Cоединение алюминиевых и медных проводов между собой

Современная электрическая разводка в квартире или доме выполняется только медными проводами так гласит ПУЭ. Но в старых домах проводку делали чаще всего алюминиевым проводом и возникает ситуация, при которой необходимо соединить 2 провода из разного материала. И в этой статье вы узнаете, как соединить медный и алюминиевый провод разными способами.

Способы соединения медных и алюминиевых проводов

Можно ли скручивать медный провод с алюминиевым

Начнем с того, что можно ли соединять алюминиевые провода с медными, и не приведёт такое соединение к пожару? Ответ да, можно. Но давайте сперва ознакомимся с этими материалами.

Если задаться вопросом какая проводка лучше, медная или алюминиевая, то выбор конечно за медной. Это выходит из технической характеристики меди, сечение алюминиевого провода в тех же условиях приходится брать больше. Есть и минусы, медь дороже. Отличить медный провод от алюминиевого легче по цвету, медь имеет красноватый оттенок, алюминий — серый, белый.

Посмотрев на электротехнические показатели металлов, отпадает вопрос в том, что лучше проводит ток. Вот некоторые сведения:

• Удельное сопротивление: медь – 0,017 Ом·мм²/м, алюминий – 0,028 Ом·мм²/м.
• Теплоёмкость: меди — 0,385 Дж/гК, алюминия – 0,9 Дж/гК.
• Упругость материала: меди – 0,8%, алюминия – 0,6%.

Так почему нельзя скручивать медные и алюминиевые провода, ведь скрутка, особенно при небольшом сечении, является самым дешёвым вариантом в плане как средств, так и времени? Все дело в том что, эти материалы при соединении создают гальваническую пару.

Гальваническая пара — 2 металла разного рода, соединение которых между собой приведёт к повышенной коррозии. Именно такой гальванической парой являются медь и алюминий. Электрохимические потенциалы двух металлов слишком разные, поэтому скорая коррозия увеличит сопротивление в месте соединения и последует его нагрев. Более подробно о совместимости металлов указано в ГОСТ 9.005-72. Ниже привожу таблицу с некоторыми данными по металлам:

Гальваническая совместимость мелталов

Добиться качественного контакта двух проводников можно разными способами (пайкой, применением простой клеммной колодки, более дорогих клемм WAGO или обыкновенного болта с гайкой).

Основные способы соединения

• Есть прямой контакт. Достигается такими способами как скрутка, опрессовка, пайка.
• Прямой контакт отсутствует. Осуществляется с помощью клеммников и резьбовой фиксации.

Чтобы соединить алюминиевый провод с медным, лучше воспользоваться вторым вариантом. Первый метод можно реализовать только в том случае, если медные жилы предварительно будут обработаны.

Скрутка

Этот способ применяется в бытовых условиях на короткий срок. Скручивание кабелей является ненадежным, быстро греется и разрушается. По требованиям ПУЭ использовать скрутку в электропроводке запрещено, особенно при соединении двух разных материалов.

Пайка

Конец провода зачищается и обрабатывается медным купоросом в виде раствора. Далее потребуется батарейка. К минусу крепится проводник. Медь устанавливается на плюсе, второй конец меди – в раствор. Через некоторое время на алюминиевом кабеле проявится налет, который позволит закрепиться припою на электрическом проводе. После этого можно начать паять.

Опрессовка

Существуют насадки с зажимным кольцом или конусообразной пружиной. Надеваются на скрученные провода и обжимаются плоскогубцами. С помощью такой опрессовки можно делать скрутку в домашних условиях. Металлическое кольцо внутри надежно фиксирует контакт между жилами.

Резьбовая фиксация

Основное преимущество способа – простота и универсальность. Минус – громоздкость и неудобство изоляции. Благодаря резьбовому соединению можно подключить провода с различной площадью сечения.

Алгоритм создания контакта:

• Зачистить провода от изоляционного слоя на 1-1,5 см.
• Создать кольцо из оголенных жил диаметром больше, чем болт.
• Кольца надеть на болт.
• Между жилами установить пружинную шайбу.
• Соединение необходимо зафиксировать затягиванием гайки или с помощью заклепочника.

Этот метод электромонтажа отлично подходит для наращивания провода достаточной длины.

Применение заклепок

Этот контакт является неразъемным. Его преимущества – надежность, прочность и долговечность. Сложность работы заключается в поиске заклепочника, также необходимы навыкм работы с ним. Используется для электросоединения жил в труднодоступных местах.

Контакт при помощи двух стальных планок

Медь и алюминий можно соединить несложным методом, который предварительно требует обработки медной жилы лужением. Провод зажимается двумя стальным планками, у которых по краям находятся болты. К преимуществам относится возможность подсоединения нескольких ветвей без увеличения длины болта. Оголенные части закрепляются между планками. Чтобы использовать этот метод, нужно брать кабели одинакового диаметра. Провода обязательно нужно заизолировать.

Клеммники, клеммные колодки

Клеммная коробка – это система из нескольких клеммников. Они объединяются в одну конструкцию и обладают несколькими выходами.

Достоинства:

• Легкость монтажа.
• Высокая надежность изоляции. Дополнительно изолировать систему не нужно.
• Для надежной фиксации достаточно 1-2 см кабеля.

В случае скрытой проводки требуется установить распределительную коробку и автомат на ввод. Также в продаже есть специальные клеммные коробки для скрытого монтажа.

Все концы проводов должны быть надежно зафиксированы внутри клеммника. Особенно важно надежно закреплять алюминиевые жилы или при монтаже кабелей на улице или в комнате с повышенной влажностью и температурой.

Пружинные и самозажимные клеммники

Ассортимент одноразовых и многоразовых клеммников широк. Они различаются по числу подключаемых веток разводки, сечению устанавливаемого провода. Использование клеммников – это один из самых популярных и удобных способов для создания контакта между проводами.

Первые клеммные колодки с самозажимным механизмом выпустила компания Wago. Они создают и продают одноименные соединители. На рынке можно найти множество аналогов, в том числе произведенных неизвестными компаниями. Такие устройства могут быть ненадежными, поэтому рекомендуется покупать все электротехнические приборы в специализированных магазинах.

Алгоритм подключения самозажимного клеммника Wago:

• Снять изоляционный слой с проводов примерно на 0,5-1 см.
• Оголенную часть жилы установить в соответствующее гнездо клеммной колодки.
• Зафиксировать провод с помощью пружинного зажима или винта.

Дополнительная изоляция места соединения не требуется. К недостаткам соединения колодками Wago относится высокая стоимость изделий.

Колодки типа «Орех»

Механизм работает просто. Между двумя пластинами укладываются жилы. Затем их нужно стянуть при помощи болтов. Для изоляции сверху надевается защитный пластиковый корпус, который состоит из двух половинок, внешне напоминающих орех. Крепятся половинки также при помощи стандартных винтов.

Соединение проводов

Соединение алюминиевых и медных проводов между собой требует технологических решений, простой скрутки здесь недостаточно.

Способы соединения проводников с разными электрохимическими потенциалами:

• Посредством пайки. Но не простой пайки.
• С применением простых клеммников или дорогостоящих WAGO. Здесь экономить не стоит и если стоит вопрос, как правильно соединить медный и алюминиевый провода, то лучше взять WAGO. Преимущества данного производителя будут описаны далее.
• Используя болтовое соединение, у которого масса преимуществ: дешевизна, простота и возможность работы с проводами большого сечения.
• Опрессовкой гильзами. Требуется наличие специализированного инструмента.

Соединяем алюминиевые провода быстро и правильно.

Как соединить два алюминиевых провода между собой? Казалось бы, достаточно банальный вопрос, но и здесь первый приходящий на ум ответ не всегда верен. Ведь скрутка проводов запрещена по нормам ПУЭ, а соединять любые провода можно только методом опрессовки, пайки, сварки и при помощи винтовых сжимов. А том, как это правильно делать, мы и поговорим в нашей статье.

Свойства алюминиевых проводов

Но начать наш разговор мы предлагаем с беглого анализа свойств алюминиевого провода. Это позволит выявить проблемные места и понять возможные проблемы при его монтаже.

Сравнение медного и алюминиевого провода

• Начнем с преимуществ алюминиевого провода. Главный из них это цена, которая на порядок ниже, чем у главного конкурента – меди.
• Еще одним достоинством данного материала является его легкость. Это обусловило его широкое применение в линиях электропередач, где вес имеет очень большое значение.
• Ну, и последним достоинством является его стойкость к коррозии. Алюминий практически мгновенно покрывается стойкой оксидной пленкой, которая препятствует дальнейшему окислению. В то же время данная пленка имеет и негативные моменты – она является очень плохим проводником электрического тока.

Сферы применения медных и алюминиевых проводов

• Дальше же пошли одни сплошные недостатки. И первым из них является низкая электропроводность алюминия. Для данного материала она составляет 38×106 См/м. Для сравнения у меди этот параметр составляет 59, 5×106 См/м. Выливается это в то, что, например, провод из меди с сечением в 1 мм2 способен пропускать ток почти в 2 раза больший, чем подобный провод из алюминия.
• Следующим весомым недостатком является то, что алюминиевые провода обладают очень низкой гибкостью. В связи с этим их нельзя использовать в местах, где проводка подвержена многократным изгибам или другим механическим воздействиям в процессе эксплуатации.
• Ну, и напоследок, инструкция говорит о том, что алюминий обладает таким плохим свойством как текучесть. В результате тепловых и механических воздействий он может терять свою форму, что крайне негативно отражается на контактных соединениях.

Обратите внимание! Согласно нормам ПУЭ с 2001 года использовать алюминиевый провод для монтажа электропроводки в жилых помещениях запрещено. Такой запрет значительно снизил использование алюминиевой электропроводки в быту.

Способы соединения алюминиевых проводов

Как мы уже говорили выше, алюминиевые провода можно соединить четырьмя основными способами – это винтовые или болтовые сжимы, прессовка, сварка и пайка. Давайте разберем особенности каждого из этих видов соединений.

Соединение алюминиевых проводов методом сжима

Начнем с наиболее распространенного способа соединения – сжима. Он может быть нескольких видов – болтовой, винтовой или при помощи прижимной пружины, который используется в клеммах Wago.

Соединение алюминиевых проводов методом опрессовки

В последнее время приобретают все большую популярность соединения алюминиевых проводов гильзой. Отчасти это связано с большим распространением кримперов или, как их еще называют, обжимных клещей. Данный инструмент позволяет обжимать провода разных сечений обеспечивая достаточно надежный контакт.

• Соединение проводов опрессовкой выполняется при помощи специальных гильз. Эти гильзы выпускаются разных диаметров и материалов. Для соединения алюминиевых проводов следует использовать либо алюминиевые, либо латунные гильзы. Медь использовать нельзя ни в коем случае, так как соединение этих двух материалов может привести к образованию гальванических развязок и в конечном итоге полному разрушению алюминиевого проводника.
• Для соединения проводов разных сечений существуют гильзы с разными диаметрами входных отверстий. Их же можно использовать для соединения более чем двух проводов в одной гильзе.
• Гильзы для соединения алюминиевых проводов имеют строго необходимую длину. Поверьте, производитель не делал в гильзе запаса, поэтому разрезание гильзы пополам в целях экономии — это очень плохой вариант. Ведь при соединении двух проводов обжим следует выполнить дважды противоположными жимами. Разрезав гильзу пополам, у вас это не получится, и контакт будет некачественным.
• Еще один часто возникающий вопрос относится к соединениям многожильного алюминиевого провода и одножильного. Выполнять такое соединение при помощи опрессовки можно, и оно будет достаточно качественное. Главное подобрать гильзу с соответствующими входными диаметрами. Ведь в большинстве случаев это провода разного сечения.

Обратите внимание! Гильза для соединения проводов по своему сечению должна соответствовать сечению провода. Если вы будете использовать гильзу меньшего сечения, то для заведения провода в гильзу вам придётся уменьшить его сечения, что негативно отразится на контакте. Если же вы используете гильзу большего сечения чем провод, то площадь контактного соединения будет намного меньше, что опять-таки приведет к перегреву контакта.

Соединение алюминиевых проводов методом сварки

Самое наилучшее качество соединения обеспечивает сварка. Благодаря тому, что в данном случае провод образует единое целое практически исключены проблемы с переходными сопротивлениями, возможности снижения нажимного усилия и многое другое. Но здесь есть и масса проблем.

• Дело в том, что как мы уже говорили выше на поверхности алюминия, образуется оксидная пленка. Она имеет совершенно другие тепло – и электропроводность, чем сам алюминий. В связи с этим сварка алюминиевых проводов затруднена.
• Так как температура плавления оксида и алюминия различаются, то попытки простого сваривания проводов угольным электродом будут не очень удачными. Оксиды будут оставаться на расплавленных каплях алюминия, а само соединение будет не однородным, как на видео.
• Дабы исключить данную проблему, можно снимать оксиды с поверхности механическим способом, но это трудоемко и далеко не всегда эффективно, так как образование новой пленки происходит практически мгновенно.
• Исходя из этого, в большинстве случаев для сварки применяются различные флюсы, которые способны разрушить оксидную пленку. Данный материал должен разрушать оксидную пленку и практически не реагировать на чистый металл, кроме того он не должен давать вредных соединений во время сварки. Подобрать такой материал достаточно сложно и зачастую приходится идти на компромисс.
• Но даже с использованием флюсов, своими руками выполнить сварное соединение проводов без должной подготовки достаточно сложно. Это связано с тем, что здесь крайне важно подобрать должное напряжение сварки (обычно не более 20В) и время воздействия на проводник (обычно 1-2сек.).

Обратите внимание! Кроме электросварки алюминиевых проводов достаточно распространена и газовая сварка. Она имеет свои особенности, касающиеся как применяемых материалов, так и температуры сварки.

Соединение алюминиевых проводников методом пайки

Последним вариантом, которым можно выполнить соединение розеток алюминиевыми проводами является пайка. Этот способ достаточно трудоемок, и его сложно назвать быстрым.

Поэтому для силовых установок оно применяется крайне редко, а в низковольтных сетях алюминиевые провода из-за своей жесткости применяются достаточно редко. Тем не мене давайте рассмотрим и этот вариант.

• Основной проблемой здесь, как и в случае со сваркой, является оксидная пленка. Кроме того, имеется такая проблема как отсутствие визуального контроля за температурой провода. Ведь при длительном воздействии больших температур алюминий может изменить свои физико-химические свойства.
• Исходя из этого, процесс пайки алюминия становится достаточно сложным. В первую очередь нам необходимо избавится от оксида на его поверхности. Сделать это можно при помощи любых абразивных материалов, но усердствовать не стоит, так как новая пленка образуется практически мгновенно. Наша задача только уменьшить ее толщину.
• После этого выполняется фиксация проводов и припоем с флюсом прикасаются к проводам. В качестве припоя лучше использовать ЦОП – 40 или его аналоги.
• Флюс для пайки алюминия — это Ф – 59А, Ф – 61, Ф – 34 или другие подобные составы. Они достаточно хорошо разрушают оксидную пленку.
• При прикосновении припоем к проводам им следует поскрести по ним, чтобы упростить флюсу задачу по разрушению оксидной пленки. Если производится пайка без использования флюса, то интенсивность трения припоем по проводам должна быть более интенсивной.

Вывод

Соединение алюминиевого провода гильзой и при помощи клемм являются наиболее простыми вариантами. В то же время применение опрессовки не требует дополнительных материалов, но требует наличия кримпера.

Использование пассатижей и других подсобных инструментов может сказаться на качестве соединения, поэтому их использование недопустимо. Тем не менее, в сравнении цена и качество, метод опрессовки является одним из лучших для соединения алюминиевых проводов.

WAGO

Зажимы WAGO для стыковки алюминия и меди весьма популярны, так как их очень удобно использовать:

1. Щелчком отвести прижимные пластины в сторону.
2. Вставить в отверстия провода.
3. Поставить пластины на свои места, зажать.

Клемы WAGO для соединения медного провода с алюминиевым отличное решение

Но сейчас WAGO заставляет усомниться в своей репутации. По многочисленным отзывам, пружинящий контакт слабеет, что приводит к подгоранию клеммника и его скорой замене.

гальванические пары металлов

гальванические пары металлов
Гальванические пары металлов

Атмосферная коррозионная стойкость алюминия обьясняется наличием оксидной пленки, образующейся сразу после взаимодействия металла с кислородом воздуха (Литер.: В.Ф. Хенли «Анодное оксидирование алюминия и его сплавов»).

Табл. 1 Совместимость металлов и сплавов

П — совместимые при пайке, но несовместимые при непосредственном соприкосновении, так как образуют гальваническую пару

ПОС — припой оловянно-свинцовый

Пример нежелательных гальванических пар:

1 ПАРА : алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:

2 ПАРА : алюминий и все сплавы на его основе не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— с титаном и с его сплавами

3 ПАРА : магниево-алюминиевые сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:

— со сталью легированной и нелегированной

4 ПАРА : цинк и его сплавы не рекомендуется и недопустимо сочетать:

5 ПАРА : никель и хром не рекомендуется и недопустимо сочетать:

6 ПАРА : сталь нелегированная, олово, свинец, кадмий не рекомендуется и недопустимо сочетать:

Рисунок 1 — Гальваническая коррозия двух деталей из разнородных металлов

Гальваническая коррозия более активного металла начинается в тот момент, когда две или более детали из разнородных металлов, имеющие взаимный контакт (благодаря обычному соприкосновению, или же посредством проводника) помещаются в электролит (любую жидкость, проводящую электричество). Электролитом может быть что угодно, за исключением химически чистой воды. Не только соленая морская, но и обычная вода из-под крана благодаря наличию минеральных веществ является превосходным электролитом, и с ростом температуры электропроводность ее только растет.

Катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — это электрод, где протекают окислительные процессы.

Ряд активности металлов (электрохимический ряд напряжений металлов)

2 — Металлы средней активности

Химическая коррозия — металлы защищают себя оксидной пленкой на своей поверхности, является ли она самовосстанавливающейся, вот вопрос, как в случае алюминия, нержавеющей стали, цветных металлов или же как у стали отделяется.

Рис 2 — многослойная панель на основе сотового или гофро алюминия «Perfaten»

Рис 3 — угловое соединение многослойной панели

Источник

Скрутка проводов

Ранее упоминалась скрутка алюминиевого и медного провода как очень ненадёжный способ соединения, но иногда это единственная возможность быстрого восстановления энергоснабжения.

Пара советов перед выполнением скрутки:

• Перед скруткой медный провод следует хорошо залудить.
• Величина скрутки должна быть не менее 5 витков.
• После работы, место соединения надо защитить несколькими слоями изолирующей ленты или термоусадочной трубкой.

Пайка меди к клемнику

Можно спаять медь и алюминий между собой. Если с медью все понятно, то для пайки алюминия нужен специальный флюс. Некоторые электрики просто припаивают медный провод к клеммнику.

Флюс для алюминия

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

Напрямую выполнить соединение проводов алюминий и медь нельзя. В первую очередь несовместимость связана со свойствами алюминия. Он быстрее окисляется и разрушается. При совмещении с медью процесс разрушения происходит быстрее. Нагрев происходит из-за того, что удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди. Также алюминий является более мягким и обладает меньшей электропроводностью.

Медь и алюминий являются несовместимыми гальванически. При касании возникает химическая электролизная реакция, ухудшающая контакт. Место подсоединения окисляется или греется, происходит разрушение изоляционного слоя, из-за чего повышается риск возникновения короткого замыкания или пожара. Процесс ускоряется в условиях повышенной влажности.

Клеммники

Перечень инструмента и расходных материалов электрика включает в себя клеммные колодки. Клеммники – медные или из латуни покрытые слоем никеля, рассчитанные под провода определённого сечения и покрытые слоем изолирующего пластика. Фиксацию проводов обеспечивают 2 небольших винта.

Соединяя клеммниками медь и алюминий следует правильно зажать винты-фиксаторы. Если их перетянуть, то можно повредить алюминиевые жилы, что не очень хорошо отразится на дальнейшей эксплуатации электропроводки. Поэтому необходимо найти золотую середину: затянуть не слишком туго, но добиться качественного контакта.

Как паять черные металлы

Изделия из черных металлов также неплохо поддаются спаиванию. Для их соединения применяются оловянные и латунные припои. Соединение получается достаточно прочным на разрыв, а также стойким к механическому роду повреждениям.

Технология пайки черных металлов практически ничем не отличается от технологии спаивания изделий из меди, алюминия или латуни. Здесь всё также необходимо подготовить поверхности: очистить их от ржавчины, грязи, жирных пятен.

Если пайка стали осуществляется обычным паяльником, то нужен будет инструмент, мощность которого составляла бы не менее 100 Вт. В противном случае паяльник не сможет достаточно хорошо нагреть спаиваемые заготовки, что негативным образом скажется на прочности полученного соединения.

Болтовое соединение

Если под рукой нет клеммника, паяльника или WAGO, а сечение проводов достаточно большое, то добиться качественного можно обыкновенным болтом.

Для соединения двух проводов потребуется: болт, гайка, 3 шайбы. Последовательность действий:

1. На концах проводов сделать кольца, такого же диаметра, как и болт. Для удобства лучше использовать круглогубцы.
2. Одеть кольца на болт в таком порядке, чтобы они оказались между тремя шайбами.
3. Затянуть гайку и проверить качество соединения.
4. Нанести несколько слоёв изолирующей ленты.

Болтовое соединения алюминия и меди

Соединение «орешек»

«Орех» — это ещё одна разновидность клеммной колодки, чаще всего используемая для ответвления проводов большого сечения. Представляет собой 2 медных пластины, уложенных в пластиковый корпус.

Между пластинами помещают медный и алюминиевый провод, а также провод ответвления. Но использовать «орех» можно просто как соединительный элемент. После укладки проводников пластины стягиваются болтами. В качестве изоляции поверх всей конструкции одевается пластиковый корпус, состоящий из двух половин, для крепления которых используют стандартные винты.

Соединение «орех» подходит для всех видов уличных соединений и ответвлений

Опрессовка

Для этого метода вам потребуются специальные опрессовочные клещи и гильзы. Принцип соединения проводов гильзой очень прост: с одной стороны в гильзу вставляют алюминиевый провод, с другой медный, и обжимают с обеих сторон гильзу клещами. Существуют гильзы для проводов с большим сечением – от 16 мм2 и до 300 мм2, но в этом случае потребуется специальный гидравлический пресс. Единственный недостаток опрессовки – высокая стоимость инструмента.

Специальная гильза для соединения алюминия и меди

Смазка

Для улучшения качества контакта можно использовать специальную смазку или пасту. Обычно это — кварцевазелиновая паста. Обычно ее используют для улучшения соединения именно алюминиевых проводов.

Но такую пасту можно применять при всех видах соединений (резьбовом, с помощью клеммников, опрессовкой), особенно, если соединение происходит на улице. Тогда на контакт воздействуют дополнительные факторы, существенно снижающие долговечность соединения. Хотя и применение смазки без изоляции вызывает сомнения.

Как защитить конструкцию или узел от контактной коррозии?

Если по конструктивным соображениям невозможно избежать нежелательного контакта разнородных металлов, то можно попытаться уменьшить гальваническую коррозию с помощью следующих методов:

• окраска поверхностей в районе их стыка;
• нанесение совместимых металлических покрытий;
• изоляция соединения от внешней среды;
• электрическая изоляция;
• установка неметаллических прокладок, вставок, шайб в болтовых соединениях.

Практика показывает, что в тех случаях, когда пренебрегают требованиями к допустимости контактов разных металлов, приходится дорого за это расплачиваться. Неправильная компоновка контактных пар выводит из строя узлы крепления, металлоконструкции и может стоять человеческой жизни.

«>