Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

То, что в электротехнике нельзя напрямую соединять медные и алюминиевые проводники. 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?».

Почемучки любого возраста способны загнать в тупик кого угодно. Вот и здесь подобный случай. Типичный ответ профессионала: «Почему-почему… Потому что гореть будет. Особенно, если ток большой». Но это не всегда помогает. Так как вслед за этим часто следует другой вопрос: «А почему будет гореть? Почему медь со сталью не горит, алюминий со сталью не горит, а алюминий с медью – горит?»

На последний вопрос можно услышать разные ответы. Вот часть из них:

1) У алюминия и меди разный коэффициент теплового расширения. Когда через них проходит ток, они расширяются по-разному, когда ток прекращается, они остывают по-разному. В итоге серия расширений-сужений изменяет геометрию проводников, и контакт становится неплотным. А дальше уже в месте плохого контакта возникает нагрев, он ухудшается еще больше, появляется электрическая дуга, которая и довершает все это дело.

2) Алюминий образует на своей поверхности окисную непроводящую пленку, которая с самого начала ухудшает контакт, а дальше процесс идет по той же нарастающей: нагрев, дальнейшее ухудшение контакта, дуга и разрушение.

3) Алюминий и медь образуют «гальваническую пару», которая просто не может не перегреваться в месте контакта. И снова нагрев, дуга и так далее.

Где же правда, в конце-то концов? Что же там происходит, в месте соединения меди и алюминия?

Первый из приведенных ответов все-таки несостоятелен. Вот табличные данные по линейному коэффициенту теплового расширения для металлов, применяемых для электромонтажа: медь – 16,6*10-6м/(м*гр. Цельсия); алюминий – 22,2*10-6м/(м*гр. Цельсия); сталь – 10,8*10-6м/(м*гр. Цельсия).

Очевидно, что если бы дело было в коэффициентах расширения, то самый ненадежный контакт был бы между стальным и алюминиевым проводником, ведь их коэффициенты расширения отличаются в два раза.

Но и без табличных данных ясно, что различия в линейном тепловом расширении относительно легко компенсируются применением надежных зажимов, создающих постоянное давление на контакт. Расширяться металлам, сжатым, например, при помощи хорошо затянутого болтового соединения, остается только в сторону, а перепады температуры не способны серьезно ослабить контакт.

Вариант с оксидной пленкой тоже не совсем верен. Ведь эта же самая оксидная пленка позволяет соединять алюминиевые проводники со сталью и с другими алюминиевыми проводниками. Да, конечно, рекомендуется применение специальной смазки против окислов, да, рекомендуется систематическая ревизия соединений с участием алюминия. Но ведь все это допускается и работает годами.

А вот версия с гальванической парой действительно имеет право на существование. Но здесь все-таки не обходится без окислов. Ведь медный проводник тоже достаточно быстро покрывается окислом с той лишь разницей, что окисел меди более-менее проводит ток.

Но если соединены медный 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» (смотрите — Применение электролиза ).

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.

Электрик Инфо — электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.

Информация и обучающие материалы для начинающих электриков.

Кейсы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+

Перепечатка материалов сайта запрещена.

Как соединить алюминиевый провод с медным

В жилых домах, которые строились в советские времена, электрическая проводка выполнялась алюминиевыми проводами. Современную бытовую сеть профессиональные электрики предпочитают делать проводами из меди. Поэтому хотим мы этого или нет, но зачастую приходится сталкиваться с такой проблемой, как соединить медный и алюминиевый провод. Не слушайте тех, кто будет вам рассказывать, что этого делать нельзя категорически. Конечно, не все способы подходят для данного случая, тем не менее, соединение электрических алюминиевых и медных проводов – это вполне решаемая задача. Главное выполнить всё правильно.

Эти два металла обладают разными химическими свойствами, что сказывается на качестве их соединения. Но нашлись умные головы, которые придумали, как соединять два проводника, исключая при этом прямой контакт между ними.

Мы рассмотрим все существующие варианты того, как можно соединить медный и алюминиевый провод, но для начала давайте разберёмся, почему нельзя этого сделать обыкновенной скруткой и в чём причина такой несовместимости?

Причины несовместимости

Основные причины нежелательного соединения между собой этих двух металлов кроет в себе алюминиевый провод.

результат скрутки меди и алюминия — перегрев соединения, плавление изоляции, возможность возгорания

Причины существует три, но все они приводят к одному и тому же результату – с течением времени контактное соединение проводов ослабевает, начинает перегреваться, изоляция плавится и происходит короткое замыкание.

1. Алюминиевый провод имеет способность к окислению под воздействием находящейся в воздухе влаги. При контакте с медью это происходит гораздо быстрее. У окисного слоя величина удельного сопротивления получается большей, чем у самого металла алюминия, что приводит к чрезмерному нагреванию проводника.
2. По сравнению с медным проводником алюминиевый более мягкий и обладает меньшей электропроводимостью, за счёт чего он сильнее нагревается. В процессе работы проводники множество раз нагреваются и остывают, в результате чего проходят несколько циклов расширения и сжатия. Но у алюминия и меди большая разница в величине линейного расширения, поэтому изменение температуры приводит к ослаблению контактного соединения, а слабый контакт – это всегда причина сильного нагрева.
3. Третья причина состоит в том, что медь и алюминий имеют гальваническую несовместимость. Если выполнить их скручивание, то при прохождении электрического тока через такой узел даже при минимальной влажности будет возникать химическая электролизная реакция. Она в свою очередь вызывает коррозию, в результате которой опять же нарушается контактное соединение, и как следствие нагрев, оплавление изоляции, короткое замыкание, возгорание.

Болтовое соединение

Болтовое соединение алюминиевых проводов с медными считается наиболее доступным, простым, быстрым и надёжным. Для работы вам понадобится болт, гайка, несколько стальных шайб и гаечный ключ.

Конечно, вряд ли вам удастся применить этот метод для соединения проводов в квартирной распределительной коробке, потому что сейчас их выпускают миниатюрных размеров, а полученный электрический узел будет уж очень громоздким. Но если в вашем доме ещё стоят коробки советских времён или когда нужно выполнить соединение в распределительном щитке, то такой болтовой способ подойдёт наилучшим образом. Вообще, он считается идеальным вариантом, когда необходимо коммутировать абсолютно несовместимые жилы – с разным сечением, выполненные из различных материалов, многожильные с одножильными.

Важно знать, что при помощи болтового способа вы можете соединять больше двух проводников (их количество зависит от того, насколько хватит длины болта).

Вам понадобится выполнить следующее:

1. Каждый соединяемый провод или кабель зачистите от изоляционного слоя на 2-2,5 см.
2. Из зачищенных кончиков сформируйте колечки по диаметру болта, чтобы они спокойно могли на него надеваться.
3. Теперь возьмите болт, наденьте на него шайбу, далее колечко медного проводника, снова шайбу, колечко алюминиевого проводника, шайбу и надёжно затяните всё гайкой.
4. Заизолируйте соединение при помощи изоляционной ленты.

Самое главное, не забыть между алюминиевым и медным проводами расположить промежуточную шайбу. Если вы будете соединять несколько разных проводников, то между жилами из одного металла промежуточную шайбу можете не ставить.

Ещё одним преимуществом такого соединения является то, что оно разъёмное. В любой момент вы сможете его раскручивать и если нужно, то подключать дополнительные провода.

Как правильно выполнить болтовое соединение проводов подробно показано в этом видео:

Зажим «Орех»

Ещё один неплохой способ, чтобы соединить между собой медный и алюминиевый провод – применение зажимов «орех». Правильнее это приспособление называть сжим ответвительный. Это уже электрики прозвали его «орехом» из-за внешнего сходства.

Он представляет собою диэлектрический поликарбонатный корпус, внутри которого располагается металлическая сердцевина (или сердечник). Сердечник – это две плашки, в каждой из которых имеется паз для определённого сечения проводника, и промежуточная пластина, всё это соединяется между собой болтами.

Такие сжимы продаются в любом магазине электрических товаров, они имеют разные типы, которые зависят от сечения соединяемых проводов. Минусом такого приспособления является его не герметичность, то есть имеется возможность попадания влаги, пыли и даже мелкого сора. Для надёжности и качества соединения лучше сверху ещё обмотать «орех» изоляционной лентой.

Процесс соединения проводов с помощью такого сжима выглядит следующим образом:

1. Разберите корпус сжима, для этого подденьте и снимите при помощи тонкой отвёртки стопорные кольца.
2. На соединяемых проводах зачистите изоляционный слой на длину плашек.
3. Открутите фиксирующие болты и вставьте оголённые проводники в плашечные пазы.
4. Затяните болты, расположите плашку в корпусе сжима.
5. Закройте корпус и наденьте стопорные кольца.

Практический пример использования зажима орех показан в этом видео:

Клеммная колодка

Дешёвым и простым решением в вопросе, как соединить алюминиевые провода с медными, является применение клеммных колодок. Приобрести их сейчас – это вообще не проблема, более того, можно покупать не целую секцию, а попросить продавца отрезать нужное количество ячеек. Клеммные колодки продаются разных размеров, в зависимости от сечения соединяемых в них проводников.

Что представляет собой такая колодка? Это полиэтиленовый прозрачный каркас, рассчитанный сразу на несколько ячеек. Внутри каждой ячейки имеется латунная гильза трубчатого исполнения. С противоположных сторон в эту гильзу необходимо вставить кончики соединяемых проводов и зажать с помощью двух винтов.

Применение клеммных колодок очень удобно тем, что от неё всегда можно отрезать ровно столько ячеек, сколько пар проводов необходимо соединить, к примеру, в одной распределительной коробке.

Пользоваться клеммными колодками очень просто:

1. Открутите один зажимной винт, освобождая тем самым одну сторону гильзы для прохода в неё проводника.
2. На жилах алюминиевого провода зачистите изоляцию на длину 5 мм. Вставьте его в клемму, закрутите винт, тем самым прижимая проводник к гильзе. Закручивать винт следует прочно, но сильно при этом не усердствуйте, чтобы не переломить жилу.
3. Те же самые операции проделайте с медным проводом, вставляя его в гильзу с противоположной стороны.

Почему приходится делать всё поочерёдно? Можно ведь сразу открутить два винта, вставить провода и закрутить. Это делается для того, чтобы медные и алюминиевые провода не соприкасались друг с другом внутри латунной гильзы.

Как видите, преимуществами клеммных колодок являются простота и быстрота их применения. Этот способ соединения относится к разъёмным, если потребуется, то можно вытащить один проводник и заменить его другим.

Клеммные колодки не вполне подходят для соединения в них многожильных проводников. Для того чтобы это сделать, нужно сначала воспользоваться втулочными наконечниками, которые обожмут пучок жил.

Есть ещё одна особенность в применении клеммных колодок. Под давлением винта при комнатной температуре алюминий может течь. Поэтому потребуется периодическая ревизия клеммы и подтяжка контактного соединения, где зафиксирован алюминиевый провод. Если этим пренебречь, алюминиевый проводник в клеммной колодке расшатается, контакт ослабеет, начнёт нагреваться и искрить, что может закончиться возгоранием.

Как соединить провода с помощью клеммной колодки показано в этом видео:

Самозажимные клеммы

Ещё быстрее и проще соединять алюминиевые и медные проводники в самозажимных клеммах.

Зачищенные жилы нужно вставить в отверстия клеммы до упора. Там они автоматически зафиксируются с помощью прижимных пластин (она прочно придавит проводник к лужёной шинке). Благодаря прозрачному корпусу клеммника можно проконтролировать, до конца ли жила вошла в клемму. Недостаток таких приспособлений в том, что они одноразовые.

Если хотите зажим многоразового использования, применяйте клеммы рычажкового исполнения. Поднимается рычажок и освобождает вход в отверстие, в которое необходимо вставить зачищенную жилу. После чего рычажок опускается обратно, тем самым фиксируя проводник в клемме. Это соединение разъёмное, при необходимости рычажок поднимается, и провод достаётся из клеммы.

Наилучшим образом на рынке электротоваров зарекомендовали себя самозажимные клеммы «WAGO». Производитель выпускает специальную серию клемм, в которых есть контактная паста «Alu-plus». Это вещество защищает место контактного соединения алюминия и меди от проявления электролитических коррозийных процессов. Данные клеммы вы можете отличить по специальной маркировке на упаковке «Al Cu».

Пользоваться такими клеммами тоже предельно просто. На самом зажиме указано, на какую длину необходимо зачистить изоляционный слой проводника.

О преимуществах и недостатках использования клеммников WAGO рассказывается в этом видео:

Соединение скруткой

Скрутка медных и алюминиевых проводов не рекомендуется. Если без этого ни как не обойтись, то для начала следует залудить медный проводник, то есть покрыть его свинцово-оловянным припоем. Так вы исключите возможность прямого взаимодействия алюминия и меди.

Не забывайте о том, что алюминий очень мягкий и хрупкий, может идти на излом даже при незначительных нагрузках, поэтому выполняйте скрутку предельно аккуратно. Не забудьте соединение как следует заизолировать, лучше всего в данном случае воспользоваться термоусаживаемой трубкой.

Попытались подробно рассказать вам, можно ли соединять между собой провода из алюминия и меди, а также о том, как это сделать качественно и надёжно. Выбирайте наиболее подходящий для себя способ в зависимости от того, где будет коммутироваться и эксплуатироваться данное соединение.

Соединение алюминиевого и медного провода

Соединение проводов из разнородных металлов (частный и наиболее распространенный случай – медь с алюминием) наиболее часто необходимо в тех случаях, когда домашняя проводка выполнена медным проводником, а ввод в дом сделан из алюминиевого.

Бывает наоборот. Главным здесь является контакт разнородных металлов. Непосредственное объединение меди и алюминия выполнять нельзя.

Причины кроются в электрохимических свойствах металлов. Большинство металлов при соединении друг с другом в присутствии электролита (вода – универсальный электролит) образуют некое подобие обычной батарейки. Для различных металлов разность потенциалов при их контакте различна.

Для меди и алюминия эта разность равна 0.65 мВ. Установлено стандартом, что максимально допустимая разница должна составлять не более 0.6 мВ.

При наличии большего потенциала, материал проводников начинает разрушаться, покрываться пленками окислов. Контакт в скором времени потеряет надежность.

К примеру, электрохимическая разность потенциалов некоторых других пар металлов составляет:

• медь – свинцово-оловянный припой 25 мВ;
• алюминий – свинцово-оловянный припой 40 мВ;
• медь – сталь 40 мВ;
• алюминий – сталь 20 мВ;
• медь – цинк 85 мВ;

Скрутка проводов

Самый простой, но наименее надежный способ соединения проводников. Как было сказано выше, непосредственно скручивать медный и алюминиевый провод нельзя. Единственный возможный вариант контакта таких материалов – облуживание одного из проводников свинцово-оловянным припоем.

Алюминий в домашних условиях облудить очень тяжело, зато с медью проблем не будет. Достаточно мощного паяльника. кусочка припоя и немного канифоли, либо другого флюса для пайки меди и медных сплавов. Облуженный медный и чистый алюминиевый проводники плотно скручивают между собой при помощи пассатижей или плоскогубцев так, чтобы жилы плотно и равномерно обвивались друг об друга.

Недопустимо, чтобы один проводник был прямым, а другой обвивался вокруг него. Количество витков должно быть не менее 3-5. Чем толще проводники, тем меньше можно сделать число витков. Для надежности место скрутки можно обвить бандажем из более тонкого медного луженого провода и дополнительно пропаять. Место скрутки необходимо тщательно заизолировать.

Резьбовое соединение

Самое надежное объединение проводов – резьбовое (болтовое). Проводники прижимаются друг к другу посредством болта и гайки. Для выполнения такого соединения на концах соединяемых проводов необходимо сделать колечки с внутренним диаметром, равным диаметру болта.

Также, как и для скрутки, медную жилу необходимо облудить. Обязательно подлежит облуживанию многожильный провод (даже если соединяются провода из одинакового металла).

Полученное соединение выглядит как бутерброд:

• головка болта;
• шайба (внешним диаметром не менее диаметра кольца на проводе);
• один из соединяемых проводов;
• второй провод;
• шайба, аналогичная первой;
• гайка;

Медную жилу можно и не облуживать, но в таком случае между проводниками нужно обязательно проложить стальную шайбу.

Существенный недостаток такого метода – большие габариты и, как следствие, затруднения с изоляцией.

Клеммные колодки

Самый технологичный способ соединения проводов – использование специальных клеммных колодок.

Клеммные колодки обладают рядом преимуществ перед другими способами соединений:

1. Легкость монтажа.
2. Использование любых комбинаций материалов проводников.
3. Подключение проводников различного диаметра.
4. Нет необходимости выполнять манипуляции с проводом, кроме зачистки его конца от изоляции.
5. Нет необходимости выполнять изоляцию.
6. Удобство закрепления самой колодки.

Зажим проводника в клеммных колодках может выполняться 2 способами – непосредственно винтом, или посредством металлической прижимной пластины. Второй вариант предпочтительней, поскольку в первом случае существует риск повредить провод винтом (алюминий – очень мягкий металл).

Неразъемное соединение

Такой способ монтажа выполняется точно также, как и с помощью болта и гайки, но с применением специального инструмента – заклепочника. Принцип работы заклепочника кроется в устройстве заклепки.

Она представляет собой полую алюминиевую трубку с утолщением на одном конце. В заклепку вставлен металлический стержень с головкой. При протягивании стержня через заклепку, он формирует утолщение на другом конце заклепки, одновременно несколько расширяя саму трубку.

При достижении некоего предельного усилия, стержень обламывается, оставляя чистую сформированную заклепку. Если не учитывать стоимость инструмента, то цена отдельной заклепки делает такой вид монтажа самым дешевым после скрутки. Недостаток один – такое соединение одноразовое и неразъемное.

Еще один вариант неразъемных соединений получается при использовании специальных медных луженых соединительных трубок. Такие трубки выпускаются нескольких диаметров под наиболее распространенные диаметры соединяемых проводов.

Зачищенные концы проводов вставляются в противоположные концы трубки и последняя обжимается специальным приспособлением. Вместе со скруткой это самый компактный вид соединения проводников.

Таким способом можно воспользоваться, если только диаметр проводов одинаков и точно соответствует диаметру трубки.

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.

Особенности применения соединений при наружных и внутренних работах

Все перечисленные способы соединения проводников из разнородных металлов предназначены для внутренней электрической сети. Для работ на открытом воздухе лучше применить специальный пластиковый зажим «Орешек».

В пластиковом корпусе зажима находятся несколько металлических пластин. Корпус зажима стягивается специальными винтами и надежно защищает место соединения от контакта с окружающей средой. Как правило, наружные электрические сети не столь критично относятся к габаритам соединения, как внутри помещений, поэтому соединений зажимом «Орешек» довольно неплохой вариант.

Необходимо иметь в виду, что соединения проводников, какими бы они не были, запрещается наглухо заделывать в стенах, потолках и так далее, а тем более прятать под слоем штукатурки. Должны использоваться только специальные распределительные коробки .

Блиц-советы

И напоследок, несколько советов, которые следует принять к сведению, чтобы обезопасить себя в дальнейшем и не переделывать заново работу:

1. Для зачистки проводниковне следует пользоваться бокорезами, пассатижами либо иным инструментом с подобным принципом действия. Для того, чтобы перерезать изоляцию, не затрагивая тело провода, требуется значительный опыт и все равно в большинстве случаев целостность провода будет нарушена. Алюминий — мягкий метал, но он очень плохо переносит перегибы, особенно если нарушена целостность поверхности. Не исключена возможность, когда провод переломиться уже в процессе монтажа. И гораздо хуже, если это случиться несколько позже. Снимать изоляцию необходимо острым ножом, двигая его вдоль проводника, подобно зачистке карандаша. Даже если острие ножа снимет некоторый слой металла, царапина вдоль провода не страшна.
2. Для залуживания медных проводников ни в коем случае нельзя принимать кислотосодержащие флюсы (хлористый цинк, травленая соляная кислота и так далее). Даже тщательная очистка соединения не спасет его от разрушения в течении некоторого времени.
3. Многожильные проводники перед монтажем требуется обязательно облудить для получения монолитного проводника. Исключение составляют только пружинные зажимы и клеммные колодки с прижимными пластинами.
4. Шайбы, гайки и болты для разъемного или неразъемного соединений не должны быть из оцинкованного металла. Разность потенциалов медь – цинк составляет 0.85 мВ, что значительно больше разности при непосредственном соединении меди и алюминия.
5. По этой же причине не следует приобретать чрезмерно дешевые клеммные колодки неизвестного производителя. Практика показывает, что металлические элементы в таких колодках зачастую имеют цинковое покрытие.
6. Нельзя пользоваться советом защищать непосредственное соединение медных и алюминиевых проводников различными водоотталкивающими покрытиями (смазка, парафин). Машинное масло только с кожи удалить трудно. Солнце, воздух, отрицательные температуры разрушат защитное покрытие гораздо быстрее, чем этого хотелось бы. Кроме этого, некоторые смазки (особенно жировой солидол) изначально содержат в своем составе до 3% воды.

Источники: http://electrik.info/main/fakty/810-pochemu-nelzya-soedinyat-med-i-alyuminiy-v-elektroprovodke.html, http://yaelectrik.ru/elektroprovodka/kak-soedinit-mednyj-i-alyuminievyj-provod, http://housetronic.ru/electro/alyuminievyj-i-mednye-provoda.html