того, соединение проводов скруткой запрещено правилами устройства электроустановок (ПУЭ), а именно в пункте 2.1.22 главы 2.1.

2.2 Использование колпачков соединительных изолирующих зажимов (СИЗ)

Продолжая осваивать доступные средства, применяемые для коммутации различных типов токопроводящих жил, рассмотрим такое приспособление как соединительный изолирующий зажим (СИЗ), широко известный в первую очередь благодаря его использованию при соединении проводов в распределительных коробках. Конструкция СИЗ включает в себя обычный колпачок в пластиковом исполнении, а также небольшую пружину, располагающуюся внутри и служащую для фиксации жилы.

Преимущества:

1. Доступность зажимов и их низкая цена.
2. Современные зажимы для соединения проводов изготавливаются из материалов, не поддерживающих горение, что минимизирует шанс самовозгорания электропроводки в месте контакта.
3. Монтаж, не требующий сложного инструмента и времени.
4. Соединительные изолирующие зажимы выпускаются в различных цветах, позволяя идентифицировать коммутируемые компоненты электрической цепи при отсутствии на них необходимой цветовой маркировки.

Недостатки:

1. Достаточно посредственная изоляция и фиксация, особенно в сравнении винтовыми зажимами.
2. Как и любой «прямой» коммутационный стык не даёт возможность соединения медных и алюминиевых проводов между сбой.

2.3 Применение специализированных клеммных колодок

Использование клеммных колодок является хорошим примером того, как «бесхитростная» с виду конструкция, представляющая из себя диэлектрический пластиковый контейнер с расположенной внутри втулкой из латуни, позволяет заметно упростить создания новых электрических соединений, избавляя от потребности постоянно скручивать концы токопроводящих жил.

Фактически для создания надёжного электрического контакта на базе клеммника достаточно лишь зачистить концевые части соединяемых проводов или кабелей, и зафиксировать их в клеммной колодке с помощью встроенных винтов. При этом, не стоит забывать о допустимой силе тока, предельном напряжении и собственном сопротивлении, характеризующих клеммник. Иначе возможен перегрев и разрушение колодки.

Современный электротехнический рынок готов предложить многообразие конструкций клеммников для соединения проводов, однако, более подробно мы расскажем о них в отдельном материале, а пока рассмотрим сильные и слабые стороны, большинства моделей.

Преимущества:

1. Низкая цена, делающая клеммы приемлемым выбором для бытового применения.
2. Клеммные колодки для соединения проводов обеспечивают удобный монтаж, а также надёжность получившегося электрического контакта.
3. Подходящее решение при условии, что нам нужно объединить медный и алюминиевый провод или кабель.

Недостатки:

1. Зачастую качество исполнения клеммников оставляет желать лучшего, что может привести к их банальной поломке при фиксации провода в изделии.
2. Попытки закрепить многопроволочные жилы в клеммнике чреваты их частичным разрушением. Связанно это с хрупкостью алюминия и меди как материалов, и малой толщиной отдельных проволок, что в итоге не позволяет затягивать винты с достаточным усилием.
3. Клеммная колодка допускает соединение между собой только двух токопроводящих жил, что бывает недостаточным, особенно в случае сложных электрических схем соединения проводов.
4. Для фиксации гибких многопроволочных жил в клеммных колодка с винтовой системой, необходимо предварительно осуществлять их обжатие наконечниками штыревыми втулочными изолированными (НШВИ).

2.4 Пружинные клеммы WAGO

Логичным результатом развития множества моделей и конструкций клеммных зажимов, о которых говорилось в предыдущем пункте, стали пружинные клеммы для соединения проводов, разработанные и созданные немецкой фирмой WAGO. Фактически, первое упоминание о данном типе изделий относится к пятидесятым годам 20-го века, в то время как массовый выпуск малогабаритных клемм для распределительных и распаечных коробок начался в семидесятые годы.

Однако, как и зачастую бывает со многими технологическими решениями, «ваговские» зажимы добрались до отечественного рынка лишь относительно недавно, что не помешало им стать одним из самых распространённых решений в вопросе соединения электрических жил. Основная причина подобного успеха кроется в удобстве их использования и высоком качестве получающегося контакта. Добиться этого удалось за счёт применения пружинно-рычажной системы фиксации, обеспечивающей достаточное прижимное усилие и плотный контакт между клеммой и проводом, не создавая при этом угрозы повреждения токопроводящей жилы, как в случае с винтовым креплением.

Преимущества:

1. Наличие большого числа разнообразных моделей, допускающих соединение медных и алюминиевых жил, в купе с дополнительной защитой из кварцевазилиновой пасты, предупреждающей появление поверхностных окислов на алюминиевом проводнике.
2. Возможность одновременного соединения двух и более проводов.
3. Безопасная фиксация многожильных проводников, что особенно актуально для кабельно-проводниковых изделий небольших сечений.
4. Малые габариты, подходящие для надёжного соединения проводов в распределительных и распаечных коробках компактных размеров.
5. «Ваги» для соединения проводов — это превосходное качество скрепления жил, уступающее только лишь сварке, пайке и опрессовке, но при этом не требующее сложного инструмента и значительного рабочего времени.
6. Присутствие в конструкции клеммника отверстия, обеспечивающего доступ индикаторной отвёртки к проводнику.

Недостатки:

1. Относительно высокая стоимость клемм «Ваго» по сравнению с винтовыми клеммниками или колпачками соединительных изолирующих зажимов.
2. Клеммы WAGO не могут применяться для соединения электропроводки, питающей мощные устройства, приборы и бытовую технику. В частности, не рекомендуется использовать их если к электросети подключается электроплита, духовой шкаф и т. п.

2.5 Электросоединения на базе зажимов типа «орех»

Кабельные зажимы «орех» – один из самых популярных методов, используемых при построении ответвлений от магистрального кабеля. Конструкция зажима, корпус которого содержит две соединительные токопроводящие пластины и четыре зажимных винта по углам, позволяет осуществлять этот процесс без разрыва основной линии, что сильно облегчает задачу. К основным областям применения «ореха» можно отнести монтаж электрических сетей бытового или промышленного назначении.

1. Низкая цена зажима.
2. Монтаж «ореха» не требует особых навыков и не вызывает сложностей.
3. Соединение проводов с помощью зажима «орех» позволяет коммутировать токопроводящие жилы из разных материалов – алюминиевые и медные.
4. Хорошие диэлектрические свойства материала корпуса, обеспечивают необходимую изоляцию.

Недостатки:

1. Крепежные винты требуют периодической подтяжки, что бывает неудобным в случае удалённого расположения зажима.
2. Размеры «ореха» затрудняют его применении в распределительных коробках или других компактных местах.

2.6 Соединение проводов с помощью болтов

Ещё одним способом соединить несколько проводов или кабелей, не нарушая при этом требования ПУЭ, является использование болтового соединения, состоящего из трёх металлических шайб, гайки и самого болта, обеспечивающего необходимое затяжное усилие для закрепления токопроводящей жилы. При этом сборка болтового соединения заключается всего лишь в зачистке концевых частей коммутируемых электропроводников, последовательном размещении их между шайбами, закручивании болта гайкой и надёжном изолировании.

Преимущества:

1. Практические полное отсутствие затрат. Простота исполнения.
2. Промежуточные шайбы позволяют коммутировать алюминиевые и медные жилы без риска взаимной коррозии.

Недостатки:

1. Посредственное качество фиксации.
2. Требует много изоляционного материала.
3. С учётом больших габаритов болта могут возникнуть проблемы по размещению подобного соединения в распределительной коробке.

2.7 Пайка или сварка проводов

Рассмотрев ряд доступных в быту способов коммутации проводов самое время перейти к «тяжёлой артиллерии», первыми представителями которой станут методы пайки или сварки. Эти способы соединения проводов гарантирует самый качественный электроконтакт между любыми типами токопроводящих жил, вне зависимости от материала и конструкции.

Основная причина при этом кроется в самом технологическом процессе. Так, в случае соединения проводов пайкой мы используем специальный припой, который будучи в расплавленном состоянии равномерно заполняет все пустоты между спаиваемыми жилами, чего не сможет достичь не одна клемма, колпачок или зажим. Если говорить о сварке, то место контакта исходных проводников полностью расплавляется, обеспечивая взаимное проникновение материалов и создавая на выходе единую токопроводящую жилу.

Преимущества:

1. Соединение проводов сваркой или пайкой гарантирует превосходное качество электрического контакта, способного функционировать длительное время.

Недостатки:

1. Потребность в специальном инструменте и расходных материалов, не всегда имеющихся под рукой.
2. Трудоёмкость работ, включающая определённые требования к навыкам обращения с паяльником, либо сварочным аппаратом.
3. Соединения, получившиеся при сварке или пайке – неразъёмные.
4. Если говорить о паянном контакте, то со временем его сопротивление будет увеличиваться, влияя на падение напряжения и значение электропроводности.

2.8 Соединение проводов гильзами

Наряду с пайкой или сваркой, опрессовка с помощью специальных гильз – это один из наиболее предпочтительных методов при соединении проводов или кабелей, неизолированные жилы которых заводятся в специальную трубку цилиндрической формы – гильзу, а затем обжимаются с большим усилием. Источником подобного усилия служат ручные клещи или гидравлический пресс. Первые стоит выбирать для обжатия гильз с сечением меньше 120 мм2, в противном случае прибегаем к гидравлическому усилению. Как и в любом другом методе, получившийся стык вместе с гильзой необходимо тщательно заизолировать с помощью кембрика или изоляционной ленты.

Преимущества:

1. Соединение проводов обжимом с помощью гильз обеспечивает высокое качество и надёжность электрического контакта наряду с хорошей изоляцией.
2. Низкая цена гильз для опрессовки проводов позволяет использовать их в быту.

Недостатки:

1. После обжимного соединения, провода или кабели уже не могут быть извлечены, а при необходимости ремонта придётся срезать всю гильзу целиком и устанавливать новую.
2. Требования к используемому инструменту, включая пресс-клещ и труборез.
3. Опрессовка жил из разных материалов требует достаточно редкой для нашего рынка гильзы, найти которую может быть затруднительно.
4. Длительность монтажных работ.

3 Общие рекомендации по соединению электропроводки в условиях открытой воды и прокладке в грунт

Порой условия электротехнических и монтажных работ накладывают серьёзные ограничения на число доступных для нас методов по коммутации элементов электрической цепи. Так может возникнуть потребность в электросоединении, которое должно действовать под водой или долго находится в грунте.

С первым случаем можно столкнуться, работая с насосной техникой, например, устанавливая погружной насос. При этом, мы рекомендуем действовать по следующей схеме:

1. Пайка или сварка соединяемых жил.
2. Тщательная изоляция получившегося контакта с помощью термоклея, чья способность заполнять пустоты, а также высокая механическая прочность делают его подходящим материалом для данной операции.
3. Помещение контакта в термоусадку, обеспечивающую дополнительную изоляционную защиту.

При правильном выполнении всех шагов и использовании качественных материалов вы получите стык, отличающийся герметичностью соединения проводов, и, как следствие, безопасностью.

Рассматривая ситуацию с прокладкой токопроводящей жилы в земле, например, после ее ремонта, мы можем спокойно прибегнуть к предыдущем способу. Однако, будет лучше обезопасить себя с помощью более «продвинутого» метода:

1. Фиксация коммутируемых жил с помощью клеммника.
2. Установка герметичной распаечной коробки в которой будут находится концы соединяемых проводников.
3. Заливка коробки с помощью специального герметика.

Помимо этого, не стоит забывать об угрозе со стороны грызунов, защититься от которых можно поместив трассу в трубу или специальный короб.