Электрохимическая коррозия

В современном жилищном строительстве, при устройстве внутридомовой проводки, алюминий не используется. Согласно нормам ПУЭ, он заменён на провода с медными жилами. Это обеспечивает большую устойчивость к пиковым нагрузкам, и продлевает срок безаварийной службы домовой электросети.

Правильное соединение медных и алюминиевых проводов между собой

Однако, в недалёком прошлом, в строительстве широко использовались алюминиевые провода. В результате, в большинстве жилых зданий, строившихся вплоть до 90-х годов, внутридомовая проводка алюминиевая – менее дорогая, но и менее долговечная. При необходимости частичной замены линий бытовой электросети, или при прокладке ответвлений от неё, возникает необходимость в соединении алюминиевых проводов с медными.

Казалось бы, что в этом сложного? Чтобы сделать простую скрутку двух токопроводящих жил, не нужно иметь глубоких познаний в электромонтажном деле. Но, соединение медной и алюминиевой проводки напрямую запрещено правилами монтажа электрооборудования. Связано это с таким явлением, как электрохимическая коррозия металлов.

Правильное соединение медных и алюминиевых проводов между собой

Этот процесс свойственен для всех без исключения металлов, даже так называемых «благородных». Только протекает он в них с различной интенсивностью – одни покрываются разрушающим коррозийным налётом довольно быстро, а другие лишь с течением длительного времени. Но при определённых условиях, процесс электрохимической коррозии может многократно увеличиваться.

Один из примеров этого – прямое соединение медного и алюминиевого провода. Имея различные электролитические потенциалы, связанные с разным показателем токопроводности, они выступают катализаторами коррозийных процессов, относительно друг друга. В результате эксплуатации такой биметаллической электропроводки, в местах стыков разных жил будут проистекать разрушительные химические реакции.

Допустимо соединять меж собой металлические проводники, электрохимический потенциал на месте стыковки не превышает 0,6 милливатта. Тогда на месте соединения не будет быстро образовываться коррозия, и ухудшаться показатель токопроводности. Чем ниже этот показатель, чем более совместимы между собой проводники.

В таблице показан электрохимический потенциал, при соединении проводов из различных металлов и сплавов. Курсором выделены варианты соединений, недопустимые из-за высокой вероятности возникновения коррозийных повреждений.

Металл проводникаМедь и её сплавыСвинец и оловоАлю- минийДюралю- минийСталь обычнаяСталь нержавеющаяОцинков- каХромиро- ванное покрытие
Медь, её сплавы0,250,650,350,450,10,850,2
Свинец и олово0,250,40,10,20,150,60,05
Алюми- ний0,650,40,30,20,550,20,45
Дюралю- миний0,350,10,30,10,250,50,15
Сталь обычная0,450,20,20,10,350,40,25
Нержаве- ющая0,10,150,550,250,350,750,1
Оцинков- ка0,850,60,20,50,40,750,45
Хром0,20,050,450,150,250,10,65

Как видим из таблицы, алюминий с медью даёт при стыковке показатель потенциала в 0,65мВ, что недопустимо правилами ПУЭ. Соединение меди с алюминием покроется слоем налёта, увеличивающего сопротивление непосредственно на стыке. В результате, проводка в этом месте начинает перегреваться, оплётка плавится, что чревато самыми негативными последствиями – коротким замыканием и возникновением пожара. Во избежание подобного, нельзя скручивать напрямую медь с алюминием. При возникновении необходимости такой стыковки, следует воспользоваться одним из приведённых ниже способов, и соединить провода с жилами из разных металлов.

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.

Первый подход фактически рекомендуется ПУЭ, 7-е издание которых пунктом 2.1.21 требует применения дополнительной опрессовки, сварки или пайки соединяемых жил.

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.

Правила соединения медных проводов с алюминиевым

Существуют безопасные способы соединения медных и алюминиевых проводов:

WAGO

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

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.

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.

болтовое соединение медного и алюминиевого проводов

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

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.

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

Клеммная колодка

Достаточно удобный способ, как соединить алюминиевый провод с медным – применить для этого клеммную колодку. Данное приспособление представляет собой обойму из полимерного изолирующего материала. Внутри неё располагается несколько контактов-клемм, имеющих выходы с разных сторон корпуса.

Правильное соединение медных и алюминиевых проводов между собой

Для соединения проводов, их концы зачищаются, и вставляются в противоположные выходы одной клеммы. В ней они фиксируются зажимными болтами, расположенными на каждом из выходов. Поэтому, для соединения зачищенных концов проводов понадобится лишь отвёртка.

Колодка легко разрезается поперёк ножом или ножницами, в зависимости от того, какое количество проводов нужно соединить промеж собой. Каждая клемма имеет сквозной проход. Поэтому, при фиксации проводов, не следует вставлять их чересчур глубоко, чтобы не допустить непосредственного контакта меди и алюминия.

Для предотвращения попадания внутрь клемм влаги, или случайного механического повреждения, колодки устанавливаются внутри защитных распредкоробок. Обойтись без неё можно, если приобрести комплексный вариант – клеммную коробку, внутри которой смонтирована уже готовая к использованию колодка.

Как правильно сделать скрутку

Правильное соединение медных и алюминиевых проводов между собой

Как уже сказано выше, прямая скрутка алюминиевых проводов с медными недопустима. Однако, в ряде ситуаций, иного выхода не остаётся из-за отсутствия под рукой специальных соединительных устройств. Также подобный способ имеет ряд преимуществ:

  • Не требует использования специальных инструментов.
  • Быстр и удобен.
  • Даёт возможность оперативно стыковать провода в домашних условиях.

Соединять алюминиевые провода с медными методом скрутки допускается в качестве временной меры, пока не будут приобретены специальные зажимные приспособления. Для более или менее длительного использования скрутки потребуется соблюсти ряд обязательных условий:

  • Соединение производится методом взаимной скрутки двух зачищенных концов. Не разрешается простая обмотка одной жилы вокруг другой, прямой.
  • Зачищенный конец медного провода следует облудить, чтобы снизить показатель электрохимического потенциала. Для этого применяют оловянный припой.
  • После произведения скрутки, оголённые части жил покрываются влагоотталкивающим покрытием, например, лаком или силиконовой пастой.
  • Имеет значение и количество витков скрутки – чем тоньше соединяемые жилы, тем их должно быть больше. Так, для проводки d = 1 мм, минимальное число витков не должно быть меньше пяти.
  • Поверх скрутки, для её надёжной фиксации, надеваются специальные пластиковые конусообразные наконечники с пружиной внутри.

Самозажимные клеммы

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

соединение медного и алюминиевого проводов с помощью клеммника

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.

смазка для соединения меди и алюминия

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:

Резьбовая фиксация

Надёжным, хотя и несколько громоздким способом соединения медной и алюминиевой проводки является резьбовое соединение, в этом случае жилы зажимаются гайкой на резьбовой основе. Для того чтобы избежать прямого контакта, между оголёнными концами жил прокладывается шайба.

Достоинства этого метода соединения в простоте и универсальности. Таким способом можно соединить несколько электропроводов различного сечения. Но в тоже время этот вид соединения достаточно громоздок, кроме того его очень неудобно изолировать. Но, в тоже время, эта разновидность соединения требует только болта и гайки.

В первую очередь производится подготовка концов провода. Снимается изоляция на расстоянии 1–1.5 см от среза, после чего из оголённых жил делаются кольца диаметром чуть больше чем диаметр болта или заклёпки. Этими кольцами провод одевается на заклёпку или резьбовую часть болта. Между алюминиевым и медным кабелем прокладывается пружинная шайба, это необходимо для того чтобы между этими металлами не было прямого контакта. После чего соединение фиксируется затягиванием гайки или заклепочником.

Стоит отметить, что этот вариант подходит для сращивания проводов достаточной длины, при экономии длины, что часто встречается при подключении осветительного электрооборудования к коротким концам алюминиевого провода, как это часто бывает в старых квартирах, лучше использовать клеммные коробки.Резьбовое соединение

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 мм2 и до 300 мм2, но в этом случае потребуется специальный гидравлический пресс. Единственный недостаток опрессовки – высокая стоимость инструмента.гильза для опрессовки алюминия и меди

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.

кварцевазелиновая паста

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.

Заклепки

Заклепки используются для обустройства неразъемного соединения, которое обладает теми же преимуществами, что и резьбовое, но не предполагает разборку и повторную сборку без разрушения заклепки и требует специального инструмента – соединителя.

Сегодня метод чаще используют для соединения тонкостенных элементов при формировании перегородок и интерьера разных помещений. Электрики выбирают заклепки из-за их низкой стоимости, прочности и простоты монтажа.Какими способами соединяют алюминиевый и медный провода. Как правильно соединять алюминиевые провода с медными в электропроводке
Заклепки

Принцип монтажа электросоединения прост: происходит втягивание и обрезание металлического стержня, продетого через трубчатую заклепку со шляпкой. У стержня предусмотрено утолщение – он расширяет заклепку, когда проходит через трубку. Фиксаторы бывают разной длины и размера.

Перед соединением проводов их нужно подготовить таким же способом, как и в случае с резьбовой связкой. Диаметры колечек должны быть слегка больше диаметров заклепок – оптимальный равен 4 мм. На заклепку сперва надевают алюминиевую жилу, потом пружинную шайбу, дальше медный проводник и вторую шайбу. Стальной стержень продевается в электроустановку и инструмент зажимает до щелчка (так обрезаются стальные излишки). Все готово.

Соединения, как резьбовые, так и неразъемные характеризуются надежностью. Этот методы используется для сращивания, к примеру, поврежденной при ремонтных работах алюминиевой проводки. Обязательно нужно обустроить изоляцию оголенных участков.

Паяльник

Пайка проводов, состоящих из разных металлов – вполне реализуемое решение, если учитывать определенные правила работы. Медь не вызывает трудностей при спаивании, чего не скажешь об алюминии. На его поверхности образуется амальгама, которая характеризуется сильной химической стойкостью – она не обеспечивает припою должной адгезии.Какими способами соединяют алюминиевый и медный провода. Как правильно соединять алюминиевые провода с медными в электропроводке
Спаянные провода

Для работы с двумя разнородными металлами проводов придется подготовить раствор медного купороса, батарейку типа «Крона» и отрезок медной проволоки. На алюминиевой жиле аккуратно зачищается будущее место пайки. Потом на это место наносится раствор медного купороса.

Медную проводку соединяют с положительным полюсом батареи «Крона» и погружают в раствор купороса. К отрицательному полюсу подключается алюминиевый проводник. Через некоторое время на алюминии отложится медный слой – на него припой цепляется без проблем.

Неразъемное соединение алюминиевых проводов с медными

Неразъемное соединение проводов обладает всеми преимуществами резьбового, за исключением возможности разборки и повторной сборки соединения без разрушения заклепки и необходимость наличия специального инструмента для выполнения заклепки – заклепочника. Сегодня заклепки широко используются для неразъемного соединения тонкостенных деталей конструкций при создании перегородок и интерьера в любых помещениях. Скорость, прочность, низкая цена и простота выполнения операции по заклепке – вот главное достоинство данного вида неразъемного соединения.

Принцип работы заклепочника простой, втягивание и отрезание стального стержня, продетого через трубчатую алюминиевую заклепку со шляпкой. Стержень имеет утолщение и когда втягивается в трубку заклепки, расширяет ее. Заклепки бывают разных длин и диаметров, так что есть возможность подобрать любую.

Для того, чтобы соединить проводники заклепкой, нужно их подготовить так же, как и для резьбового соединения. Диаметры колечек должны быть чуть больше диаметра заклепки. Оптимальный диаметр заклепки это 4 мм. На заклепку одевают сначала алюминиевый проводник, затем пружинную шайбу, далее медный и плоскую шайбу. Вставляют стальной стержень в заклепочник и сжимают его ручки до щелчка (это происходит обрезка излишков стального стержня). Соединение готово.

Надежность резьбового и неразъемного соединения заклепкой достаточно высокая. Такой способ соединения можно успешно применять для сращивания, например, поврежденных при ремонтных работах в стене алюминиевых проводников дополнительной вставкой. Только нужно позаботиться о хорошей изоляции оголенных участков соединений.

С другими видами и способами соединения проводов вы можете ознакомиться на странице «Как правильно соединять электрические провода».

Таблица электрохимических потенциалов (мВ) возникающих между соединенными проводниками

МеталлМедь, ее сплавыСвинц-ол. припойАлюминийДюралюминийСтальНерж. стальЦинк покрытиеХром покрытиеСереброУглерод (графит)Золото Платина
Медь, ее сплавы0,000,250,650,350,450,100,850,200,250,350,40
Свинцово-ол. припой0,250,000,400,100,200,150,600,050,500,600,65
Алюминий0,650,400,000,300,200,550,200,450,901,001,05
Дюралюминий0,350,100,300,000,100,250,500,150,600,700,75
Сталь мягкая0,450,200,200,100,000,350,400,250,700,800,85
Нерж. сталь0,100,150,550,250,350,000,750,100,350,450,50
Цинк покрытие0,850,600,200,500,400,750,000,651,101,201,25
Хром покрытие0,200,050,450,150,250,100,650,000,450,550,60
Серебро0,250,500,900,600,700,351,100,450,000,100,15
Углерод (графит)0,350,601,000,700,800,451,200,550,100,000,05
Золото Платина0,400,651,050,750,850,501,250,600,150,050,00

Согласно требованиям стандарта допускается механическое соединение между собой материалов, электрохимический потенциал (напряжение) между которыми не превышает 0,6 мВ. Как видно из таблицы, надежность контакта при соединении меди с нержавеющей сталью (потенциал 0,1 мВ) будет гораздо выше, чем с серебром (0,25 мВ) или золотом (0,4 мВ)!

А если медный провод покрыть оловянно-свинцовым припоем, то можно его смело соединять любым механическим способом с алюминиевым! Ведь тогда электрохимический потенциал, как видно из таблицы, составит всего 0,4 мВ.

Особенности соединения жил на улице

При монтаже кабельной линии по улице все элементы соединения подвержены воздействию внешних негативных факторов, таких как снег, обледенение, дождь и т. д. Поэтому для выполнения таких работ необходима только герметично закрывающаяся конструкция, устойчивая к ультрафиолетовым лучам и низким температурам. Осуществляя подключения на столбе, крыше и в другом открытом месте чаще всего применяются прокалывающие зажимы. Возможно вам будет интересно более подробно узнать, как соединить СИП с медным кабелем на улице, т.к. в этом случае как раз происходит соединение алюминия и меди на открытом воздухе.

В помещениях при прокладке кабеля в стене под штукатуркой кабель укладывается в штробе цельным, и любое соединение даже однородных металлов нежелательно. Всё подключения в розетке или распределительной коробке выполняются любым вышеописанным способом, подходящим для каждой индивидуальной ситуации.

Заключение

Медные и алюминиевые провода допустимо соединять при выполнении несложных правил.

Соединение в домашних условиях осуществляется с помощью подручных средств или простых покупных компонентов.

Выбор конкретного способа соединения зависит от места монтажа, предпочтений электрика и наличия расходных материалов.

Источники:

  • https://vodatyt.ru/elektrika/soedinit-med-s-alyuminiem.html
  • https://zen.yandex.com/media/asutpp.ru/kak-pravilno-soedinit-aliuminievuiu-i-mednuiu-provodku-5d71276bb5e99200adafecf0?from=feed&rid=568617241.471.1571523910397.26965&integration=site_desktop&place=layout
  • https://rusenergetics.ru/provoda-i-kabeli/kak-soedinit-medniy-i-alyuminieviy
  • https://domashnysvet.ru/elektroprovodka/coedinenie-alyuminievyx-i-mednyx-provodov
  • https://YaElectrik.ru/elektroprovodka/kak-soedinit-mednyj-i-alyuminievyj-provod
  • https://ProFazu.ru/provodka/montazh/kak-soedinit-alyuminievyj-i-mednyj-provod.html
  • https://YDoma.info/ehlektrotekhnika/vybor-podgotovka-montazh-provoda/electricity-soedinenie-alyuminievyh-provodov.html
  • https://samelectrik.ru/kak-soedinit-alyuminievyj-provod-s-mednym.html