Медная и алюминиевая проводка

Медная и алюминиевая проводка

Основная проблема при соединении медных проводов с алюминиевыми проводами, заключается в возникновении химической реакции. Вначале вроде бы ничего и не происходит, однако со временем, такой контакт существенно ухудшается, место соединения окисляется, после чего начинает сильно греться. В итоге, все это может стать причиной отгорания контакта или даже привести к возникновению пожара в доме.

Как быть в данном случае? Именно об этом и будет рассказано ниже, в данной статье строительного журнала samastroyka.ru .

Можно ли комбинировать медную проводку с алюминиевой

Если случилось так, что нет возможности полностью заменить старую электропроводку в доме, то комбинировать её с медной электропроводкой, можно, при соблюдении нескольких правил. Во-первых, сечение алюминиевых проводов должно быть достаточным для того, чтобы выдержать возросшие нагрузки на электропроводку.

Во-вторых, при соединении медных проводов с алюминиевыми проводами, нельзя допускать скруток, которые, к слову, вообще запрещены на сегодняшний день. Соединение медных и алюминиевых проводов должно осуществляться лишь специальными средствами, о которых будет рассказано ниже.

Само собой разумеется, что недопустимо соединять медный и алюминиевый провод, а затем прятать его в стене. Делать так нельзя, поскольку соединение через время и так окислиться, вследствие чего возникнет целый ряд проблем.

Соединение медного и алюминиевого провода

Раньше электропроводка делалась, как правило, только алюминиевым проводом. Немногочисленным электроприборам на то время, вполне хватало небольшого сечения. С развитием технологий, в домах стали появляться новые электроприборы, поэтому возникла необходимость соединять старую и новую электропроводку.

При этом возникает ряд сложностей, которые заключаются в том, что медь и алюминий нельзя паять обычным способом. Использовать скрутку, также нельзя. Как быть в данном случае?

Можно для соединения медного и алюминиевого проводов использовать клеммные колодки. Такие колодки имеют зажимной или болтовой механизм, который надёжно прижимает жилы алюминиевого и медного провода.

Плюс в том, что между собой провода никак не контактируют. Поэтому они не окисляются и не нагреваются впоследствии. Само собой разумеется, что прятать такое соединение в штробу, нельзя, нужно обязательно предусмотреть под него, отдельную распределительную коробку.

Можно также для соединения меди с алюминием использовать болтовой зажим. Не просто болт с несколькими шайбами и гайкой, а специальный зажим, в коробке из материала, который не проводит электричество. В данном случае жилы проводов прижимаются металлической пластиной, которая и образует контакт.

Популярен и так называемый метод опрессовки. Однако он недешёвый и для его организации требуется специальный инструмент. При этом соединение двух проводов обеспечивается гильзой, которая позволяет создать надёжный и долговечный контакт.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

То, что в электротехнике нельзя напрямую соединять медные и алюминиевые кабели, не является секретом даже для многих обывателей, не имеющих никакого отношения к электрике. Со стороны тех же обывателей в адрес электриков-профессионалов часто звучит вопрос: «А почему?».

Можно ли соединять алюминиевые провода с медными

По наблюдениям электриков, такой контакт имеет пониженный срок службы, но на вопрос, почему нельзя соединять медные и алюминиевые провода, разные специалисты дают различные ответы.

Различный коэффициент теплового расширения

При прохождении электрического тока место соединения нагревается. При этом форма и размеры проводников изменяются по-разному, что приводит к ослаблению контакта и дальнейшему нагреву. При работе цикл нагрев-охлаждение повторяется много раз, из-за чего соединение ослабевает и появляется искрение, завершающее разрушение проводников.

При всей «научности» этого объяснения оно не выдерживает проверку фактами. Достаточно взглянуть на коэффициент теплового расширения самых распространенных металлов:

• медь – 16,6*10-6м/(м*°С);
• алюминий – 22,2*10-6м/(м*°С);
• сталь – 10,8*10-6м/(м*°С).

Согласно этому списку самый ненадёжный контакт должен быть в паре сталь-алюминий, но на практике такие соединения, например в клеммниках, прекрасно служат много лет и обеспечивают качественное соединение проводов. Даже без знания данного параметра понятно, что причина не в этом, потому, что для предотвращения разрушения контакта было бы достаточно периодически подтягивать соединительные болты.

Окисная плёнка

На поверхности алюминиевых проводников образуется окисная плёнка, ухудшающая контакт и способствующая нагреву места соединения. В результате оно нагревается с последующим увеличением переходного сопротивления и ростом температуры. При этом контакт ухудшается, а температура растёт до разрушения проводников.

Действительно, окисная плёнка образуется на поверхности проводов, но она не препятствует соединять два алюминиевых провода. Даже если предположить, что причина в окислении поверхности медных проводников, то эта плёнка не разрушает контакт этих проводов. Следовательно, эта причина так же не имеет отношения к тому, почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке.

Электрохимическая коррозия

Как известно из школьного курса физики, два разных металла, находящиеся в растворе электролита, образуют «гальваническую пару». В этом случае на этой паре проводов возникает ЭДС, а при прохождении электрического тока появляется электрохимическая коррозия. Этот эффект действует разрушительно на поверхность металлов и именно он является причиной того, почему нельзя соединять медные и алюминиевые проводники.

MCCStroy.

Любой электрик знает, что нельзя соединять напрямую провода из меди и алюминия. Но простые обыватели, далекие от электротехники, часто допускают такую ошибку, ремонтируя электропроводку самостоятельно. И зачастую это заканчивается неприятными последствиями:

• в домашней электрической сети пропадает напряжение;
• происходит возгорание электропроводки.

Почему нельзя соединять вместе алюминиевые и медные провода?

1. На поверхности алюминия образуется окисная пленка, плохо проводящая ток. Большое сопротивление приводит к нагреву места соединения, которое может оказаться причиной воспламенения.

2. Эти металлы имеют отличающийся коэффициент теплового расширения. Когда по проводам протекает большой ток, они нагреваются и расширяются в разной степени. После отключения нагрузки ток прекращается, провода остывают и сужаются. Последовательность расширений-сужений приводит к ухудшению соединения проводов. Соответственно, растет его электрическое сопротивление, а в итоге — опять же нагрев. В некоторых случаях возникает электрическая дуга, разрушающая соединение и вызывающая возгорание изоляции проводов.

3. Медь и алюминий формируют «гальваническую пару», которая также становится причиной нагрева контакта.

Худший вариант — соединение медного и алюминиевого проводов скруткой. Таким способом нежелательно соединять даже провода с жилами из одного и того же металла (меди или алюминия). Если вместе скручиваются медь и алюминий, то проблем с электропроводкой следует ожидать в ближайшее время.

Использование винтовых и пружинных клеммников позволяет компенсировать эффект теплового расширения металлов. Плотный контакт обеспечивается за счет винта или пружинящей пластины. Но в случае винтовых клеммников следует учитывать «текучесть» металлов. В особенности достаточно пластичного алюминия. Поэтому такие соединения требуют проверки не менее раза в год. По мере необходимости следует подкручивать винт, чтобы контакт с проводом оставался надежным.

Что касается пружинных клеммников (например, WAGO), то для соединения медных и алюминиевых проводов следует использовать только те, внутри которых имеется специальная токопроводящая паста. Она препятствует образованию окисла на поверхности алюминия. Многоразовые пружинные клеммники для указанной цели не годятся.

По поводу «гальванической пары» можно сказать следующее. При соприкосновении запускается процесс, известный как электролиз. Металлы обмениваются ионами, что приводит к появлению раковин и пустот на поверхности проводов. Из-за них снижается качество контакта. Причем эрозия алюминия более значительная. Со временем место соединения начинает греться вплоть до возникновения электрической дуги, возгорания изоляции.

На скорость деградации электрического контакта также оказывает влияние влажность воздуха. Чем она выше, тем процесс происходит быстрее.

Если все же приходится соединять медные и алюминиевые провода, то нужно использовать подходящие клеммники и соединения:

1. Клеммник типа «орех», называемый так из-за своей округлой формы. Внутри его пластикового корпуса имеется три стальные пластины. Средняя разделяет медный и алюминиевый провод. Недостаток такого соединения — сравнительно большие габариты, что может создать препятствие для его использования.

2. Клеммники WAGO, содержащие внутри специальную смазку. Она препятствует образованию окислов на токопроводящих жилах соединяемых проводов. Но указанные клеммники не рекомендуется задействовать в силовых цепях, а только в линиях освещения.

3. Винтовые клеммники также можно использовать для соединения медных и алюминиевых оголенных проводов. Но они должны быть доступными для проверки, поскольку со временем винтовой контакт может ослабнуть. Приходится временами его подкручивать.

4. Болтовое соединение используется в тех случаях, когда специальных клеммников под рукой нет. Берется болт с гайкой, а также три подходящие шайбы. Оголенные жилы медного и алюминиевого проводов закручивают колечком и одевают на болт, разделяя шайбой. Готовое соединение следует обмотать изолентой. Его недостаток — немалые габариты, что иногда делает проблематичным использование в распределительных коробках.
793

Что такое электрохимическая коррозия

Главной причиной того, почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке, является разрушение металлов вследствие электрохимической коррозии. Этот процесс требует наличия электролита, но при наличии протекающего через место соединения электрического тока достаточно влаги, находящейся в воздухе.

Этот процесс происходит всегда при соединении двух разных металлов и его скорость зависит от выбранных материалов и окружающей среды. При этом один из металлов выполняет роль катода, а второй анода и при протекании тока происходит перенос металла от одного электрода к другому. Этот процесс называется «электролиз».

Он может использоваться для электрохимического нанесения различных покрытий, но в электротехнике действует деструктивно. В соединении медь-алюминий роль анода выполняет алюминиевый провод или шина, которые будут разрушаться вплоть до полного разрушения места соединения.

Такое явление возможно так же при использовании других металлов. Например, алюминий совместим с цинком, оцинкованной сталью и хромированными покрытиями, а медь нельзя подключать к оцинкованному металлу, но возможно присоединять её к обычной углеродистой стали. Подробно совместимость металлов для различных условий и возможные пары соединений указаны в ГОСТе 9.005-72.

В некоторых случаях электрохимическая коррозия происходит без подключения деталей к электросети. Например, в случае соединения в ёмкости с водой алюминиевых листов медными заклёпками или наоборот, эти металлы образуют гальваническую пару (типа батарейки) и алюминий начинает быстро коррозировать.

Какие проблемы могут возникнуть при соединении алюминия и меди

Соединение медного и алюминиевого проводов может привести к серьёзным проблемам в электропроводке. При соединении этих металлов и протекании через место контакта электрического тока начинается электролиз с переносом атомов металла от алюминиевого проводника к медному, причем, чем выше влажность воздуха и сила тока, тем активнее происходит процесс переноса.

При этом на поверхности алюминиевого контакта появляются углубления и раковины, ухудшающие контакт и ускоряющие разрушение ещё целых мест контакта.

В результате соединение начинает перегреваться и изоляция разрушается, что может привести к короткому замыканию. При продолжающемся процессе разрушения контакт полностью разрушается и начинается его искрение, которое может привести к пожару.

Медный силовой кабель

Медный силовой кабель может использоваться для любых систем, в которых требуется создать сеть проводников электрического тока. Такая проводка отличается высокой устойчивостью к коррозии и проводимостью электрического тока, благодаря чему позволяет создать надежные и долговечные энергосистемы.
Заказать

Но если соединены медный кабель и алюминиевый проводник, их окислы имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы. Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи частицами с разным электрическим потенциалом, начинают принимать участие в процессе течения тока. Начинается процесс, известный как «электролиз».

В ходе электролиза ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образуются раковины и пустоты. Особенно это касается алюминия. Ну, а там где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надежный электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится еще хуже и так далее вплоть до возгорания.

Отметим, что чем влажнее окружающий воздух, тем более интенсивно протекают все перечисленные процессы. А неравномерное тепловое расширение и непроводящий слой окисла алюминия – это лишь отягчающие факторы, не более того.

Способы соединения медных и алюминиевых проводов

Несмотря на то, что прямое соединение этих проводников может привести к аварии, в некоторых ситуациях без этого обойтись невозможно. В этих случаях необходимо принять меры, препятствующие гальваническому эффекту и электрохимической коррозии:

Как соединить алюминиевые провода

Практически каждый электрик скажет и согласится с тем, что электрика это наука о контактах. На практике это становится очевидным. Большое количество проблем в электроснабжении образуется по причине большой перегрузки проводки, а также из-за слабых контактов в распаечной коробке. В этой статье, мы остановимся на последней проблеме, а именно как соединить алюминиевые провода.

В чем их особенность

Алюминий имеет особенные свойства металла, которые могут вызывать затруднения при соединении. Вследствие окисления, на алюминии образуется оксидная пленка, которая препятствует прохождению электрического тока. Эта пленка расплавится только при температуре не менее 2000°С, а этот показатель выше температуры плавления самого алюминия. Более того, если зачистить оксидную пленку механическим путем, то спустя время она появляется повторно.

Если вы захотите спаять алюминий, то эта пленка будет препятствовать сцеплению припоя с жилой. Также при сварке пленка образует включения, которые негативно сказываются на качестве контакта. Кроме всего прочего, алюминий относится к категории металлов, которые отличаются высокой текучестью и хрупкостью. Как следствие контакт следует полностью защитить от возможных механических воздействий. Например, если соединить алюминий болтовым зажимом, то необходимо регулярно подтягивать контакт, так как алюминий, образно говоря, «вытекает» из-под контакта, который, в свою очередь, ослабевает.

Существуют ли тогда способы надежного соединения алюминиевого провода? Рассмотрим несколько распространенных методов и решим, как лучше всего выполнять эту работу.

Винтовое

Этот метод соединения очень прост. Необходимо зачистить провод от изоляции на 20 мм. После жилу рекомендуется зачистить мелкозернистой шкуркой. Далее оголенную жилу скручиваете в колечко и вставляете в зажимной винт, которые следует плотно закрутить.

Комплектация для винтового соединения

Минус такого метода соединения в том, что из-за текучести алюминия, время от времени контакт необходимо подтягивать. Поэтому место соединения должно быть в доступном месте.

Пружинное

В этом случае применяются специальные клеммники. За счет наличия специальной пружины, нет необходимости регулярно подтягивать контакт. Вставленный зачищенный алюминиевый провод надежно удерживается. Существуют клеммники как одноразовые, так и многоразовые. Одноразовые используются для соединения проводов, без дальнейшего разъединения. Провод вставляет в отверстие зажима, обратно его не вытянуть. Что касается многоразового соединения, то провод легко вытягивается, если нажать на специальный рычаг, удерживающий провод.

Скрутка

В редких случаях, алюминиевый провод можно соединить методом скрутки. Сразу стоит отметить, что этот метод очень ненадежный и даже несмотря на то, что в советское время его использовали сравнительно часто. Отчасти объясняется это тем, что в прошлом количество бытовых приборов и соответственно нагрузки на проводку было меньше. Теперь картина выглядит иначе.

Более того, срок такого соединения зависит от разных факторов, например, нагрузка по току, влажность и температура. Если температура повышается, то металл расширяется, из-за чего расширяется зазор между проводами. Это может привести к переходному сопротивлению, место контакта будет греться и после этого образуется окисление и, в конце концов, контакт полностью нарушится. Однако такой процесс продолжается долгое время, поэтому для временных соединений метод скрутки допустим.

При соединении алюминия таким методом, важно придерживаться таких правил:

• Провода должны равномерно обвивать друг друга.
• Если провод толстый, то витков должно быть не более трех, а для тонкого не меньше пяти.
• Если соединяется медный и алюминиевый провод, то медный обязательно нужно залудить.
• В качестве изоляции контакта рекомендуется использовать термоусадочную трубку.

Неразъемное соединение

В эту категорию относится несколько методов, а именно:

• Опрессовка.
• Пайка.
• Сварка.

Каждый из этих методов имеет свое место. На выбор влияет несколько факторов:

• Наличие подходящего инструмента и оборудование.
• Предполагаемая нагрузка тока.
• Диаметр провода.
• Наличие расходного материала.
• Наличие соответствующих навыков.

Рассмотрим каждый метод неразъемного соединения по отдельности.

Сварка

Быстрый и надежный метод соединения. Тем более эта технология актуальна, если следует произвести большое количество соединений. Однако для этого необходимо иметь сварочный трансформатор и навыки.

Сварка провода

Процесс сваривания выглядит следующим образом:

• Провода скручиваются между собой.
• На торец наносите специальный флюс.
• После происходит сварка угольным электродом до 2 секунд.
• В результате на конце скрутки должна образоваться капля.

Флюс

• Каплю следует обработать растворителем, а после покрыть лаком.
• Когда лак высох, соединение изолируется.

Пайка

Метод пайки соединения несложный. Для этого потребуются такие компоненты, как канифоль, паяльник, припои и дополнительные элементы. Так, провод скручивается, а после паяльником наносите на них припой.

Опрессовка

Для такого соединения потребуются специальные пресс-клещи и гильзы, которые представляют собой полые стержни. Для опрессовки зачищаете конца провода, вставляете их в гильзу и в трех местах выполняете опрессовку. Также дополнительно можно скрутить провода.

Набор для опрессовки

Если провод алюминиевый, то используйте алюминиевую гильзу, для медных – медную гильзу. Если соединяете алюминий с медью, то в продаже есть медно-алюминиевые гильзы.

Алюминиевый и медный провод

Соединение 2 проводов из меди и алюминия может вызвать некоторые проблемы. Проблема заключается в разности потенциалов, разница которого достигает до 0,65 мВ. При повышении влажности из-за этой разницы контакт будет разрушаться. Более того, контакт будет нагревать, что может привести к плачевным последствиям.

Поэтому рекомендуем производить стыковку этих двух проводов так, чтобы между ними не было прямого контакта, а именно:

• неразъемное;
• резьбовое;
• клеммное;
• с пружинным контактом.

Используя эти методики, алюминиевые соединять с медными проводами можно.

В этой статье, мы рассмотрели несколько методов того, как соединить провода между собой. Если вы знаете о других методах, то оставляйте комментарии в конце этой статьи.

Видео

В предоставленном видеоматериале, вы сможете узнать о других тонкостях соединения алюминиевого провода:

Почему нельзя соединять напрямую медный провод с алюминиевым?

Чтобы повесить люстру или проложить новую линию провода в старой квартире, зачастую нужно соединять алюминиевые и медные провода. Однако электрики категорически запрещают делать такие скрутки. Разберемся, почему нельзя скручивать медь и алюминий и как выполнять соединение проводников из разного металла правильно.

Трудности с проводкой

Современные правила создания внутриквартирной проводки (ПУЭ) требуют, чтобы все проводники в квартире были медными. Однако в советское время в целях экономии в большинстве домов проводка делалась из алюминиевых проводов. Поэтому перед жильцами квартир старой постройки часто возникает проблема соединения медных и алюминиевых проводников. Причин может быть несколько, например:

• необходимость нарастить обломившийся алюминиевый провод;
• установка дополнительной розетки;
• замена старой люстры современной.

Обычно провода соединяют наиболее простым способом – скруткой. Однако электрики категорически запрещают скручивать алюминий с медью. Такое соединение называют пожароопасным и недолговечным. Однако далеко не все способны объяснить причины запрета на создание такого соединения.

Что говорит физика?

Согласно законам природы, при соединении двух металлов возникает гальваническая пара. Поскольку каждый металл имеет свое значение электрохимического потенциала, в месте контакта участники пары начнут транспортировку электронов. Такие процессы происходят, например, в батарейке. Если в месте контакта присутствует электролит или металлы находятся под током, скорость перехода электронов из одного металла в другой существенно возрастет.

Поскольку электрохимический потенциал меди и алюминия отличается существенно, гальванические процессы в месте соединения идут быстро. Это приводит к нескольким неприятным последствиям:

• Появлению на поверхности алюминиевого провода пленки окислов. Эти продукты разрушения металла плохо проводят электричество и существенно снижают качество контакта.
• Постепенная коррозия разрушит проводники и создаст зазоры между ними. Это также приведет к ухудшению контакта.

Помимо способности образовывать гальваническую пару, алюминий с медью отличаются высокой разницей в способности расширяться при нагреве. Из-за перепадов температур проводники расширяются неравномерно, что также ведет к увеличению зазоров и падению качества контакта.

Некачественный контакт начинает греться при прохождении сквозь него тока. Поэтому место скрутки медного и электрического провода быстро превратится в источник нагрева. А там недалеко и до пожара. Поэтому электрики категорически запрещают выполнять соединение медного и алюминиевого провода путем скрутки.

Некоторые применяемые в электротехнике металлы и сплавы имеют небольшую разницу в электрохимическом потенциале и коэффициентах расширения. Такие материалы называют совместимыми. Для алюминия совместимыми являются цинк, дюраль, электротехническая сталь. Для меди – хром, никель, латуни и бронзы.

Как быть, если соединение необходимо?

Иногда все же приходится соединять несовместимые металлы между собой. В таких случаях применяют специальные технологические решения, которые способны повысить качество контакта. Разберем некоторые из них подробнее.

Соединения с помощью клеммных колодок

Клеммники, или клеммные колодки, – расходный материал для современного электрика. Это помещенная в пластиковый корпус контактная группа, выполненная из медного сплава и покрытая слоем никеля. Пользоваться ими довольно просто:

1. Нужно зачистить соединяемые провода.
2. Вставить концы в противоположные гнезда колодки.
3. Надежно зафиксировать, затянув прижимные винты.

Если слишком сильно прижать алюминиевую жилу, она может обломиться. Поэтому не стоит чрезмерно затягивать винты!

Клеммники WAGO

Современный вариант клеммной колодки, оснащенный пружинными фиксаторами. Достаточно отжать прижимные лапки, вставить зачищенные провода на место и снова зажать. Однако накопленный опыт эксплуатации таких колодок выявил ряд недостатков:

• Со временем пружина фиксатора может ослабеть, что приведет к нарушению контакта и перегреву.
• WAGO стоят дороже обычных клеммников.

Соединение с помощью болта

Обыкновенный стальной болт, оснащенный тремя шайбами, также может помочь надежно соединить алюминиевый проводник с медным. На концах проводов делаются кольца, затем они надеваются на болт. Порядок таков: шайба – медь – шайба – алюминий – шайба. Затем контакт тщательно прижимается гайкой и изолируется.

Недостаток такого способа – крупные размеры соединения. Подходит оно только для проводников большого сечения.

Таким образом, хотя соединять медь с алюминием скруткой и нельзя из-за высокой пожарной опасности, существуют безопасные способы соединения для таких проводов. Если вы используете одно из них, можете не волноваться за стабильность контакта и защищенность вашего дома от пожара.