Как надежно соединить медные провода между собой

Этот вопрос часто поднимается на форумах электриков.

Содержание

Как соединить вместе медные и алюминиевые провода: 7 безотказных способов для начинающего электрика

Сколько копий рушится в спорах электриков с пеной на губах о том, как соединить медные и алюминиевые провода вместе. Одни доказывают, что даже простая скрутка в бетонной стене панельного дома надежно служит десятилетиями.

Другие показывают фотографии алюминиевых поверхностей, покрытых сплошным слоем оксидных солей, а то и просто обгоревшей проводки.

В действительности, доля правды есть с обеих сторон. Мы будем и дальше полагаться на научные достижения. Они объясняют, как все это происходит, и делают работу всегда более безопасной и надежной.

Какие уроки электрохимии следует учитывать отечественным электрикам в своей практической работе: Вкратце

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с работой гальванических элементов: батарей и аккумуляторов. В них два электрода из разных металлов, например, кадмия и никеля, работают в жидком электролите.

В результате их взаимодействия происходят химические процессы и вырабатывается или потребляется электрический ток.

Напомним, что все это действие основано на свойствах металлов и их внутренней кристаллической решетки, содержащей свободные электроны, которые взаимодействуют с ионами окружающего электролита.

Таким образом, одни металлы обладают способностью окисляться, а другие – восстанавливаться, как и все химические реакции. По своим способностям они уже давно представлены электрохимическим рядом напряжений.

Расположение металлов в ряду таково, что степень их активности последовательно возрастает в одном направлении. Каждый из них имеет стандартный электронный потенциал, измеряемый в вольтах.

Таблица этих потенциалов приведена в межгосударственном стандарте ГОСТ 9.005-72.

В нем рассматриваются допустимые и недопустимые контакты, которые могут быть образованы различными металлическими и неметаллическими деталями в промышленном и бытовом оборудовании, включая электроустановки.

Пайка проводов паяльником: как правильно?

Одним из самых надежных методов соединения проводов является пайка. Это процесс, при котором пространство между двумя проводниками заполняется расплавленным припоем. Температура плавления припоя должна быть ниже, чем температура плавления соединяемых металлов. Наиболее распространенным методом пайки в домашних условиях является паяльник – небольшое устройство с электрическим приводом. Мощность паяльника должна быть не менее 80-100 ватт для правильной работы.

Помимо самого паяльника, вам понадобятся припой, канифоль или флюс и, желательно, подставка. Вам также могут понадобиться небольшой напильник и плоскогубцы.

Канифоль и флюсы

Чтобы получить хорошее соединение проводов, необходимо удалить загрязнения, включая оксидный слой. Если одножильные провода можно очистить вручную, то провода в оплетке не поддаются надлежащей очистке. Обычно их обрабатывают канифолью или флюсом – активными веществами, которые растворяют загрязнения, в том числе оксидный слой.

И канифоль, и флюс работают хорошо, но флюс проще в использовании – вы можете окунуть кисть в раствор и быстро очистить провода. Проволоку нужно поместить в канифоль, а затем нагреть паяльником так, чтобы расплавленное вещество покрыло всю поверхность металла. Недостаток использования флюса в том, что если его оставить на проводах (а это так), то он постепенно разъест прилегающую оболочку. Чтобы предотвратить это, все места пайки следует очистить – смыть остатки флюса спиртом.

Канифоль считается универсальным продуктом, а флюс можно выбрать в зависимости от металла, который вы собираетесь паять. Для проводов это медь или алюминий. Для медных и алюминиевых проводов используются такие флюсы, как ЛТИ-120 или бура. Самодельный флюс из канифоли и денатурированного спирта (1 к 5) работает очень хорошо, к тому же его легко сделать своими руками. Добавьте канифоль (желательно в виде пыли или очень мелких кусочков) в спирт и взболтайте до растворения. Затем провода и жилы можно обработать этим составом перед пайкой.

Процесс пайки с помощью паяльника

Весь процесс пайки паяльником можно разделить на несколько последовательных этапов. Все они повторяются в определенном порядке:

Подготовка проводов. Во время пайки провода очищаются от изоляции. Затем они механически очищаются от оксидного слоя. Для этого можно использовать небольшой кусок мелкозернистой наждачной бумаги. Металл должен блестеть и быть светлым.
Лужение. Паяльник нагревается до температуры плавления канифоли (она активно плавится при прикосновении). Берем проволоку, прикладываем ее к канифоли и нагреваем паяльником так, чтобы вся изолированная часть проволоки была погружена в канифоль. Затем с кончика паяльника берется капля припоя и наносится на изолированную часть провода. Припой быстро растекается и покрывает провод тонким слоем. Провод слегка поворачивают, чтобы припой распределился быстрее и равномернее. После лужения медные провода теряют свой красный цвет и становятся серебристыми. Таким образом обрабатываются все провода, подлежащие пайке.
Луженые провода сжимаются вместе, чтобы они плотно прилегали друг к другу. Если спайка должна быть длинной, ее можно скрутить. Держите провода, поместите припой на жало и прижмите его к месту пайки с некоторым усилием. В результате место пайки нагревается, канифоль начинает кипеть и припой растекается. Когда припой покроет всю площадь и потечет между проводами, пайка проводов паяльником завершена. Некоторое время их держат неподвижно, пока припой не остынет (для ускорения процесса можно подуть на место).

Вот и все. Таким же образом можно спаять два и более провода, припаять провод к контактной плате (например, при пайке наушников провод можно припаять к штекеру или к плате наушников) и т.д.

Обжим проводов

Для обжима требуется специальная алюминиевая или медная обжимная гильза – она подбирается в соответствии с размерами проводника (диаметром), материал тот же, что и для проводов. Оголенные и блестящие провода скручиваются вместе, на них надевается гильза, и они обжимаются специальными клещами.

И гильзы, и клещи бывают нескольких разновидностей. Каждый из них имеет свои правила использования (количество проводов, которые можно упаковать в гильзу), с которыми необходимо ознакомиться. Провода нужно упаковать по определенным правилам, измерить размер получившегося пучка и при необходимости подкорректировать. В общем, это довольно утомительное занятие. Поэтому данный тип соединения проводов используется в основном профессиональными электриками, а они все чаще переходят на пружинные клеммы.

Клеммные колодки

Одним из самых простых и надежных соединений являются клеммные колодки. Они бывают нескольких типов, но почти все используют винтовое соединение. Гнезда выпускаются различных размеров – под разные размеры проводов, с разным количеством пар – от 2 до 20 и более.

Сама клеммная колодка представляет собой пластиковый корпус, в котором находится металлическое гнездо или пластина. Неизолированный провод вставляется в это гнездо или между пластинами и зажимается винтом. После затягивания винта кабель необходимо хорошо встряхнуть, чтобы убедиться, что он хорошо зажат. Поскольку разъемы остаются неизолированными, область применения клеммных колодок – помещения с нормальной влажностью.

Недостаток этого типа соединения: из-за пластичности металлов – особенно алюминия – контакт со временем ослабевает, что может привести к повышенному нагреву и ускоренному окислению, что опять же ведет к уменьшению контакта. В общем, необходимо периодически подтягивать соединения проводов в винтовых клеммных коробках.

Преимуществами являются скорость, простота, дешевизна, и не требуется никаких навыков, кроме умения пользоваться отверткой. Еще одним важным преимуществом является то, что кабели разного диаметра, одножильные и витые, медные и алюминиевые могут быть легко соединены. При этом нет прямого контакта, поэтому риск отсутствует.

Перестаньте скручивать (восклицательный знак)

Действительно, перестаньте скручивать. Есть много классных вещей для соединения всевозможных проводов, и все же техника "прокусить изоляцию зубами, скрутить ее и скрутить изолентой" все еще жива.

Когда я вижу это, мне становится не по себе:

А когда я вижу это, мне хочется убить автора:

Дело в том, что медные и алюминиевые провода никогда не следует скручивать вместе.
На это есть несколько причин. Главная из них – проблема окисления алюминиевого провода при контакте с медным – образуется гальваническая пара, которая медленно, но эффективно разрушает соединение. И чем быстрее это происходит, тем больше тока проходит через витую пару.
Конечно, через несколько часов такое соединение не выйдет из строя, даже если вы пропустите через него нагреватель или чайник. Но со временем сопротивление будет постепенно увеличиваться, поэтому витая пара будет нагреваться все сильнее и сильнее. А если нагрузка не постоянная, а спорадическая, то постоянные циклы нагревания-охлаждения еще больше ухудшат проводимость. Разные материалы по-разному расширяются при нагревании, и включение и выключение нагрузки при таком скручивании будет эквивалентно постоянным рывкам взад-вперед. Вы понимаете, что это ничего не даст.
Хорошо, если это просто нагрев, обычно его можно отследить по характерному запаху горелой изоляции. Но искрящее соединение, особенно рядом с обоями или чем-то легковоспламеняющимся, может легко превратиться в пожар.
Какие существуют решения этой проблемы?

Полиэтиленовые клеммные колодки

Вот один из них:

Продаются в любом хозяйственном магазине, стоят копейки.
Внутри находится латунная гильза с двумя винтами:

Поместите в нее провода и затяните винтами:

Я удалил ее для наглядности. Вместе с изоляцией это будет выглядеть так:

Каждый сегмент можно отрезать. Казалось бы, все идеально. Но есть один нюанс (с).
Хотя этих нюансов и недостатков – вагон и маленькая тележка, не обманывайтесь простотой.

Алюминий не может быть зажат. Алюминиевая сердцевина – это жидкость под постоянным давлением, и через некоторое время контакт может легко пропасть или испортиться. Что это может потенциально сделать – вы знаете, тепло и огонь. Строго говоря, ВСЕ алюминиевые болтовые соединения должны затягиваться раз в год. В противном случае вы получите нечто подобное:

На фотографии видно, что крайняя клемма потеряла контакт, начала искрить и нагреваться, в результате чего расплавилась ее крышка и немного изоляции провода. Она была заменена на такую же, хе-хе.
Многожильные провода нельзя обжимать. Есть целый набор вещей, которые не нравятся многожильному проводу – вращательное движение, неровная винтовая поверхность и точечное неравномерное давление. Это может быть хорошо, особенно если ток небольшой, а может не повезти и оставить половину прядей. Остальное вы уже знаете.
Вам нужно подобрать размер в соответствии с сечением провода. Слишком маленький диаметр не удержит провод, а слишком большой – неудобно зажимать, хуже контакт и больше свободы – риск выпадения или обрыва провода.
Если зажим зажат слишком туго, твердая, но хрупкая латунь легко ломается. Это может привести к плохому контакту и …. все чисто.
При покупке не обращайте внимания на маркировку силы тока. Они обманывают. Ток нужно делить на два, а лучше на три.

О проволочных выводах

Бывает и такая ситуация, когда нужно соединить одножильный провод с многожильным:

Нет, его можно лудить и зажимать как однопроволочный проводник. Однако есть и более простой вариант:

Это называется изолированный колпачок с булавкой. Идея проста:

Подбираем его диаметр под сечение провода, слегка скручиваем его, чтобы он не разбух, надеваем наконечник и прижимаем его до упора (ну хотя бы 3-4 раза). Вот и все, теперь такой провод можно обжимать в любых соединениях, не боясь, что провода порвутся, нарушится контакт или что-то еще. Важно выбрать правильный диаметр в зависимости от провода, иначе контакт будет хуже и провод может выскользнуть.

Затянуть их можно даже с помощью молотка и отвертки или плоскогубцев, но лучше использовать специальный инструмент, благо он не слишком дорогой – от 500 рублей до 2 000. Лучше, конечно, не брать китайский no-name, а взять на 30-40% дороже минимальной цены.
Я пользуюсь вот этим:

Съемник изоляции соединительный:

И кримпер: