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.
Cu2++2e = Cu | E = 0,34B
Al3++3e = Al | E = -1,66B
На практике существуют следующие варианты присоединения алюминиевого наконечника к медной шине:
- 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 монтаж с применением алюмомедной шайбы ШАМ (КВТ)
- 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:
- Предотвратить гальваническую коррозию
- Полностью ликвидировать потери электроэнергии, возникающие при протекании процесса электротехнической коррозии между алюминием и медью
- Избежать перегревания места соединения
- Обеспечить быстрый и удобный монтаж за счет несложной конструкции
- Охватить несколько типоразмеров как алюминиевых, так и медных наконечников и шин
- Найти достойную и экономически выгодную альтернативу алюмомедным наконечникам
Как соединять медные и алюминиевые провода
Для электропроводки в квартире в настоящее время господствует повсеместное применение медных проводов. Сегодня можно встретить алюминиевую электропроводку только в тех местах, где нет выбора кабельной продукции или в условиях дефицита бюджета. Ведь еще каких-то 10-15 лет назад все новые дома сдавались с алюминиевыми проводами и медь использовали только прагматичные состоятельные люди и, разве что, эстеты. Во время самостоятельного ремонта квартиры, в доме старого жилого фонда у вас может появиться задача правильного соединения медных и алюминиевых проводов.
Что же особенного в соединении медных и алюминиевых проводников между собой? И какие подводные камни могут встретиться на этом пути? Казалось бы, что за проблема? Соединять как обычно и не забивать себе голову. Однако, с такими соединениями все не так просто. Все правила категорически ЗАПРЕЩАЮТ непосредственный контакт медных и алюминиевых проводов.
Почему нельзя обычным способом соединять медь и алюминий
Проблема кроется в свойствах этих металлов. Алюминий является более активным металлом нежели медь. В результате чего на поверхности алюминия в нормальных условиях в быстрое время образуется оксидная пленка. Эта пленка имеет худшие электопроводные свойства в отличие от чистого алюминия. В связи с этим, электрический контакт становится хуже, по сравнению с медью, оксидная пленка на которой практически не сказывается на качестве контакта. Проявляется явление электрохимической несовместимости металлов.
Получается что при соединении медных и алюминиевых проводов, электрический контакт происходит между их оксидными пленками. Контакт получается некачественный, который будет нагреваться со всеми вытекающими последствиями. При попадании влаги начинается процесс электролиза, который разрушает контакт и превращает соединение в потенциальный источник пожара. При таком контакте первым разрушается алюминий, при ежедневном нагреве и остывании появляются трещины и раковины, под воздействием влаги соединение покрывается окислами, солями, изоляция также начинает разрушаться, образуются токопроводящая копоть и со временем контакт нарушается или приводит к пожару. Сухой контакт будет разрушаться медленно, годами, а при попадании влаги, может произойти авария за считанные недели даже при незначительных токах.
В истории были прецеденты, когда медно-алюминивые соединения спокойно исправно служили свою службу, но такие примеры скорее исключения, чем правило. Такое возможно при парниковых условиях эксплуатации и незначительных токах.
Как правильно соединять медные и алюминиевые проводники
Что же делать когда соединять разнородные металлы действительно нужно? Остается только два пути: соединять через другой металл или устранять образование разрушающей оксидной пленки. В первом случае используются самые различные соединители:
- клеммные колодки без непосредственного соприкосновения разнородных проводников,
- защитный слой из третьего металла
- шайбы
- специальные наконечники.
Для соединения меди и алюминия используются специальные пасты, которые и защищают контакт от окисления и попадания влаги, препятствуют последующему разрушению контакта.
Если для дружбы этих двух металлов нужен третий, то можно один из них залудить. Например луженый медный многожильный провод прекрасно выполнит поставленную задачу при соединении с одножильным алюминиевым.
Для конкретной задачи подключения к алюминиевому стояку в подъездном щитке используются ответвительные зажимы (сжимы) с проколами или без, так называемые «орешки». В них есть промежуточная пластина исключающая непосредственный контакт. Есть экземпляры как с пастой, так и без нее. Для более бытовых задач можно использовать клеммные колодки с перегородками или разными гнездами для проводников из меди и алюминия. Можно даже использовать обычное болтовое соединение, главное не забыть проложить между медным и алюминиевым проводом шайбу, оцинкованную или из нержавейки.
Удачно сочетают в себе нужные нам свойства — клеммы Wago. У них отдельные зажимы для каждого провода и специальные пасты для соединения с алюминиевыми проводами. Такие клеммы Wago отличаются от чисто медных клемм цветом — они серо-черные. Для применения в домашних условиях, при ремонте старой электропроводки, рекомендуем вам присмотреться именно к ним.
Если все же придется решать задачу соединения медного и алюминиевого проводов, ни в коем случае не заделывайте на глухо место соединения, например, в стену. Оставляйте такой контакт под присмотром или обеспечьте доступ для профилактического подтягивания контакта или аварийного ремонта, иначе придется ломать стену и переклеивать обои.
Соединение алюминиевого и медного проводов при устройстве новой или ремонте старой электропроводки дело хлопотное и очень ответственное. Соблюдая нехитрые правила можно с блеском решить поставленную задачу.