Способы безопасного соединения медных и алюминиевых проводов в коробке квартиры: как делать нельзя, можно ли через клеммник

В старых домах и квартирах делали алюминиевую электропроводку. Это объясняется невысокой ценой и доступностью указанного металла. Сейчас часто используют медные проводники, и возникает необходимость удлинить жилу или установить дополнительные розетки, осветительные приборы и т.д., но мало кто знает, как соединить алюминиевый и медный провод.

Последствия от контакта меди и алюминия

Рассмотрим возможные последствия на примере работы простой батарейки. Внутри нее есть 2 электрода и электролит. При взаимодействии металлов возникают химические процессы, потребляется или вырабатывается ток.

Некоторые металлы имеют окислительные способности, а другие восстановительные. Их возможности указаны в электрохимическом ряду напряжений. Степень активности растет в одну сторону и убывает в другую. Здесь можно увидеть совместимые и несовместимые контакты.

Чем дальше друг от друга металлы расположены в электрохимическом ряду, тем большее напряжение между ними возникнет во время химической реакции. Результатом этого будет разрушение металла, находящегося левее.

Если сравнивать никель и кадмий, то они находятся рядом (через один элемент). Разрушение последнего происходит медленно, батарейки или аккумуляторы обладают длительным сроком эксплуатации.

Алюминий и медь имеют большую разницу в формировании напряжений, поэтому находящийся намного левее Al будет быстро разрушаться. На его поверхности активно образовывается слой оксидов, что приводит к ухудшению контакта и его перегреву.

Альтернативные варианты

Довольно широко в последнее время стал применяться метод соединения разнородных проводов с помощь специальных пружинных зажимов. Наиболее известны зажимы фирмы Wago.

Такие зажимы бывают 2 разновидностей:

1. Одноразовые, без возможности вытаскивания провода.
2. Рычажковые, многоразового использования.

Принцип действия заключается в специальном пружинном зажиме из особого сплава, который заключен в пластиковый корпус. Конструкция кромки зажима позволяет врезаться в тело металла даже при наличии толстой пленки окисла на нем.

Зажимы выпускаются практически на все используемые диаметры проводников и рассчитаны на токи до 34 А. Однако, опыт электромеханических работ подсказывает, что величину максимально допустимого тока необходимо уменьшить в несколько раз, то есть зажимы надо приобретать с некоторым запасом по току.

Монтаж проводки с использованием пружинных зажимов самый быстрый. Из минусов следует отметить достаточно высокую стоимость материалов.

Правила соединения медных и алюминиевых проводов

Несмотря на то что не рекомендуется соединять медный и алюминиевый кабели, часто возникает такая необходимость. Безопасно решить вопрос можно несколькими способами:

1. Размещением между проводниками третьего материала. Для этого лучше использовать неактивный металл, например латунь, чтобы не начинался электролиз. Сталь имеет высокую проводимость, поэтому место соединения все равно будет нагреваться. Такой вариант подходит только для сетей с небольшими нагрузками.
2. Надежной защитой места контакта от влаги. Полностью герметизировать соединение сложно, и не всегда это получается надежно. Есть специальные пасты, препятствующие поступлению влаги и кислорода, поэтому провода не окисляются и электролиз не начинается.

Колодки с зажимами

Новинки электротехнического рынка зажимы «Wago» появились в арсенале электриков недавно. Выпускаются немецким заводом-изготовителем в двух исполнениях: одноразовые, многократного использования. Конструкции разового применения допускают лишь единожды воспользоваться изделием. Вставив провод в устройство извлечь назад его уже невозможно.

В конструкциях многократного применения имеется рычажок, который допускает выемку, вставку проводников. Устройство надежное и удобное, но имеет самую высокую себестоимость при применении. Неприятная особенность: наличие на рынке множества подделок. Вследствие этого соединения могут быть ненадежными, так как качество не оригиналов оставляет во многом желать лучшего.

В чем сложность соединения напрямую

Главная проблема при соединении меди и алюминия — развитие электрокоррозии. Если окружающая среда сухая, то при прямом соединении этих металлов ничего не происходит. Влага выступает в качестве электролита, создается «эффект батарейки». Происходит разрушение металлов, прежде всего алюминия, и в сети появляется обрыв, который приводит к короткому замыканию или возгоранию.

Электрохимическая коррозия соединенных металлов

Существует мнение, что алюминиевые и медные провода соединять непосредственно вместе недопустимо и это действительно научно обоснованный факт. А можно ли соединять медный провод с оцинкованной клеммой? Конечно, Вы не можете сразу дать ответ, но через минуту будете ориентироваться в этом вопросе не хуже опытного химика.

Что же происходит при соприкосновении двух разных проводников тока? Если влаги нет, то соединение будет надежным всегда. Но в атмосферном воздухе всегда есть пары воды, которые и является виновником разрушения контактов. Каждый проводник тока обладает определенным электрохимическим потенциалом. Это свойство металлов широко используется в технике, например, изготавливают термопары.

Но если вода попадает между металлами, то образует короткозамкнутый гальванический элемент, начинает течь ток и как в гальванической ванне разрушается один из электродов, так и в соединении разрушается один из металлов. Электрохимический потенциал каждого токопроводящего материала известен, и зная величину можно точно определить, какие материалы допустимо соединять между собой.

Таблица электрохимических потенциалов (мВ) возникающих между соединенными проводниками

Согласно требованиям стандарта допускается механическое соединение между собой материалов, электрохимический потенциал (напряжение) между которыми не превышает 0,6 мВ.

Как видно из таблицы, надежность контакта при соединении меди с нержавеющей сталью (потенциал 0,1 мВ) будет гораздо выше, чем с серебром (0,25 мВ) или золотом (0,4 мВ)!

А если медный провод покрыть оловянно-свинцовым припоем, то можно его смело соединять любым механическим способом с алюминиевым!

Ведь тогда электрохимический потенциал, как видно из таблицы, составит всего 0,4 мВ.

Способы соединения

Чтобы преодолеть описанные сложности, соединение медных и алюминиевых жил выполняют с помощью:

• прямого контакта (скрутки, заклепки, пайки, опрессовки);
• непрямого (болтового соединения, клеммников).

Предпочтительнее вторая группа. Если используются способы из первой, то провода рекомендуется предварительно облудить припоем.

С помощью болтов и стальных шайб

Это доступный способ, необходимые элементы легко найти. Понадобятся стальные болты, например М4, М5, неоцинкованные шайбы и гайки.

Сначала на концах проводов удаляют изоляцию и загибают их в виде колец. На краях болта и между проводниками устанавливают шайбы и закручивают гайку. В результате получается соединение в виде бутерброда, не допускающее прямого контакта проводов.

Недостаток в том, что конструкция получается громоздкая, и при больших напряжениях она все равно нагревается.

С помощью скрутки

Этот метод удобен тем, что здесь нет никаких дополнительных элементов, но для соединения меди и алюминия его используют редко.

Если применения скрутки не избежать, то придерживаются следующих правил:

• концы проводов скручивают, взаимное обматывание одного вокруг другого не допускается;
• медную жилу покрывают оловом, особенно если она многопроводниковая;
• место контакта защищают влагоустойчивым составом (литолом, техническим вазелином и др.).

Скрутка бывает 3 видов:

• простая;
• бандажная — дает лучший результат;
• желобком.

Если диаметр соединяемых проводов до 1 мм, делают не менее 5 витков, а для жил большего сечения — не меньше 3.

С помощью клемм

Контактная группа клеммника (латунная трубка с винтами) находится в защитном пластиковом корпусе. Надо только вставить концы проводов в клемму и зажать винты. Большое усилие при затяжке не прикладывают, чтобы не сломать алюминиевую жилу. Внутри клеммы нет перегородок, поэтому вставляя провода, надо смотреть, чтобы они между собой не соприкасались. Через некоторое время зажим винтов может ослабнуть, и контакт ухудшится.

С помощью клеммных колодок Wago

Немецкие клеммы «Ваго» просто эксплуатировать: достаточно вставить провод в отверстие, где его зафиксирует пластина. Преимущество такой конструкции в том, что здесь каждая жила находится в отдельной ячейке, поэтому между собой они не соприкасаются. Производитель уже нанес на клеммы пасту, предотвращающую окислительные процессы. Недостаток в том, что они одноразовые и стоят немного дороже других клеммников.

Соединяем провода скруткой

Скрутка
Наиболее часто для соединения проводов используется обыкновенная скрутка. Это простой в своем исполнении метод, не требующий использования дополнительных приспособлений. Одновременно с этим скрутка – наименее надежный вариант соединения проводников, в особенности, если они изготовлены из разных материалов.

Каждый металл имеет склонность к некоторому изменению своих размеров при перепадах температуры. Для разных металлов показатель температурного расширения различается. Из-за этого свойства материалов при изменении температуры в соединении может появиться зазор. Он приведет к повышению сопротивления контакта, в результате чего начнет выделяться тепло, кабели окислятся и соединение нарушится.

Бандажная скрутка

Разумеется, на это уходит далеко не один год, однако если в ваши планы входит обустройство долговечной и качественной сети, от соединения по методу скрутки лучше отказаться в пользу более надежного варианта.

Прежде чем приступать к соединению кабелей по методу скрутки, запомните одно важное правило: провода должны обвивать друг друга. Вариант, при котором один кабель прямой, а второй его обивает, категорически недопустим – такое соединение будет абсолютно непрочным.

Метод подходит для соединения кабелей разного диаметра. Допустима скрутка одножильного и многожильного проводов, но в такой ситуации проводник с несколькими жилами надо предварительно пролудить припоем, чтобы он превратился в одножильный.

Соединение проводов сваркой

Кабели скручиваются, после чего выполняется герметизация соединения. Для герметизации хорошо подойдет защитный лак с водостойкими свойствами. Чтобы соединение было максимально качественным, медный кабель рекомендуется пролудить припоем до начала работы.

Соединение проводов скруткой

Количество витков в соединении подбираем в соответствии с диаметром кабеля. Если диаметр проводника не превышает 1 мм, делаем минимум 5 витков. При скрутке более толстых проводов делаем минимум 3 витка.

Переходники для соединения

Чтобы соединить провода сечением больше 4 мм² используют зажим, называемый «орехом». В его пластиковом корпусе есть пластины. Между ними зажимают провода. Такое соединение получается громоздким, и его не всегда можно спрятать в коробке или за плинтусом.

Для соединения одножильного алюминиевого и пучкового медного проводов винтовой клеммой на их концы надевают латунные наконечники. Они не позволяют во время зажима винта раздавить мягкий алюминий. Предотвращают возможность поломки части проволок в многожильном медном проводе, что приводит к уменьшению его сечения. Использование наконечника избавляет от таких проблем.

Можно самостоятельно изготовить переходник. Для этого спаивают 2 небольших куска медного и алюминиевого проводов. После этого скручивают медный конец с медным, а алюминиевый с алюминиевым, надежно изолируют места контактов, затем подключают электричество.

Резьбовой контакт

Считается, что резьбовые соединения меди с алюминием – это самые надежные контакты, которые прослужат без проблем весь срок эксплуатации самих проводов. Простота соединения и возможность состыковать несколько кабелей в одном узле делают этот тип сегодня востребованным. Правда, его обычно используют для стыковки проводов большого сечения. Количество соединяемых электрических линий будет ограничено лишь длиною болта (винта).

Возвращаемся к электрическому потенциалу металлов и определяем, что между алюминием и сталью (из нее сделаны все элементы болтового соединения) разница потенциалов составляет 0,2 мВ, между медью и сталью – 0,45 мВ, что опять-таки меньше норматива. То есть, всем присутствующим в связке металлам окисление не грозит. Прочность соединения алюминиевых проводов с медными в данном случае обеспечивает хорошо проведенный зажим гайки. Между двумя жилами устанавливаются стальные шайбы, как ограничитель или разрыватель контакта.

Внимание! В процессе эксплуатации резьбового соединения необходимо позаботиться о том, чтобы под действием колебаний здания не произошло самопроизвольное откручивание гайки. Это приведет к ослаблению контакта. Поэтому под плоскую шайбу обязательно укладывается шайба Гровера.

Почему нельзя соединять напрямую

Напрямую соединять алюминий и медь нельзя по следующим причинам:

1. У этих металлов разный коэффициент теплового расширения. При их нагреве и остывании постепенно меняется геометрия, в результате чего соединение ослабевает, перегревается и появляется искра.
2. На поверхности алюминия образуется оксидная пленка, ухудшающая контакт. Он также начинает перегреваться и разрушаться.
3. Два металла образуют гальваническую пару. Это приводит к их перегреву и описанным выше результатам.

Техника безопасности

1. Соединяя провода, необходимо проявить внимательность и точно следовать эксплуатационным руководствам, которые запрещают выполнять простую скрутку (скручивать спиралью) провод из алюминия и любого другого металла (меди, алюмомеди, алюминия). Причина в том, что окисляясь, алюминий выделяет гальванический пар, который рано или поздно разорвет контакт, а искры, возникающие при прохождении через такие контакты токов большой мощности, нередко становятся причиной пожара.
2. Наиболее травмоопаснойявляется сварка алюминия – чтобы избежать неприятностей, обязательно использовать резиновые сапоги и сварочную маску.
3. В помещении, где проводится сварка, должны отсутствовать деревянные предметы – чтобы не допустить возгорание.
4. Даже деревянные полы рекомендуется накрывать железными листами.

Советы и рекомендации

Для создания максимально прочного и надежного соединения медной и алюминиевой жилы специалисты советуют придерживаться следующих правил:

• выполняют надежную изоляцию;
• соединения размещают в распределительных коробках, чтобы потом можно было подтянуть;
• если нет соответствующих навыков, то самостоятельно провода не сваривают и не паяют;
• болтовое соединение периодически подтягивают;
• если выполнена скрутка, то ее дополнительно защищают колпачками СИЗ;
• более качественную пайка получают при замене канифоли чистым машинным или оружейным маслом;
• размер самозажимных клемм зависит от выбора сечения проводов, которые они будут соединять;
• медный провод обязательно залуживают;
• в качестве гидроизоляции не используют парафин, лак или масло.

Нет единственного способа, позволяющего правильно соединить такие провода. Чтобы получить хороший контакт, учитывают местные условия и имеющиеся под рукой принадлежности, после чего выбирают один из описанных вариантов.

Как провести правильно контакт резьбовым соединением

Чтобы правильно соединить алюминиевые и медные провода между собой, необходимо:

• Удалить изоляционный слой на длину, равную четырем диаметрам болта. Если используется болт М6, то длина открытого участка должна быть 24 мм.
• Если жилы уже имеют окисление на поверхности, то надо их очистить.
• Концы сворачиваются в кольца диаметром чуть больше диаметра болта.
• Теперь в последовательности надеваются на болт: простая плоская шайба, один любой провод, плоская шайба, второй провод, еще шайба плоская, шайба Гровера и гайка, которая закручивается до упора.

Читать также: Расчет антенны харченко для dvb t2

Обратите внимание, что для зажима таким способом проводов сечением не более 2 мм², можно использовать болт М4. Если медный провод обработан припоем, то между двумя жилами укладывать шайбу не обязательно. Конец многожильного медного кабеля надо обязательно обработать припоем.

Альтернативные варианты

плоско-пружинный зажим

Провода можно соединить между собой с помощью заклепки. В принципе, подобная технология похожа на винтовую технологию, только здесь вместо винта берется заклепка. В конечном итоге получается неразборное соединение.

Выполняется такое соединение довольно просто: на заклепку через пружинную шайбу надеваются оба проводника, затем ее вставляют в заклепочник и сводят ручки до тех пор, пока не раздастся щелчок.

Также, существует специальный плоско-пружинный зажим. Такие изделия бывают одноразовыми и многоразовыми, когда провод может как вставляться, так и выниматься. Однако, следует помнить, что подобные зажимы выполняются из пластика, поэтому использовать их для силы тока свыше 10 А нежелательно.

Работать с ними весьма просто: провода зачищают и вставляют в зажим до щелчка. Без использования специального рычажка вытащить их оттуда невозможно. Также желательно изолировать данный участок провода.