Какими способами соединяют алюминиевый и медный провода

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.

Использование клеммной колодки

Сильной стороной клеммной колодки является то, что она позволяет соединить алюминиевый провод с медным очень быстро. По надежности колодка уступает резьбовому соединения, что определяется меньшими зажимающими усилиями и площадью контакта.

Еще одним достоинством колодки является то, что ее конструкция обеспечивает надежную защиту сростков от короткого замыкания.

При обращении к колодке также потребуется зачистка, длина которой определяется длиной рабочей части контакта. Из-за хрупкости алюминия целесообразно не допускать больших усилий затяжки винта.

Отметим, что из-за высокой пластичности алюминия усилие прижима винта со временем ослабевает, что компенсируется подтяжкой.

В последнее время быстро набирают популярность удобные при работе колодки с пружинными контактами, которые не требуют затяжки винтов. Их не рекомендуется применять для реализации цепей с нагрузочной способностью свыше 10 А.

Качество соединения гибких многопроволочных кабелей с помощью колодки заметно увеличивается в случае предварительной установки на них специальных наконечников вилочкового или штыревого типа.

Клеммная колодка универсальна, т.е. встречается в различных осветительных приборах и применяется как средство соединения линейных кабелей. При сращивании ее необходимо размещать только внутри распределительной коробки.

Способы борьбы с электрохимической коррозией

Для подавления коррозионных процессов проводов можно воспользоваться двумя подходами

• блокировка доступа воздуха в зону контакта, что снижает практически до нуля интенсивность протекания химической реакции;
• физическое разделение медного и алюминиевого проводников, что полностью устраняет причину.

Любой из методов этой группы отличается высокой эффективностью и позволяет получить сросток минимальных габаритов, но технически сложен для реализации.

Поэтому в домашних условиях используют более простые подходы второй группы, для реализации которых привлекаются различные покупные элементы или просто подручные средства.

Клеммники

Клеммником называют соединитель с зажимным механизмом фиксации проводов. Отличается простотой, для установки зачищенный конец провода просто вставляют и задвигают в гнездо до упора без больших усилий. Соединяемые жилы удерживаются за счет исполнения контактов в форме конца рыболовного крючка.

Наращивание надежности соединения достигается:

• применением прозрачного корпуса, позволяющего контролировать глубину подачи проводов, рисунок 1;
• заполнением внутреннего пространства гнезда герметизирующей гелеобразной нейтральной пастой.

Рисунок 1. Клеммник с прозрачным корпусом

Зажим-орех

Зажим-орех, получивший свое название за характерную форму корпуса, относится к покупным компонентам. Конструктивно представляет собой как минимум три площадки, в зазоры между которыми вставляют оголенные концы соединяемых проводов, после чего стягивают получившуюся структуру штатными винтами.

Готовый сросток помещают в пластиковый корпус, на котором предусмотрены вводы под соединяемые провода, рисунок 2.

Рисунок 2. Зажим-орех

Демонтаж зажима и его повторное использование можно выполнять неограниченное количество раз.

Болтовое соединение

Болтовое соединении формируют из подручных средств. Пространственное разделение меди и алюминия обеспечено стальными шайбами. Концы соединяемых проводов после удаления изоляции сгибают колечками, через шайбы, диаметр которых превышает внешний диаметр колечка, одевают на болт, после чего затягивают гайку.

Получившаяся структура изображена на рисунке 3.

Сильные стороны такого соединения – простота реализации, возможность формирования отводов, а главный недостаток – большие габариты получающегося сростка.

Рисунок 3. Болтовое соединение медного и алюминиевого проводов. Фото взято с сайта кабель.рф

Для увеличения надежности

• применяют неоцинкованные болт и шайбы;
• под гайку устанавливают гровер.

Гильзовое соединение

Реализация сростка этого типа основана на механической фиксации концов сращиваемых проводов биметаллической гильзой, рисунке 4. После ввода проводов гильзу опрессовывают, а затем при необходимости дополнительно изолируют. Сильная сторона гильзового соединения – компактность получившегося сростка.

Для увеличения надежности установочные гнезда выполняют глухими, а опрессовку производят не пассатижами, а специальным инструментом с рабочим органом круглой или шестигранной формы.

Рисунок 4. Алюмомедная гильза

Методы соединения проводов

Разность электрохимических потенциалов меди и алюминия рано или поздно приведет к ее выходу из строя. Как быть в случае, когда без соединения меди алюминия не обойтись? Например, во время ремонта проводки в зданиях, где уложена проводка, выполненная из алюминиевого провода.

https://youtube.com/watch?v=hylQRwyxtDA

Существует несколько способов решения этой задачи:

• использование клеммных коробок;
• использование болтовых соединений.

Применив эти нехитрые устройства, можно будет гарантировать отсутствие контакта между алюминием и медью.

Клеммные коробки

На практике применяют множество конструкций клеммников. Одна из самых широко применяемых — это орешек.

По виду такая конструкция напоминает орех. Основную роль в этой конструкции играют три пластинки, между которыми и выполняется соединение. Для этого надо ослабить два болта, установить туда первый провод и зафиксировать его. Второй провод необходимо вставить между средней пластиной и оставшейся. Такая конструкция клеммника не допустит контактов проводов, выполненных из разных металлов. В данном случае алюминия и меди.

Другой не менее популярный способ стыковки проводов — по методу WAGO. Для осуществления этой операции достаточно снять с проводов изоляцию (10−15 мм) и вставить их в отверстия, расположенные в корпусе клеммника.

На внутренние полости этого небольшого устройства наложена смазка, не позволяющая проводам окисляться. Соединения такого типа подходят для подачи энергии на люстры, бра, то есть в цепях освещения. В то же время такой способ не подходит для работы с силовыми проводами. Дело в том, что большая нагрузка в силовых соединениях приводит к нагреву контактов, и вследствие этого может резко вырасти электрическое сопротивление.

Среди множества конструкций приспособлений для соединения проводов часто выбирают клеммные коробки. Для обеспечения подачи электричества достаточно зачистить, к примеру, медный провод, установить в одно отверстие и поджать установленным винтом. В другое отверстие, расположенное напротив, необходимо установить зачищенный провод из алюминия. Такие клеммные коробки обеспечивают передачу электроэнергии в сетях, собранных из проводов разных металлов.

Применение клеммников разной конфигурации и конструкции позволяет выполнять соединение алюминиевых и медных проводов между собой, при этом избегая их прямого контакта.

Болтовое соединение

Такой тип также допустимо использовать для соединения медных и алюминиевых проводов. Главное условие, которое необходимо соблюдать при использовании такого соединения, — это использование металлической шайбы, прошедшей через анодирование. Такой способ стыковки чаще все применяют в домашних условиях, когда нет возможности использовать клеммники и другие приспособления, произведённые в заводских условиях.

При выполнении электромонтажных работ, будь то домашняя или промышленная электрическая сеть, применяют широкую номенклатуру проводов, и объем алюминиевых занимает не последнее место. Часто перед монтажниками встает вопрос о способе соединить алюминиевые провода с выполненными из меди или других материалов. С помощью клеммных коробок это можно сделать и в домашних условиях, и на производстве.

Припой

Припой для алюминия – это присадочный материал, от выбора которого зависит качество и надежность будущего соединения. Для чистого материала и дюралюминия следует использовать совершенно разные составы. Начинающие мастера испытывают сложности при пайке алюминия именно из-за выбора неподходящего состава, предназначенного для работы с другими металлами.

Все припои можно условно разделить на две группы:

1. Легкоплавкие. К этой группе относятся составы, основу которых составляют мягкие металлы – олово, цинк, висмут и медь. Такие материалы, за низкую температуру плавления, называют радиолюбительскими. Доступная стоимость делает такие припои идеальным выбором для домашних мастеров. Их выпускают в форме проволоки, толщиной до 6 мм.

Легкоплавкие припои не применяют для ответственных работ. Например, пайку алюминиевых трубок холодильника, работающих под давлением, лучше выполнять тугоплавкими присадочными материалами.

1. Тугоплавкие. К ним относятся припои, в состав которых входит алюминий, цинк, кадмий, кремний и другие химические элементы. Наличие алюминия обеспечивает высокий уровень смачивания и высокую прочность шва. Для работы с тугоплавкими припоями необходимо профессиональное оборудование с высокими температурными показателями.

Медь и алюминий как основные материалы силовых кабелей

При организации электропроводки жилых и общественных объектов недвижимости потенциально могут быть использованы алюминиевый и медный кабель. Это определяется:

• широким распространением меди и алюминия в природе и возможностью их добычи в промышленном масштабе с относительно низкими издержками;
• относительной простотой изготовления из этих металлов изолированных проводов;
• достаточно низким удельным сопротивлением (по этому параметру они уступают только серебру).

При близости друг к другу по проводимости (удельное сопротивление меди в зависимости от степени ее чистоты составляет 0,017 – 0,019 Ом·мм²/м, тогда как у алюминия колеблется в пределах 0,026 – 0,030 Ом·мм²/м) каждый из этих металлов на фоне своего оппонента обладает определенными преимуществами по некоторым ключевым характеристикам:

• медь является более пластичной, дополнительно демонстрируя существенно меньшую ломкость;
• алюминиевый кабель заметно легче медного (удельный вес алюминия 2,7 т/м³, тогда как у меди – 8,9 т/м³;
• медь примерно втрое дороже алюминия (биржевая стоимость тонны меди на начало сентября 2017 года составляла около 7000 долларов за тонну, а алюминия – примерно 2100 долларов за тонну).

Все это означает, что силовые кабели и провода с жилами из этих металлов широко распространены на практике и в процессе выполнения замены проводки или ее ремонта часто возникает необходимость их сращивания. Ответ на актуальный вопрос: а можно ли алюминиевые провода соединять с медным? – является положительным. Более того, данная задача решается различными простыми в реализации способами, выбор одного из которых зависит от местных условий.

Клеммная колодка

Клеммная колодка это еще один современный метод соединения алюминиевого и медного проводов. Хотя он пользуется большой популярностью, метод соединения винтами и болтом гораздо надежнее. Однако клеммная колодка позволяет быстро и качественно соединить провода. При этом нет потребности в формировании колечек на конце провода, а также в дополнительной изоляции. Данная конструкция полностью исключает возможность соприкосновения двух оголенных проводов.

Выполняется такое соединение следующим образом: Конец провода зачищается от изоляции на длину до 5 мм. После в отверстие клеммной колодки вставляется провод, который затягивается винтом.

Такое соединение очень выручает в тех случаях, когда из потолка торчит короткий отрезок алюминиевого провода. Если в таком случае пользоваться методом скруток, то провод рано или поздно попросту обломается. Это нельзя сказать об использовании клеммной колодки. Также если случайно в стене были перебиты алюминиевые провода, то данная технология упрощает их соединение. Но здесь есть одно но! Клеммную колодку нельзя прятать в штукатурке или в стене без специальной распределительной коробки.

Смеси

Большинство окружающих нас веществ — смеси.

Они содержат различные вещества (элементы или соединения), не вступившие в химические реакции. Смесь может содержать два или более элементов — веществ, состоящих из атомов одного типа. Смесь может содержать соединения, т.е. вещества, состоящие из атомов разных типов. Смесь может состоять из элементов и соединений. Воздух — смесь элементов (кислород) и соединений (пыль, копоть). Компоненты смеси химически не связаны, и их можно легко разделить. Напри­мер, из смеси железа с серой частицы железа можно извлечь магнитом. Частицы железа притягиваются к магниту (см. рис.), а частицы серы на магнит не реагируют. В смеси компоненты могут содержать­ся в любых пропорциях. Все компоненты сохраняют свои индивидуальные свойства. Тесто — это смесь различных соединений: яиц, муки, жира. Испеченный пирог представляет собой новое соединение. Соль — это соединение натрия с хлором. Масло — органическое соединение, в нем есть углерод, водород и кислород

Способы соединения разных проводов

Как соединять медные и алюминиевые провода:

• с использованием другого металла;
• препятствуя появлению вредоносного оксидного налета.

Во втором случае применяются специальные составы, способные защитить металл от влияния влаги и окисления. Пасты предотвращают разрушение соединения. Другим способом защиты от возгорания является лужение. Луженый многожильный кабель можно скручивать с одножильным алюминиевым. Для соединения используют и специальные приспособления:

1. Зажимы. Используются для подключения к алюминиевому стояку в подъездном щитке. Ответвительные зажимы имеют проколы либо лишены таковых. Устройство снабжено промежуточной пластиной, исключающей контакт двух металлов. Некоторые зажимы обрабатываются пастой. Иногда использования специальных составов не требуется.
2. Пружинные и самозажимные клеммники. Состыковать и срастить провода из разных металлов можно с помощью клемм, имеющих гнезда и перегородочные пластины, отделяющие алюминиевые жилы от медных.
3. Болты. При выполнении болтового соединения между проводами прокладывают шайбу из нержавеющей или оцинкованной стали.

Клеммные колодки

Клеммные колодки бывают:

1. Одноразовыми. Применяются при соединении проводов в распределительных коробках и установке люстр. Для введения жил в отверстие устройства нужно прилагать усилия. Еще большую сложность представляет извлечение кабеля из колодки.
2. Многоразовыми. Для фиксации имеется рычаг, благодаря которому кабель можно вставлять и извлекать несколько раз. Колодки такого типа применяются при соединении многожильных проводов из разных металлов. При неправильном выполнении работ соединение можно переделать.

Выполняется монтаж следующим образом:

• кабель очищается от изоляционного покрытия;
• жилы зачищаются до металлического блеска;
• на многоразовом клеммнике поднимается рычаг;
• очищенная часть провода вставляется в отверстие колодки до упора;
• рычаг возвращается в исходное положение.

Опрессовка

В таком случае используются трубчатые гильзы, надежно и безопасно скрепляющие элементы проводки. Для соединения кабелей потребуется пресс, механические, гидравлические или электрические клещи. Монтаж включает:

• выбор гильзы и регулировку инструмента;
• очищение проводов от оплетки;
• зачистку жил (для этого используется наждачная бумага);
• нанесение кварцево-вазелинового состава;
• введение концов кабелей в заклепку;
• обжим (при использовании простого инструмента выполняется несколько обжатий на небольшом расстоянии, при применении хорошего инструмента обжатие совершается один раз);
• изоляцию мест соединений.

Провода вставляются в гильзу с противоположных сторон так, чтобы стык располагался посередине соединителя. Жилы могут вводиться с одной стороны. Соединение кабелей гильзой иногда заменяют применением зажимов “орех”, однако последние обладают меньшей надежностью. Со временем заклепка ослабевает, что повышает риск возгорания.

Болтовое соединение

При соблюдении правил монтажа метод обеспечивает долговечное крепление. Для выполнения работ потребуется 2 простых шайбы, 1 пружинная шайба, гайка и болт. Провода очищают от изолирующего материала. Пружинную шайбу надевают на болт, который вставляют в простую шайбу. Конец алюминиевого кабеля сворачивают кольцом, которое набрасывают на болт. После этого надевают простую шайбу и накручивают гайку. Многожильный провод перед началом работ покрывают припоем.

Пайка

Это надежный и технологичный способ, обеспечивающий качественное соединение. Перед пайкой жилы очищают от оплетки и оксидной пленки. При необходимости кабели лудят, неплотно скручивают, обрабатывают флюсом и запаивают. Соединять алюминиевый и медный провод с использованием кислотного флюса нельзя. Состав разрушает металлы, снижая прочность крепления. Место соединения изолируют привычным способом.

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.

Резьбовое соединение

Довольно простое и одновременно эффективное резьбовое сращивания применяется в том случае, когда требуется соединить медь и алюминий в электропроводке по разъемной схеме. Из дополнительных материалов потребуются винт с гайкой и три шайбы. Процедура осуществляется следующим образом:

• зачищают концы проводов на длине, в четыре раза превышающей диаметр винта.
• поверхность медной жилы очищают от окисной пленки (при наличии такой необходимости);
• загибают концы проводов в форме колечка;
• на винт последовательно одевают шайбы и кольца так, чтобы кольца находились между шайбами.
• полученную структуру стягивают гайкой.

Вместо формирования колечка можно установить на конце провода наконечник с кольцевым контактом.

Зажимы Wago

В продаже сегодня можно встретить зажимы, оригинальные немецкие от Wago, выпускаемые другими фирмами по лицензии, либо контрафактные. Соответственно, и качество устройств будет различным.

Зачищенные концы проводов зажимаются в них при помощи подпружиненных клемм, либо упруго-жёстких стальных пластин. Внутри устройства находится противоокислительная паста, снижающая вероятность коррозии при контакте разных металлов. В данном случае это сталь с медью и алюминием.По своим эксплуатационно-техническим особенностям устройства Wago подразделяются на:

• Многоразовые. Их можно легко снимать, разъединяя при необходимости проводку. Для этого достаточно надавить подпружиненный зажим, или откинуть защёлку. Это позволяет быстро производить любые электромонтажные работы. Однако, в ряде случаев возникают нарекания на недостаточную плотность стыка. В результате неплотного контакта, при пиковой нагрузке может произойти нагрев и отгорание токопроводящей жилы.
• Одноразовые. При вставке токопроводящей жилы в зажим, она очень жёстко фиксируется в нём. Для извлечения провода потребуется приложить немало сил, что чревато повреждением или даже обрывом его зажатого конца. Такой вариант позволяет добиться очень плотного соединения, но при ремонтных работах, или при замене части проводки, старые несъёмные зажимы просто вырезаются и меняются на новые.

Используем современные колодки с пружинными зажимами

Не так давно на рынке электрического оборудования и комплектующих были представлены модифицированные клеммы, оснащенные пружинными зажимами. Доступны одноразовые (проводники вставляются без возможности их дальнейшего изъятия) и многоразовые (оснащены рычажком, позволяющим доставать и вставлять кабели) колодки.

Используем современные колодки с пружинными зажимамиКлеммники wago

Клеммники wago	Ток (А)	Число подкл. проводн.	Сечение проводн/ (мм²)	Наличие контактной пасты
222-413	32	3	0,08-4,0	без пасты
222-415	32	5	0,08-4,0	без пасты

Одноразовые клеммные колодки позволяют соединять одножильные проводники сечением в пределах 1,5-2,5 мм2. Если верить производителям, такие колодки разрешается использовать для соединения кабелей в системах с током вплоть до 24 А. Однако профессиональные электрики относятся к такому заявлению скептически и не рекомендуют подавать на клеммы нагрузки выше 10 А.

Используем современные колодки с пружинными зажимами

Многоразовые же колодки оснащаются специальным рычажком (обычно он окрашен в оранжевый) и позволяют соединять кабели с любым количеством жил. Допустимое сечение соединяемых проводников – 0,08-4 мм2. Максимальный ток – 34А.

Для выполнения соединения с помощью таких клемм делаем следующее:

• снимаем с проводников 1 см изоляции;
• поднимаем рычажок клеммы вверх;
• вставляем провода в клемму;
• опускаем рычажок.

Клеммы без рычажков просто защелкиваются.

Они рассчитаны для соединения любых видов одножильных проводов, в том числе и медных с алюминиевыми проводами сечением от 1,5 до 2,5 мм2

В результате кабели будут надежно зафиксированы в колодке. Затраты на выполнение такого соединения будут более существенными, зато вы потратите на работу гораздо меньше времени и избавите себя от необходимости использования каких-либо дополнительных инструментов.

В плоско-пружинном зажиме провод с зачищенной изоляцией просто вставляют в отверстие клеммы Wago до упораЭлектрические соединители с врезным контактом

Технология сваривания аргоном

Прежде чем начать работу нужно приготовить оборудование. Вам понадобится:

• инвертор;
• горелка с неплавящимся электродом;
• баллон с газом;
• осциллятор;
• присадочная проволока.

Подготовка деталей заключается в удалении оксидной пленки:

1. Для этого наждачной бумагой или другими средствами зачищаются места соединения деталей.
2. Далее края обрабатываются любым химическим средством: растворителем, каустической содой.

Технология сварки силумина аргоном напоминает процесс сваривания алюминия. Это самый надежный способ соединения силуминовых изделий.

При соединение деталей происходит их нагрев, образуется устойчивая к высокой температуре пленка, которая ограничивает надежность скрепления. Для избегания этого, применяется инертный газ — аргон. Он выталкивает воздух в сварочном пространстве, не позволяя окислятся деталям.

Требования к выполнению работ в домашних условиях:

• выполнять работу на открытом пространстве не рекомендуется, лучшим вариантом будет закрытое помещение (подойдет гараж или бытовая пристройка);
• в процессе сварочных работ нужно избегать перегревания газа, иначе аргон начнет разрушать элементы.

1. Сварку производят с использованием короткой дуги на обратной полярности (подключение электрода к плюсу, а заготовки к минусу). При таком способе изделие плавится легче.
2. Присадочная проволока подается в рабочую зону, где она плавится и соединяет изделия.
3. Присадку нужно подавать постепенно, иначе велик риск разбрызгивания металла, что приведет к плохому соединению.
4. Подача присадки происходит под углом к горелке, направления выполняются строго вдоль шва.

Выполнение этих условий гарантирует ровный и узкий шов.

В этом видео показывается, как отремонтировать (заварить дюралевый поддон):

Преимущества и недостатки аргоновой сварки

Плюсы метода:

1. Этот вариант соединения элементов считается самым прочным.
2. Сварка не занимает много времени.
3. Технология подходит даже новичкам.
4. Сварочный процесс, возможно, выполнить в домашних условиях.
5. Деформация деталей исключена.

Минусы:

1. Невозможность провести работу на открытом воздухе, ветер будет мешать правильному распределению газа над рабочей поверхностью.
2. Необходимость иметь специальное оборудование.
3. Высока вероятность со сложностью в настройках.
4. Если работа производится трансформатором с высокой силой тока, то потребуется охлаждение.

Выполнение сварки в домашней обстановке требует соблюдения техники безопасности. В процессе работы применяют средства защиты, надевают:

• специальную одежду;
• маску;
• перчатки;
• обувь с резиновой подошвой.

Проводят работы по изоляции всех токопроводящих элементов. Исключают присутствие легковоспламеняющихся предметов возле рабочего пространства. Помещение должно быть хорошо вентилируемым.