Проблемы соединения меди и алюминия
Ещё из первых опытов с электричеством, проводившихся в XVIII веке, известно, что между двумя электродами из разных металлов, помещённых в раствор электролита, возникает разность потенциалов.
Самой эффективной конструкцией является пара медь-цинк в растворе серной кислоты, но величина гальванического эффекта между медным и алюминиевыми проводниками, находящимися в воде, так же появляется напряжение, достаточное для протекания процесса электролиза и переноса атомов металла с алюминиевого проводника на медный.
Причём процесс разрушения алюминия происходит не только в воде, но и во влажном воздухе. Протекание тока через место соединения усиливает эффект и ускоряет процесс разрушения.
При этом ухудшается контакт и место соединения меди и алюминия начинает нагреваться вплоть до полного разрушения изоляции или разрушения алюминиевого проводника.
Естественно, чем более влажный воздух, тем быстрее происходит этот процесс, и на улице под дождём соединение разрушится раньше, чем в сухом отапливаемом помещении, но и в комнате рано или поздно контакт между разными проводами выйдет из строя.
Для предотвращения аварии можно защитить место соединения от влаги при помощи солидола, технического вазелина или специальной токопроводящей смазки, но лучший результат получится при использовании соответствующих методов соединения медного и алюминиевого провода.
Процесс пайки паяльником
Предварительно облуженные детали соединяются вместе, для повышения прочности стыка допускается скручивание медных жил плоскогубцами. Затем в зону соединения вносится припой, который переносится на жале паяльника. Допускается использовать специальную проволоку с канифолью внутри, которая подается к месту соединения проводов. Разогретое жало паяльного оборудования расплавляет свинцово-оловянный материал, который заполняет пустоты между соединяемыми деталями. Излишки припоя удаляются металлической сеткой.
У начинающих монтажников возникает вопрос, как правильно паять провода, изготовленные из разнородных материалов (например, меди и алюминия). Существуют специальные флюсы, обеспечивающие смачивание припоем поверхностей. Но не рекомендуется соединение подобных деталей методом пайки, поскольку в стыке начинаются процессы электрохимической коррозии. Для соединения разнородных металлических деталей используются специальные муфты, исключающие коррозию и разрушение проводников.
Пайка наконечников
Другой способ использовать наконечник — это припаять его. Для этого нужно:
- зачищенный медный кабель;
- наконечник, рассчитанный для пайки. Отличается отверстием возле плоской части и более тонкой стенкой;
- ванночка с расплавленным оловом;
- банка с ортофосфорной кислотой;
- банка с раствором соды.
Осторожно! Работать в защитных очках и перчатках!
Для того чтобы припаять наконечник, кабель очищается на длину трубчатой части от изоляции и вставляется в наконечник. Затем наконечник последовательно погружается в ортофосфорную кислоту, в расплавленное олово на время, достаточное для выкипания кислоты и затекания припоя в наконечник. Это проверяется путём периодического кратковременного вынимания из припоя. После пропитки наконечника и кабеля припоем наконечник опускается в раствор соды. Это делается для нейтрализации остатков кислоты. Остывший наконечник моется чистой водой и готов к дальнейшей работе. Такой наконечник можно подключать к алюминиевым шинам и наконечникам без использования переходных шайб.
Преимущества и недостатки пайки
Самым главным преимуществом пайки перед другими видами соединений проводов является надёжность. Спаянный электрический узел в плане надёжности может уступить лишь соединению, выполненному сваркой.
На весь период эксплуатации вы можете забыть о спаянном соединении, никакого дополнительного обслуживания оно не потребует.
Пользуясь пайкой, вы можете соединить проводники разные по сечению, одножильные с многожильными.
Этот метод относится к низким по себестоимости. Главное, чтобы у вас был паяльник, а припой с канифолью стоят совсем недорого, при этом расход их совсем мизерный.
Также несомненным преимуществом пайки является то, что с её помощью можно одновременно соединять более 2-х проводов.
К недостаткам пайки можно отнести высокую трудоёмкость и обязательное наличие навыков в пользовании паяльником.
Сращивание многожильных проводов без скрутки
Сращивать многожильные провода можно также, как и одножильные. Но есть способ более совершенный, при котором соединение получается более аккуратным. Сначала нужно подогнать длины проводов со сдвигом на пару сантиметров и зачистить концы на длину 5-8 мм.
Распушить немного зачищенные участки соединяемой пары и полученные «метелки» вставить друг в друга. Для того, чтобы проводники приняли аккуратную форму, перед пайкой нужно их стянуть тонкой проволочкой. Затем смазать паяльным лаком и пропаять припоем.
Все проводники пропаяны. Зачищаем места пайки наждачной бумагой и изолируем. Прикрепляем с обеих сторон вдоль проводников по одной полоске изоленты и навиваем еще пару слоев.
Так выглядит соединение после покрытия изоляционной лентой. Можно еще улучшить внешний вид, если надфилем подточить места паек со стороны изоляции соседних проводников.
Прочность соединенных многожильных проводов без скрутки пайкой получается очень высокой, что наглядно демонстрирует видеоролик. Как видите, вес монитора 15 кг соединение выдерживает без деформации.
Соединение проводов диаметром менее 1 мм скруткой
Скрутку тонких проводников рассмотрим на примере сращивания кабеля витых пар для компьютерных сетей. Для скрутки тонкие проводники освобождаются от изоляции на длину тридцати диаметров со сдвигом относительно соседних проводников и затем скручиваются так же, как и толстые. Проводники должны обвить друг друга не менее 5 раз. Затем скрутки сгибаются пинцетом пополам. Такой прием увеличивает механическую прочность и уменьшает физический размер скрутки.
Как видите, все восемь проводников соединены скруткой со сдвигом, что позволяет обойтись без изолирования каждого из них по отдельности.
Осталось заправить проводники в оболочку кабеля. Перед заправкой, чтобы было удобнее, можно стянуть проводники витком изолирующей ленты.
Осталось закрепить оболочку кабеля изоляционной лентой и соединение скруткой закончено.
Технологии сращивания кабеля витых пар посвящена отдельная статья «Удлинение кабеля витых пар».
Соединение медных проводов в любом сочетании пайкой
При подключении и ремонте электроприборов приходится удлинять и соединять провода с разным сечением практически в любом сочетании. Рассмотрим случай соединения двух многожильных проводников с разным сечением и количеством жил. Одни провод имеет 6 проводников диаметром по 0,1 мм, а второй 12 проводников диаметром 0,3 мм. Такие тонкие провода надежно простой скруткой не соединить.
Со сдвигом нужно снять изоляцию с проводников. Провода лудятся припоем, и затем провод меньшего сечения навивается вокруг провода с большим сечением. Достаточно навить несколько витков. Пропаивается место скрутки припоем. Если требуется получить прямое соединение проводов, то более тонкий провод загибается и затем место соединения изолируется.
По такой же технологии выполняют соединение тонкого многожильного провода с одножильным большего сечения.
Как очевидно по вышеописанной технологии можно соединять любые медные провода любых электрических цепей. При этом не надо забывать, что допустимая сила тока будет определяться сечением наиболее тонкого провода.
Клеммники и колодки
А вот использование клеммников и колодок – это уже совсем отдельный способ соединения проводов.
Клеммник и колодка представляют собой небольшую металлическую пластину с контактами на краях.
Эта пластина помещена в изолирующий пластик. Для зажима проводов зачастую используются болтики.
Разница между клеммником и колодкой сводится к тому, что клеммник позволяет соединить только два провода, а колодка рассчитана на несколько соединений.
Если просто, то колодка – это несколько соединенных вместе клеммников, позволяющих обеспечить несколько отдельных соединений.
Для соединения двух проводов достаточно очистить их концы от изоляции, причем много очищать не нужно, достаточно 0,5 см, важно только, чтобы очищенный конец доставал до контакта. При этом оголенный провод не должен выступать за края клеммника, во избежание случайного его касания. При этом оголенный провод не должен выступать за края клеммника, во избежание случайного его касания
При этом оголенный провод не должен выступать за края клеммника, во избежание случайного его касания.
Далее отверткой болт зажимается, обеспечивая надежный контакт провода с пластиной.
С другой стороны клеммника закрепляется другой конец провода. Металлическая пластина будет играть роль моста между ними.
При использовании клеммника, ими соединяется только два провода, для последующих используется еще один клеммник.
Колодка же позволяет обеспечить несколько соединений, что при большом количестве проводов выльется в более компактные размеры.
Клеммники и колодки хороши тем, что позволяют соединить между собой проводку, сделанную из разных металлов и отличающиеся по сечению.
К тому же они являются разъемными, в любой момент можно отсоединить нужный провод. Они хороши как для одножильных, так и многожильных проводов.
К недостаткам их можно отнести увеличенные габариты соединения, особенно это касается колодок.
Спрятать клеммники и колодки может быть очень сложно. К тому же, обычные клеммники не позволят сделать врезку в проводку, скрутка это позволяет. Но о врезке – чуть ниже.
ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Что такое наконечники НШВИ для обжима проводов.
Что такое скрутка провода и чем она опасна
Несколько десятилетий назад, когда нагрузки на электрическую проводку не были такими большими, подобное соединение пользовалось популярностью. Причем опытные мастера учили меня, тогда еще молодого электрика, предварительно хорошо зачищать металл жилы, скручивать их плотно, обжимать пассатижами.
Длина такой скрутки должна была создаваться длиной порядка 10 см для обеспечения хорошего электрического контакта, как показано на самой нижнем примере. А все что выше — они бы забраковали, несмотря на красоту.
Внутри закрытых сухих помещений такие скрутки работали годами и десятилетиями. Однако многие электрики нарушали технологию и создавали не качественный контакт.
К тому же в условиях влажной среды металл окисляется. Электрическое сопротивление его переходного поверхностного слоя ухудшается. Это ведет к повышенному нагреву жил, преждевременному повреждению изоляции.
Поэтому современными правилами, в частности ПУЭ (пункт 2.1.21.), простая скрутка проводов запрещена, как бы красиво и надежно она не была сделана.
Особую опасность составляют скрутки алюминиевых проводов, а также жил из разных металлов — меди и алюминия.
Сказывается здесь высокая пластичность мягкого алюминия и его высокая способность создавать под воздействием кислорода воздуха внешний слой оксидов, защищающий внутреннюю структуру металла. Эта пленка снижает проводимость.
При протекании токов с повышенными нагрузками алюминий, имеющий высокий коэффициент линейного расширения, нагревается, увеличивая свой объем. После охлаждения он сжимается, нарушая плотность соединения.
Каждый цикл нагрева и охлаждения ухудшает электрические характеристики скрутки. К тому же медь с алюминием работают как гальваническая пара, а это дополнительные химические реакции с образованием поверхностных окислов.
Моя рекомендация: везде, где встречаете простую скрутку, избавляйтесь от нее. Усиливайте ее пайкой, сваркой, обжимом или иным другим разрешенным способом.
Основные виды клемм
Винтовые (строительные, барьерные)
Винтовые клеммы представляют собой самый востребованный вариант, который отличается простотой и превосходной надежностью. Такие клеммники подходят для подсоединения розеток и для укладки электропроводки.
При этом используется соединение проводов с помощью зажимов винтового типа. Это позволяет обеспечить прочную фиксацию. Не стоит использовать винтовые клеммники для проводов из алюминия.
Винтовые соединители
Зажимные (пружинные, самозажимные): зажимы для проводов
Такие изделия также называют обжимные клеммы для проводов. Кабели в них зажимаются с помощью пружины. При этом не требуется специальный инструмент. Зачищенный провод устанавливается до упора в колодку и крепится пружиной. В современных моделях предусмотрена функция самозажима.
Пружинные клеммы пользуются популярностью из-за надежного соединения. Чтобы извлечь жилу необходимо оттянуть рычажок обратно. Выбирая такой вариант, клеммник нужно выбрать с учетом количества соединений. Пружинные изделия делаются из разных полимерных материалов. Контактный элемент выполняется из двух латунных пластин.
Зажимные изделия
Клеммы для распределительных коробок
Чтобы осуществить соединение проводов в распределительной коробке используется клемма из пластмассового корпуса с отверстиями для проводников, пружинного элемента и токонесущей шины. Для подсоединения проводник следует вставить до упора в клемму. При этом пружинный элемент прочно прижимает проводник.
Клеммы внутри коробки
Клеммы с предохранителем
Клеммы с предохранителями используются для селективной защиты вторичных цепей. Применяются как гибкие, так и жесткие проводники.
Клеммные колодки
Клеммная колодка представляет собой приспособление коммутации всевозможных схем с попарно соединенными зажимами. Изделия содержат гнезда большого диаметра. У колодок бывают безрезьбовые и резьбовые выходы. Применяются винты из металла, с помощью которых затягивают жилы. Типы колодок разные, но принцип их устройства один.
Для быстрого соединения проводов часто применяются колодки «Ваго». Они бывают двух видов:
- с плоскопружинным механизмом;
- универсальные с рычажковым механизмом.
Компактные клеммные колодки
Ножевые клеммники
Такие варианты используются для заземления и для цепей зануления. Также их применяют для врезания ответвлений в проводник. Ножевые соединения часто применяются для аудиотехники. Их особенностью является то, что при установке не требуется зачистка проводника. Провод просто устанавливается в клеммник и обжимается.
Достоинством таких клеммнков считается экономия времени на монтаж, надежность и безопасное соединение за счет специального рычага. Кроме того, для установки не требуется специальный инструмент.
Ножевые модели
Процесс пайки электропаяльником
Вся технология пайки паяльником проводов может быть разделена на несколько последовательных этапов. Все они повторяются в определенной последовательности:
- Подготовка проводников. При пайке проводов они освобождаются от изоляции. После этого с них механическим путем удаляется оксидная пленка. Можно использовать небольшой кусок наждачной бумаги с мелким зерном. Металл должен блестеть и быть светлым.
- Лужение. Разогревают паяльник до температуры плавления канифоли (при прикосновении начинает активно плавится). Берут проводник, подносят к куску канифоли, прогревают паяльником так, чтобы вся зачищенная часть провода оказалась погруженной в канифоль. Затем на жало паяльника берут каплю припоя и разносят его по обработанной части проводника. Припой быстро растекается, покрывая тонким слоем провод. Чтобы он распределялся быстрее и равномернее, провод немного поворачивают. После лужения медные проводники теряют красноту, становясь серебристыми. Так обрабатывают все провода, которые надо будет припаивать
Залуженные проводники складывают вместе, поправляя их пальцами — чтобы они плотно прилегали один к другому. Если пайка должна быть большой протяженности, можно сделать скрутку. Придерживая проводники, на жало берут припой, прижимают его к месту пайки, прикладывая некоторое усилие. При этом место пайки разогревается, начинает кипеть канифоль, припой растекается. Когда он покроет всю зону, затечет между проводниками, можно считать что пайка паяльником проводников закончена. Их еще некоторое время удерживают неподвижно — пока припой не остынет (для ускорения процесса на это место дуют).
Вот, собственно и все. Таким же образом можно спаять два или более провода, можно припаять провод к какой-то контактной площадке (например, при пайке наушников — провод припаять можно к штекеру или к площадке на наушнике) и т.п.
После того, как закончили паять паяльником провода и они остыли, соединение необходимо изолировать. Можно намотать изоленту, можно надеть, а потом разогреть термоусадочную трубку. Если речь идет об электропроводке, обычно советуют сначала навернуть несколько витков изоленты, а сверху надеть термоусадочную трубку, которую прогреть.
Отличия технологии при использовании флюса
Если используется активный флюс, а не канифоль, процесс лужения изменяется. Очищенный проводник смазывается составом, после чего прогревается паяльником с небольшим количеством припоя. Далее все как описано.
Есть отличия и при пайке скруток с флюсом. В этом случае можно каждый провод не лудить, а скрутить, затем обработать флюсом и сразу начинать паять. Проводники можно даже не зачищать — активные составы разъедают оксидную пленку. Но вместо этого придется места пайки протирать спиртом — чтобы смыть остатки химически агрессивных веществ.
Особенности пайки многожильных проводов
Описанная выше технология пайки подходит для моножил. Если провод многожильный, есть нюансы: перед лужением проводки раскручивают чтобы можно было все окунуть в канифоль. При нанесении припоя надо следить чтобы каждый проводок был покрыт тонким слоем припоя. После остывания, провода снова скручивают в один жгут, дальше можно паять паяльником как описано выше — окунув жало в припой, прогревая место спайки и нанося олово.
Можно ли паять медный провод с алюминиевым
Соединение алюминия с другими химически активными металлами напрямую делать нельзя. Так как медь — химически активный материал, то медь и алюминий не соединяют и не паяют. Дело в слишком разной теплопроводности и разной токопроводимости. При прохождении тока алюминий нагревается больше и больше расширяется. Медь греется и расширяется значительно меньше. Постоянное расширение/сужение в разной степени приводит к тому, что даже самый хороший контакт нарушается, образуется токонепроводящая пленка, все перестает работать. Потому медь и алюминий не паяют.
Если возникает такая необходимость соединить медный и алюминиевый проводники, делают болтовое соединение. Берут болт с подходящей гайкой и три шайбы. На концах соединяемых проводов формируют кольца по размеру болта. Берут болт, надевают одну шайбу, затем проводник, еще шайбу — следующий проводник, поверх — третью шайбу и все фиксируют гайкой.
Есть еще несколько способов соединить алюминиевую и медную линии, но пайка к ним не относится. Прочесть о других способах можно тут, но болтовое — наиболее простое и надежное.
Источник
Заточка жала
Жало – это стержень из медного сплава, имеющий форму сильно вытянутого цилиндра. Требуется придать концу жала одну из используемых при паяльных работах форм.
- Сплющенная в виде лопатки. Применяется, чтобы паять массивные заготовки мощными электропаяльниками.
- Заточенная на острый конус или четырехгранную пирамиду. Используется при работе с тонкими проводниками и электронными компонентами.
- Тупой конус подходит для более толстых жил.
Заточка лопаткой позволяет одним жалом паять и тонкие, и более толстые провода и изделия, поворачивая его нужной стороной.
Правила безопасности
При работе с паяльником необходимо:
Следить, чтобы жало не касалось провода питания самого инструмента и других электрических приборов
Неосторожное обращение с устройством способствует расплавлению кабелей с последующим коротким замыканием.
Проверить состояние питающего провода, корпуса и вилки. Инструменты и приборы не должны иметь повреждений, способствующих поражению человека током.
Класть паяльник на жаропрочную подставку
Горячий инструмент должен быть зафиксирован в держателях.
Брать инструмент только за рукоятку, направлять жало от себя. Ручка не должна выскальзывать или нагреваться при работе.
Как скрутить провода грамотно: некоторые ошибки
Чтобы уяснить, как скрутить провода грамотно, отметим основные ошибки, допускаемые при выполнении скруток. Как правило, последние связаны с формой, размером и степенью натяжения скрутки. Чтобы максимально правильно соединить два участка кабеля, их следует равномерно прикрутить друг к другу. Пятно контакта между жилами в месте соединения должно быть по возможности максимальным. Считается неправильным скручивание двух проводов между собой, если они обладают разным сечением.
Ещё одна ошибка — слишком короткая скрутка, чем она короче, тем меньше площадь соприкосновения и меньше пятно контакта, соответственно это ведёт к повышению сопротивления и возможному перегреву. Качественная скрутка должна быть не менее 50 мм в длину
При выполнении скрутки важно также грамотно подобрать необходимое натяжение. Чрезмерно сильно натяжение может сломать скрутку, а недостаточное может спровоцировать ухудшение электрического контакта
Профессиональные электрики в своей работе зачастую пользуются различными приспособлениями для затягивания скруток. Например, это могут быть биты со специальной насадкой под провода, которая вставляется в обычный шуруповёрт. Такие насадки превращают бытовой электроинструмент в полуавтоматический станок для скручивания кабелей. Такие насадки можно сделать своими руками, но намного проще купить в магазине заводской вариант. Некоторые подобные насадки помимо соединения проводов, могут также снимать изоляцию.
Соединение телевизионного коаксиального кабеля
Удлинить или срастить коаксиальный телевизионный кабель возможно тремя способами:
– TV удлинителем, в продаже бывают от 2 до 20 метров
– с использованием переходника TV F гнездо – F гнездо;
– пайкой паяльником.
Ознакомиться с пошаговой инструкцией соединения коаксиального телевизионного кабеля Вы можете, посетив отдельную статью сайта «Соединение TV кабеля».
Соединение провода мишура скруткой с одножильным или многожильным проводником
При необходимости придать шнуру очень высокую гибкость и при этом большую долговечность провода делают по особой технологии. Суть ее заключается в навивке очень тонких медных ленточек на хлопчатобумажную нить. Такой провод называется мишура.
Название заимствовано у портных. Мишурой из золота расшивают парадные формы военных больших чинов, гербы и многое другое. Провода мишура из меди в настоящее время применяются при производстве высококачественных изделий – наушников, стационарных телефонов, то есть тогда, когда шнур во время использования изделия подвергается интенсивному изгибанию.
В шнуре проводников мишура, как правило, несколько и они свиты между собой. Припаять такой проводник практически невозможно. Для присоединения мишуры к контактам изделий концы проводников обжимают в клеммах специальным инструментом. Для выполнения надежного и механически прочного соединения скруткой без инструмента можно воспользоваться следующей технологией.
Освобождается от изоляции проводники мишура 10-15 мм и проводники, с которыми требуется соединить мишуру на длину 20-25 мм со сдвигом с помощью ножа способом, описанным в статье сайта «Подготовка проводов к монтажу». Нитка из мишуры не удаляется.
Затем провода и шнур прикладывается друг к другу, мишура загибаются вдоль проводника и жила провода плотно навивается на прижатую к изоляции мишуру. Достаточно сделать три – пять оборотов. Далее выполняется скрутка второго проводника. Получится довольно прочная скрутка со сдвигом. Навивается несколько витков изоляционной лентой и соединение мишуры с одножильным проводом скруткой готово. Благодаря скрутке по технологии со сдвигом, соединения по отдельности изолировать не нужно. При наличии термоусаживающей или полихлорвиниловой трубки подходящего диаметра, можно вместо изолирующей ленты надеть ее кусок.
Если требуется получить прямолинейное соединение, то нужно перед изолированием развернуть одножильный провод на 180°. Механическая прочность скрутки при этом будет большей. Соединение двух шнуров с проводниками типа мишура между собой, выполняется по вышеописанной технологии, только для обвивки берется отрезок медного провода диаметром около 0,3-0,5 мм и витков нужно сделать не менее 8.
Инструмент для соединения проводки
Как уже было сказано, скрутка не требует большого набора инструментов. Для того, чтобы снять изоляцию с кабеля можно использовать нож, пассатижи или кусачки (бокорезы).При выполнении большого объёма работ для экономии времени и сил можно воспользоваться специальным инструментом для зачистки проводов— стриппером. Потом оголённые провода необходимо соединить между собой. Если жилы кабеля однопроволочные, то желательно воспользоваться пассатижами. После этого необходимо заизолировать соединение. Для этого подойдут изолирующие кембрики (термоусаживаемые трубки) или обычная изолента.
Подготовка к скручиванию
Перед соединением проводов между собой необходимо очистить их от защитной изоляции. Часто для этого используется обыкновенный нож. При выполнении данной операции необходимо стараться как можно меньше повредить остриём металлический токовод, так как при повреждении он способен надломиться, что нарушит качество соединения. Особенно это утверждение верно для мягких многопроволочных проводов. Если выбранный кабель сделан из алюминия, то ни в коем случае нельзя допускать его перегибов, так как алюминий плохо очень плохо переносит частые деформации. Кабель из этого металла может сломаться прямо во время удаления изоляции. Кстати, стоит отметить, что алюминиевый провод может переломаться даже под изоляцией, как правило, это случается примерно в 20 см от соединения. Визуально такой излом найти довольно трудно, поэтому дефект ищут на ощупь.
