Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке

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 -6 м/(м*гр. Цельсия);

алюминий – 22,2*10 -6 м/(м*гр. Цельсия);

сталь – 10,8*10 -6 м/(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.

В дополнение к статье полезная табличка, в которой в наглядной форме показана совместимость и несовместимость отдельных металлов и сплавов при их соединении. Медь и алюминий между собой соединять нельзя, так как они несовместимы.

Совместимость некоторых металлов и сплавов

Примечание: С – совместимые, Н – несовместимые, П – совместимые при пайке, при непосредственном соединении образуют гальваническую пару.

Соединяем медный и алюминиевый провода: как правильно?

Иногда в старом доме нужно соединить медный и алюминиевый провод. Как правильно это делать? Советы электриков в нашей статье.

Соединение напрямую медного и алюминиевого проводника создает недопустимую гальваническую пару, в которой под действием влаги и воздуха происходят окислительные процессы. Из-за этого контакт начинает подгорать и может привести к отгоранию провода или даже к возникновению пожара. Как соединить провода правильно, чтобы место соединения служило долго? Обсудим лучшие способы.

Болтовое соединение

Это один из наиболее надежных способов соединения медного и алюминиевого проводника. Для него потребуется стальной болт с гайкой и несколько шайб (на одну больше, чем проводов). Соединение выполняется следующим образом:

  • Надеваем на болт первую шайбу.
  • Закручиваем жилу проводника колечком и надеваем на болт таким образом, чтобы колечко заворачивалось в сторону закручивания гайки.
  • Укладываем стальную шайбу и на нее надеваем жилу другого проводника.
  • Кладем третью шайбу, поверх нее гравер, и накручиваем гайку (как на иллюстрации).
Читайте также:  Система tn c

Преимущество болтового соединения в том, что можно крепить сразу несколько проводников. Также конструкция разборная, поэтому всегда можно убрать соединение или наоборот добавить провод по необходимости. Однако само по себе соединение получается довольно габаритное, да и изолировать его непросто. Также со временем контакт необходимо подтягивать, поэтому стоит использовать только в местах, обеспечивающих свободный доступ к соединениям (зашивать в стену нельзя).

Орехи

Орех представляет собой небольшую пластиковую коробку, внутри которой располагаются три стальные пластины, соединенные между собой винтами. Между пластинами укладываются медный и алюминиевый провод и крепко стягиваются винтами. Причем можно использовать, как многопроволочные, так и однопроволочные жилы. Чаще всего орехи применяются для соединения алюминиевого вводного провода СИП и медного провода, выходящего из дома. Как и болтовое соединение, орехи можно разбирать, поэтому они относятся к многоразовым соединениям.

Однако ввиду своих больших габаритов и неудобной формы, орехи нельзя использовать в распредкоробках. Также их нельзя «зашивать» в стену. В среднем цена такого ответвительного кабельного сжима колеблется в районе от 25 до 80 рублей, в зависимости от сечения применяемых проводников и производителя.

Клеммные зажимы WAGO

Зажимы WAGO состоят из самозажимной металлической пластины, обработанной противоокислительной пастой и диэлектрического корпуса. Алюминиевый и медный провода заводятся в соседние отверстия и прижимаются одной пластиной. Таким образом материалы не соприкасаются друг с другом и не окисляются.

Применяются зажимы WAGO в основном для групп осветительных приборов, так как при большой токовой нагрузке нередко пластина может подгорать, а сам зажим плавиться. Отметим, что максимальное сечение проводов для зажимов WAGO составляет 2,5 мм 2 , поэтому не рекомендуем ставить жилу толще этого показателя.

Преимуществом клеммников WAGO является быстрота установки и компактные габариты, благодаря чему соединения легко укладываются в распредкоробке. Однако по стоимости WAGO довольно недешевые, и при большом количестве соединений выльется в «копеечку» своему владельцу.

Скрутка с последующей пайкой

Обычная скрутка алюминиевого и медного проводов не допускается, так как будет окисляться и разрушаться. Однако если применить пайку с соблюдением определенных технологических процессов, то все будет хорошо. Чтобы спаять медь и алюминий стоит сделать следующее:

  • Лудим медную жилу свинцово-оловянным припоем.
  • Берем раствор купороса, батарейку типа «крона» и кусочек медного провода (не того, который будем паять).
  • Наносим медный купорос на алюминиевую жилу и затем закрепляем ее на минусе батарейки.
  • На плюс батарейки наматываем медную жилу, а другой ее конец опускаем в стакан с купоросом.
  • Через время алюминиевая жила покроется медью, что позволит качественно припаять ее к медному проводнику.
  • После пайки изолируем соединение изолентой или термоусадкой.

Способ может показаться на первый взгляд несколько сложным, однако качество соединения будет на уровне. Отметим, что соединенные таким образом провода можно прятать в стену, так как контакт в них не будет ослабевать и их не нужно будет подтягивать.

Винтовые клеммники

Винтовые клеммники позволяют соединять две жилы без непосредственного контакта между ними. Два провода заводятся в клеммник и прижимаются с помощью винтов. Недостатком такого сжима является необходимость регулярно подтягивать винты, поэтому нужно их монтировать в местах свободного доступа. Также они рассчитаны исключительно на группы освещения (хотя производитель утверждает, что подходят и для розеток), так как выдерживают невысокую токовую нагрузку.

Главным преимуществом винтовых клеммных колодок является дешевизна. Например, клеммная колодка DKC 43112FV стоит менее ста рублей.

Опрессовка

Опрессовка является самым надежным и качественным соединением двух проводников, состоящих из разных металлов. Существуют специальные медно-алюминиевые гильзы ГАМ, куда заводятся два провода и опресовываются с помощью пресса. Однако стоит отметить, что они рассчитаны на сечение проводов начиная с 16 мм 2 , а квартире зачастую применяется проводник от 1,5 до 4мм 2 . Поэтому соединять будем обычной алюминиевой гильзой. Опрессовка жил выполняется следующим образом:

  • Зачищенные концы медного проводника лудим свинцово-оловянным припоем. Это позволит избежать контакта между жилами.
  • Удаляем оксидную пленку с алюминиевой жилы.
  • Вставляем жилы в гильзу с разных концов и опрессовываем.
  • Изолируем гильзу изолентой или термоусадкой.

Обратите внимание, что при сильном обжиме внутри гильзы паяный слой на медной жиле может разрушится, поэтому правильно подбирайте размер гильзы и матрицу, которой будете обжимать кабель.

Преимуществом данного способа является то, что можно зашивать такой сжим под штукатурку, не боясь, что соединение будет гореть. Однако для выполнения процесса потребуется пресс, который стоит немалых денег.

Возможно у вас есть свои оригинальные идеи и лайфхаки по соединению медных и алюминиевых проводов (главное, чтобы способы не противоречили ПУЭ) — поделитесь ими в комментариях!

Читайте также:  Причины срабатывания узо

Cоединение алюминиевых и медных проводов между собой

Современная электрическая разводка в квартире или доме выполняется только медными проводами так гласит ПУЭ. Но в старых домах проводку делали чаще всего алюминиевым проводом и возникает ситуация, при которой необходимо соединить 2 провода из разного материала. И в этой статье вы узнаете, как соединить медный и алюминиевый провод разными способами.

Способы соединения медных и алюминиевых проводов

Можно ли скручивать медный провод с алюминиевым

Начнем с того, что можно ли соединять алюминиевые провода с медными, и не приведёт такое соединение к пожару? Ответ да, можно. Но давайте сперва ознакомимся с этими материалами.

Если задаться вопросом какая проводка лучше, медная или алюминиевая, то выбор конечно за медной. Это выходит из технической характеристики меди, сечение алюминиевого провода в тех же условиях приходится брать больше. Есть и минусы, медь дороже. Отличить медный провод от алюминиевого легче по цвету, медь имеет красноватый оттенок, алюминий — серый, белый.

Посмотрев на электротехнические показатели металлов, отпадает вопрос в том, что лучше проводит ток. Вот некоторые сведения:

  • Удельное сопротивление: медь – 0,017 Ом·мм²/м, алюминий – 0,028 Ом·мм²/м.
  • Теплоёмкость: меди — 0,385 Дж/гК, алюминия – 0,9 Дж/гК.
  • Упругость материала: меди – 0,8%, алюминия – 0,6%.

Так почему нельзя скручивать медные и алюминиевые провода, ведь скрутка, особенно при небольшом сечении, является самым дешёвым вариантом в плане как средств, так и времени? Все дело в том что, эти материалы при соединении создают гальваническую пару.

Гальваническая пара — 2 металла разного рода, соединение которых между собой приведёт к повышенной коррозии. Именно такой гальванической парой являются медь и алюминий. Электрохимические потенциалы двух металлов слишком разные, поэтому скорая коррозия увеличит сопротивление в месте соединения и последует его нагрев. Более подробно о совместимости металлов указано в ГОСТ 9.005-72. Ниже привожу таблицу с некоторыми данными по металлам:

Гальваническая совместимость мелталов

Добиться качественного контакта двух проводников можно разными способами (пайкой, применением простой клеммной колодки, более дорогих клемм WAGO или обыкновенного болта с гайкой).

Соединение проводов

Соединение алюминиевых и медных проводов между собой требует технологических решений, простой скрутки здесь недостаточно.

Способы соединения проводников с разными электрохимическими потенциалами:

  • Посредством пайки. Но не простой пайки.
  • С применением простых клеммников или дорогостоящих WAGO. Здесь экономить не стоит и если стоит вопрос, как правильно соединить медный и алюминиевый провода, то лучше взять WAGO. Преимущества данного производителя будут описаны далее.
  • Используя болтовое соединение, у которого масса преимуществ: дешевизна, простота и возможность работы с проводами большого сечения.
  • Опрессовкой гильзами. Требуется наличие специализированного инструмента.

Зажимы WAGO для стыковки алюминия и меди весьма популярны, так как их очень удобно использовать:

  1. Щелчком отвести прижимные пластины в сторону.
  2. Вставить в отверстия провода.
  3. Поставить пластины на свои места, зажать.

Клемы WAGO для соединения медного провода с алюминиевым отличное решение

Но сейчас WAGO заставляет усомниться в своей репутации. По многочисленным отзывам, пружинящий контакт слабеет, что приводит к подгоранию клеммника и его скорой замене.

Скрутка проводов

Ранее упоминалась скрутка алюминиевого и медного провода как очень ненадёжный способ соединения, но иногда это единственная возможность быстрого восстановления энергоснабжения.

Пара советов перед выполнением скрутки:

  • Перед скруткой медный провод следует хорошо залудить.
  • Величина скрутки должна быть не менее 5 витков.
  • После работы, место соединения надо защитить несколькими слоями изолирующей ленты или термоусадочной трубкой.

Пайка меди к клемнику

Можно спаять медь и алюминий между собой. Если с медью все понятно, то для пайки алюминия нужен специальный флюс. Некоторые электрики просто припаивают медный провод к клеммнику.

Флюс для алюминия

Клеммники

Перечень инструмента и расходных материалов электрика включает в себя клеммные колодки. Клеммники – медные или из латуни покрытые слоем никеля, рассчитанные под провода определённого сечения и покрытые слоем изолирующего пластика. Фиксацию проводов обеспечивают 2 небольших винта.

Соединяя клеммниками медь и алюминий следует правильно зажать винты-фиксаторы. Если их перетянуть, то можно повредить алюминиевые жилы, что не очень хорошо отразится на дальнейшей эксплуатации электропроводки. Поэтому необходимо найти золотую середину: затянуть не слишком туго, но добиться качественного контакта.

Болтовое соединение

Если под рукой нет клеммника, паяльника или WAGO, а сечение проводов достаточно большое, то добиться качественного можно обыкновенным болтом.

Для соединения двух проводов потребуется: болт, гайка, 3 шайбы. Последовательность действий:

  1. На концах проводов сделать кольца, такого же диаметра, как и болт. Для удобства лучше использовать круглогубцы.
  2. Одеть кольца на болт в таком порядке, чтобы они оказались между тремя шайбами.
  3. Затянуть гайку и проверить качество соединения.
  4. Нанести несколько слоёв изолирующей ленты.

Болтовое соединения алюминия и меди

Соединение «орешек»

«Орех» — это ещё одна разновидность клеммной колодки, чаще всего используемая для ответвления проводов большого сечения. Представляет собой 2 медных пластины, уложенных в пластиковый корпус.

Читайте также:  Мощность трехфазного двигателя

Между пластинами помещают медный и алюминиевый провод, а также провод ответвления. Но использовать «орех» можно просто как соединительный элемент. После укладки проводников пластины стягиваются болтами. В качестве изоляции поверх всей конструкции одевается пластиковый корпус, состоящий из двух половин, для крепления которых используют стандартные винты.

Соединение «орех» подходит для всех видов уличных соединений и ответвлений

Опрессовка

Для этого метода вам потребуются специальные опрессовочные клещи и гильзы. Принцип соединения проводов гильзой очень прост: с одной стороны в гильзу вставляют алюминиевый провод, с другой медный, и обжимают с обеих сторон гильзу клещами. Существуют гильзы для проводов с большим сечением – от 16 мм 2 и до 300 мм 2 , но в этом случае потребуется специальный гидравлический пресс. Единственный недостаток опрессовки – высокая стоимость инструмента.

Специальная гильза для соединения алюминия и меди

Смазка

Для улучшения качества контакта можно использовать специальную смазку или пасту. Обычно это — кварцевазелиновая паста. Обычно ее используют для улучшения соединения именно алюминиевых проводов.

Но такую пасту можно применять при всех видах соединений (резьбовом, с помощью клеммников, опрессовкой), особенно, если соединение происходит на улице. Тогда на контакт воздействуют дополнительные факторы, существенно снижающие долговечность соединения. Хотя и применение смазки без изоляции вызывает сомнения.

Исходя из всего вышесказанного подбирайте подходящий для вас способ в зависимости от места соединения (улица, дом) и материальных возможностей.

2 Comments on “Cоединение алюминиевых и медных проводов между собой”

Соединять алюминий с медью 222 или 221 серией ВАГО, это самый тупой совет. Эти клеммы только для меди. Или вы настолько противник этих клемм, что советуете такое. А потом кричать, «аааа, они говно»

Купили дом, прожили в нем 25 лет и только сейчас начались некоторые проблемы. В некоторых комнатах видно был ремонт и проводку сделали медным проводом, а основная из алюминиевого. В коробках на кухню и ванну подгорели скрутки надо полагать из-за повышенной нагрузки. Всё таки этот процесс не быстрый.

Борьба с гальванической коррозией или технологии присоединения алюминия к меди

Медь и алюминий — два металла, наиболее часто используемые при изготовлении токопроводящих жил в кабельно-проводниковой продукции. Алюминий, в силу небольшой стоимости (порядка трех-четырех раз ниже стоимости меди) получил широкое распространение в производстве силовых кабелей. Однако этот металл обладает рядом особенностей и недостатков, оказывающих существенное влияние на качество и надежность электрического соединения. По своей электропроводимости алюминий значительно уступает меди, серебру и золоту, поэтому алюминиевая кабельная жила в сравнении с медной обладает более слабой способностью выдерживать длительные токовые нагрузки, что приходится компенсировать увеличением ее сечения. К недостаткам алюминия можно отнести его быструю окисляемость на открытом воздухе, в результате чего на поверхности проводника образуется тугоплавкая (с температурой плавления около 2000°С) окисная плёнка, обладающая высоким сопротивлением и плохо проводящая электрический ток.

Помимо этого в энергетике существует проблема подключения кабелей с алюминиевыми жилами к медным шинам электрических шкафов и медных устройств. Это связано с разными электрохимическими потенциалами меди и алюминия, которые, в свою очередь, под воздействием влажной агрессивной внешней среды образуют гальваническую пару. В результате электрокоррозии ухудшается качество контакта, как следствие, происходит нагрев места соединения и потеря электроэнергии. По этой причине контактные соединения Al и Cu необходимо защищать от проникновения влаги специальными пастами или наносить на них дополнительное покрытие (как правило — олово) для избегания прямого контакта двух разнородных металлов.

  • Наиболее грамотным и профессиональным является монтаж с использованием биметаллических алюмомедных наконечников, контактная часть лопатки которых изготавливается из электротехнической меди, а хвостовик — из алюминия. Среди всех возможных модификаций алюмомедных наконечников наиболее надежными являются наконечники, изготовленные по технологии сварки трением
  • Применение дополнительной прокладки в виде оцинкованной стальной шайбы уменьшает вероятность образования гальванической пары Al-Cu. Однако, использование стали с ее низкой электропроводимостью негативно сказывается на качестве контакта
  • Абсолютно недопустимым, но, к сожалению, иногда используемым способом является прямое подключение алюминиевого наконечника к медной шине Однако помимо вышеупомянутых допустимых и недопустимых способов присоединения алюминиевых наконечников к электрическим аппаратам с медными шинами существует еще один экономный, практичный и профессионально грамотный метод
  • Для обеспечения безопасного и долговечного подключения алюминиевых наконечников к медным шинам, во избежание прямого гальванического контакта, а также снижения себестоимости конструкции рекомендовано использование специальных алюмомедных шайб ШАМ производства электротехнического завода КВТ в качестве биметаллической прокладки между медной шиной и контактной лопаткой алюминиевого наконечника.

Использование данного продукта позволяет:

  1. Предотвратить гальваническую коррозию
  2. Полностью ликвидировать потери электроэнергии, возникающие при протекании процесса электротехнической коррозии между алюминием и медью
  3. Избежать перегревания места соединения
  4. Обеспечить быстрый и удобный монтаж за счет несложной конструкции
  5. Охватить несколько типоразмеров как алюминиевых, так и медных наконечников и шин
  6. Найти достойную и экономически выгодную альтернативу алюмомедным наконечникам