To, že v elektrotechnice nelze přímo propojit měděné a hliníkové kabely, není tajemstvím ani pro mnoho obyčejných lidí, kteří s elektrikou nemají nic společného. Ze strany stejných obyvatel je často kladena otázka profesionálním elektrikářům: “Proč?”.
Je možné spojit hliníkové dráty s mědí
Podle pozorování elektrikářů má takový kontakt sníženou životnost, ale na otázku, proč není možné připojit měděné a hliníkové dráty, dávají různí odborníci různé odpovědi.
Rozdílný koeficient tepelné roztažnosti
Při průchodu elektrického proudu se přechod zahřívá. V tomto případě se tvar a rozměry vodičů mění různými způsoby, což vede k oslabení kontaktu a dalšímu zahřívání. Během provozu se mnohokrát opakuje cyklus ohřevu a chlazení, díky čemuž spojení slábne a objevují se jiskry, které dokončují destrukci vodičů.
Přes veškerou „vědeckou“ povahu tohoto vysvětlení neobstojí ve zkoušce faktů. Stačí se na to podívat koeficient tepelné roztažnosti nejběžnější kovy:
- měď – 16,6*10-6m/(m*°С);
- hliník – 22,2*10-6m/(m*°C);
- ocel – 10,8*10-6m/(m*°C).
Podle tohoto seznamu by měl být nejnespolehlivější kontakt v páru ocel-hliník, ale v praxi taková spojení, například ve svorkovnicích, slouží dobře po mnoho let a poskytují vysoce kvalitní drátové spojení. I bez znalosti tohoto parametru je jasné, že to není důvod, protože aby se zabránilo zničení kontaktu, stačilo by pravidelně utahovat spojovací šrouby.
| Informace! Problém skutečně nastává při spojování dvou hliníkových vodičů, které je nutné přitlačovat, dokud není dosaženo meze tažnosti kovu. |
oxidový film
Na povrchu hliníkových vodičů se vytváří oxidový film, který zhoršuje kontakt a přispívá k zahřívání přechodu. V důsledku toho dochází k jeho zahřívání s následným zvýšením přechodového odporu a zvýšením teploty. V tomto případě se kontakt zhoršuje a teplota stoupá až do zničení vodičů.
Na povrchu vodičů se skutečně vytvoří oxidový film, který však nebrání spojení dvou hliníkových vodičů. I když předpokládáme, že důvodem je oxidace povrchu měděných vodičů, pak tato fólie nezničí kontakt těchto vodičů. Proto je tento důvod irelevantní pro to, proč by se měď a hliník neměly kombinovat v elektrických rozvodech.
Elektrochemická koroze
Jak je známo ze školního kurzu fyziky, dva různé kovy v roztoku elektrolytu tvoří „galvanický pár“. V tomto případě se na tomto páru vodičů objeví EMF a při průchodu elektrického proudu se objeví elektrochemická koroze. Tento efekt je pro povrch kovů destruktivní a je to právě on, kdo je důvodem, proč není možné spojovat měděné a hliníkové vodiče.
| Informace! Nejvyšší EMF se objeví, když jsou měděné a zinkové elektrody umístěny v roztoku kyseliny sírové. Přesně takovou konstrukci měly první zdroje stejnosměrného proudu. |
MCCStroy.
Každý elektrikář ví, že měděné a hliníkové vodiče nelze připojit přímo. Ale běžní lidé, daleko od elektrotechniky, často dělají takovou chybu, když opravují elektrické rozvody svépomocí. A často to končí nepříjemnými následky:
- v domácí elektrické síti není žádné napětí;
- dojde k požáru elektrického proudu.
Proč nelze hliníkové a měděné dráty spojit dohromady?
1. Na povrchu hliníku se tvoří oxidový film, který je špatným vodičem proudu. Vysoký odpor vede k zahřívání spoje, což může způsobit vznícení.
2. Tyto kovy mají různé koeficienty tepelné roztažnosti. Když dráty protékají velké množství proudu, zahřívají se a roztahují se v různé míře. Po odpojení zátěže se proud zastaví, vodiče se ochladí a zúží. Sekvence roztahování a smršťování vede ke zhoršení spojení drátu. V souladu s tím se jeho elektrický odpor zvyšuje a v důsledku toho opět dochází k zahřívání. V některých případech vznikne elektrický oblouk, který zničí spojení a způsobí vznícení izolace vodiče.
3. Měď a hliník tvoří “galvanický pár”, který také způsobuje zahřívání kontaktu.
Nejhorší možností je zkroutit měděné a hliníkové dráty dohromady. Tímto způsobem je nežádoucí spojovat i vodiče s jádry ze stejného kovu (měď nebo hliník). Pokud jsou měď a hliník stočeny dohromady, pak by se v blízké budoucnosti měly očekávat problémy s elektrickým vedením.
Použití šroubových a pružinových svorek umožňuje kompenzovat vliv tepelné roztažnosti kovů. Těsný kontakt zajišťuje šroub nebo pružinová deska. Ale u šroubovacích svorek je třeba počítat s „tekutostí“ kovů. Zejména postačuje tvárný hliník. Proto taková spojení vyžadují ověření alespoň jednou ročně. Utáhněte šroub podle potřeby, aby byl kontakt s drátem bezpečný.
Pokud jde o pružinové svorkovnice (například WAGO), pro připojení měděných a hliníkových vodičů by se měly používat pouze ty, které mají uvnitř speciální vodivou pastu. Zabraňuje tvorbě oxidu na povrchu hliníku. Opakovaně použitelné pružinové svorkovnice nejsou pro tento účel vhodné.
O “galvanickém páru” můžeme říci následující. Kontakt spustí proces známý jako elektrolýza. Kovy vyměňují ionty, což vede ke vzniku skořápek a dutin na povrchu drátů. Kvůli nim se snižuje kvalita kontaktu. Navíc je eroze hliníku výraznější. Postupem času se přechod začne zahřívat, dokud nevznikne elektrický oblouk, izolace se vznítí.
Rychlost degradace elektrického kontaktu je také ovlivněna vlhkostí vzduchu. Čím vyšší je, tím rychleji proces probíhá.
Pokud stále musíte připojit měděné a hliníkové vodiče, musíte použít vhodné svorkovnice a připojení:
1. Maticová svorkovnice, tzv. pro svůj zaoblený tvar. Uvnitř plastového pouzdra jsou tři ocelové pláty. Prostřední odděluje měděný a hliníkový drát. Nevýhodou takového spojení jsou jeho poměrně velké rozměry, které mohou vytvářet překážku jeho použití.
2. Svorkovnice WAGO obsahující uvnitř speciální mazivo. Zabraňuje tvorbě oxidů na vodivých jádrech připojených vodičů. Tyto svorkovnice se však nedoporučují používat v silových obvodech, ale pouze v osvětlovacích vedeních.
3. Šroubové svorkovnice lze také použít pro připojení měděných a hliníkových holých vodičů. Musí však být přístupné pro kontrolu, protože časem se může šroubový kontakt uvolnit. Čas od času to musíte přitvrdit.
4. Šroubové připojení se používá v případech, kdy nejsou k dispozici speciální svorkovnice. Vezměte šroub a matici a také tři vhodné podložky. Holé prameny měděných a hliníkových drátů jsou stočeny do prstence a umístěny na šroub, oddělené podložkou. Hotové spojení by mělo být zabaleno elektrickou páskou. Jeho nevýhodou jsou značné rozměry, které někdy znesnadňují použití ve spojovacích krabicích.
793
Co je elektrochemická koroze
Hlavním důvodem, proč nemůžete připojit měď a hliník v elektrickém vedení, je zničení kovů v důsledku elektrochemické koroze. Tento proces vyžaduje přítomnost elektrolytu, ale pokud přechodem protéká elektrický proud, stačí vlhkost ve vzduchu.
K tomuto procesu dochází vždy při spojování dvou různých kovů a jeho rychlost závisí na zvolených materiálech a prostředí. V tomto případě jeden z kovů působí jako katoda a druhý anoda, a když protéká proud, kov se přenáší z jedné elektrody na druhou. Tento proces se nazývá „elektrolýza“.
Dá se použít pro elektrochemické nanášení různých povlaků, ale v elektrotechnice působí destruktivně. V spojení měď-hliník roli anody plní hliníkový drát nebo přípojnice, která se bude zhoršovat až do úplného zničení místa připojení.
Tento jev je možný i při použití jiných kovů. Například hliník je kompatibilní se zinkem, galvanizovanou ocelí a chromováním, zatímco měď nelze spojit s pozinkovaným kovem, ale je možné ji spojit s běžnou uhlíkovou ocelí. Podrobná kompatibilita kovů pro různé podmínky a možné dvojice sloučenin jsou uvedeny v GOST 9.005-72.
V některých případech dochází k elektrochemické korozi bez připojení dílů k síti. Pokud se například hliníkové plechy spojí v nádobě s vodou měděnými nýty nebo naopak, vytvoří tyto kovy galvanický pár (např. baterie) a hliník začne rychle korodovat.
| Informace! Na tomto principu je založena ochrana kotle pomocí hořčíkové anody. U dvojice hořčíku (anoda) a ocelového těla (katoda) je anoda zničena, v důsledku čehož tělo nádrže zůstává neporušené. |
Jaké problémy mohou nastat při spojování hliníku a mědi
Připojení měděných a hliníkových vodičů může způsobit vážné problémy s kabeláží. Když se tyto kovy spojí a místem kontaktu protéká elektrický proud, elektrolýza začíná přenosem atomů kovu z hliníkového vodiče na měděný vodič a čím vyšší je vlhkost vzduchu a proudová síla, tím aktivněji probíhá přenos. .
Zároveň se na povrchu hliníkového kontaktu objevují prohlubně a skořepiny, které zhoršují kontakt a urychlují destrukci dosud neporušených kontaktních bodů.
V důsledku toho se spoj začne přehřívat a izolace se zničí, což může vést ke zkratu. S probíhajícím procesem destrukce je kontakt zcela zničen a začíná jeho jiskření, které může vést až k požáru.
Měděný napájecí kabel
Měděný napájecí kabel lze použít pro jakékoli systémy, ve kterých je nutné vytvořit síť elektrických vodičů. Takové vedení je vysoce odolné vůči korozi a vede elektrický proud, což umožňuje vytvářet spolehlivé a odolné energetické systémy.
na objednávku
Ale pokud se spojí měděný kabel a hliníkový vodič, jejich oxidy mají možnost disociace, tedy rozpadu na nabité ionty. Disociace je možná díky přirozené vlhkosti, která je vždy ve vzduchu. Ionty oxidů hliníku a mědi, které jsou částicemi s různým elektrickým potenciálem, se začínají účastnit procesu toku proudu. Začíná proces známý jako „elektrolýza“.
Během elektrolýzy ionty přenášejí náboje a pohybují se samy. Ale kromě toho jsou ionty koneckonců částicemi kovových vodičů. Když se pohybují, kov je zničen, tvoří se mušle a dutiny. To platí zejména pro hliník. No, tam, kde jsou dutiny a skořepiny, už není možné mít spolehlivý elektrický kontakt. Špatný kontakt se začne zahřívat, ještě zhorší a tak dále až k požáru.
Všimněte si, že čím je okolní vzduch vlhčí, tím intenzivněji probíhají všechny výše uvedené procesy. A nerovnoměrná tepelná roztažnost a nevodivá vrstva oxidu hlinitého jsou pouze přitěžující faktory, nic víc.
Způsoby spojování měděných a hliníkových drátů
I když přímé spojení těchto vodičů může vést k nehodě, v některých situacích se tomu nelze vyhnout. V těchto případech je nutné učinit opatření k zamezení galvanického efektu a elektrochemické koroze:
Téměř každý už ví, že hliníkové rozvody jsou dědictvím minulého století a při rekonstrukci bytu se musí změnit. Jen málo lidí provádí velké opravy a zapomíná na to.
Existují však situace, kdy se oprava provádí částečně a je naléhavě nutné připojit hliníkový drát k měděnému drátu nebo je jednoduše postavit přidáním několika centimetrů jádra navíc.
Hliník a měď však nejsou galvanicky kompatibilní. Pokud je připojíte přímo, bude to něco jako mini baterie.
Při průchodu proudu takovýmto spojením dochází i při minimální vlhkosti k elektrolytické chemické reakci. Problémy se určitě dříve nebo později projeví.
Oxidace, oslabení kontaktu, jeho další ohřev s natavením izolace. Přechod ke zkratu nebo vyhoření jádra.
K čemu takový kontakt nakonec může vést, se podívejte na fotografii.
Jak provést takové spojení kompetentně a spolehlivě, aby se předešlo problémům v budoucnu.
Zde jsou některé běžné metody, které elektrikáři používají. Je pravda, že ne všechny jsou vhodné pro práci v instalačních krabicích.
Pojďme se na každý z nich podívat blíže a vybrat si ten nejspolehlivější, který nevyžaduje následnou údržbu ani revize.
Zde se pro spojení používá ocelová podložka a šroub. Jedná se o jednu z nejosvědčenějších a nejjednodušších metod. Ve skutečnosti je to velmi velká struktura.
Pro instalaci otočte konce vodičů pomocí kroužků. Dále seberte puky.
Musí mít takový průměr, aby se za nimi schovalo celé oko drátu a nemohlo se dostat do kontaktu s jiným vodičem.
Nejdůležitější je, jak prsten umístit. Musí se nosit tak, aby se při utahování matice očko neotáčelo, ale naopak vtahovalo dovnitř.
Ocelové podložky mezi vodiči z různých materiálů zabraňují oxidačním procesům. V tomto případě nezapomeňte na instalaci rytce nebo pružinové podložky.
Bez něj kontakt časem slábne.
Faktem je, že kovy, jejichž elektrochemický potenciál spojení nepřesahuje 0,6 mV, mohou být navzájem bezpečně spojeny.
Zde je tabulka takových potenciálů.
Jak vidíte, měď a zinek zde mají až 0,85 mV! Takové spojení je ještě horší než přímý kontakt mezi hliníkovými a měděnými vodiči (0,65mV). To znamená, že spojení nebude spolehlivé.
Navzdory jednoduchosti závitové montáže je však konečným výsledkem velká, nepohodlná struktura ve tvaru včelího úlu.
A ne vždy je možné celou tuto věc nacpat do mělké zásuvky. Navíc i v tak jednoduchém provedení to mnozí zvládnou podělat.
Následky vás nenechají čekat ve velmi krátké době.
Dalším způsobem je použití spojovací svorky typu ořech.
Často se používá k odbočení přívodního kabelu, který je mnohem větší než odbočka.
A zde není ani nutné přestřihnout hlavní drát. Stačí z něj odstranit vrchní vrstvu izolace. Někteří našli využití pro připojení vstupního kabelu do SIP.
To by se však nemělo dělat. Proč, přečtěte si článek níže.
Ale opět matice nejsou vhodné pro spojovací krabice. Navíc i takové klipy občas vyhoří. Zde je skutečná recenze od uživatele na jednom z fór:
Existuje řada speciálních svorek, které lze použít ke spojení mědi a hliníku.
Uvnitř těchto koncovek je antioxidační pasta.
Spory o 100% spolehlivosti takových svorek, zejména u zásuvek a nikoli osvětlovacích skupin, však dodnes neutichly. Při instalaci v omezeném prostoru může kontakt zeslabit, což nevyhnutelně povede k vyhoření.
Navíc k tomu může dojít i při zatížení nižším, než je minimum, pro které je Vago navrženo. Proč a kdy k tomu dochází?
Faktem je, že při stlačení připojených vodičů se mezi přítlačnou deskou a kontaktním bodem objeví malá mezera. Odtud všechny problémy s vytápěním.
Zde je velmi přehledné video, které tento problém bez dalšího vysvětluje.
Tato metoda má jednu podstatnou nevýhodu. Většina prodávaných podložek je velmi špatné kvality.
Některé vynalézají, a aby se zabránilo přímému kontaktu mezi mědí a hliníkem, měděné jádro je připájeno ke straně takové svorky a není vloženo dovnitř.
Je pravda, že k tomu bude muset být terminál rozebrán. Navíc spolehlivý hliníkový kontakt pod šroubem bez revize moc dlouho nevydrží.
Šrouby bude nutné dotáhnout každých šest měsíců nebo rok. Četnost revizních prací bude přímo záviset na zatížení a jeho kolísání v období maxima a minima.
Zapomeňte zatáhnout a očekávejte potíže. A pokud je všechno toto spojení skryto hluboko v zásuvce, pak tam pokaždé lézt není příliš pohodlný úkol.
Proto zůstává nejspolehlivější z dostupných metod – krimpování. Zde nebudeme uvažovat o použití specializovaných měděno-hliníkových objímek GAM, protože začínají od sekcí 16 mm2.
Pro domácí elektroinstalaci zpravidla nemusíte zvyšovat vodiče o 1,5-2,5 mm2.
Zvažte nejčastější případ, který se vyskytuje v panelových domech. Řekněme, že potřebujete napájet jednu nebo více dalších zásuvek ze stávající hliníkové zásuvky v průchozím výklenku.
Pro stavbu vezměte FLEXIBILNÍ měděný drát o průřezu 2,5 mm2. Tím se sníží mechanický dopad na hliníkový vodič, když položíte vodiče do zásuvky.
Odizolujte konce měděného drátu. Dále pro takové spojení musí být připájeny. Tím se eliminuje přímý kontakt v pouzdru mědi a hliníku.
Pro pájení je vhodné použít domácí kelímek, což je mírně upravená páječka ve tvaru sekery.
V tomto případě před pájením tavidlem odstraňte vrstvu oxidu z jádra.
Samotný proces cínování spočívá v ponoření drátu do speciálního otvoru v páječce naplněného cínem.
Po ochlazení jádra se zbytky tavidla odstraní rozpouštědlem.
Dále přejděte na hliníkové dráty trčící ze zdi. Pečlivě očistěte jejich konce a také odstraňte vrstvu oxidu.
K tomu můžete použít oxidovou vodivou pastu. Stejná pasta se používá při montáži modulárních systémů zemních kolíků.
Je navržen tak, aby fungoval za jakýchkoli podmínek a eliminuje další výskyt oxidu na povrchu drátu. Mějte na paměti, že oxidový film může mít následně několikanásobně větší odpor než samotný hliník.
A bez jeho odstranění půjde veškerá vaše další práce do odpadu. Navíc bod tání takového filmu dosahuje 2000 stupňů (oproti přibližně 600 °C pro Al).
Po všech přípravných pracích zasuňte vodiče z obou stran do pouzdra GML. Nezbývá než toto spojení zkomprimovat.
Někdo bude mít logickou otázku, ale nedojde při krimpování k slisování vrstvy pájky na jádru? Pak se ukáže, že všechny manipulace s cínováním budou marné.
Zde jde především o výběr správného pouzdra a nástrojových matric pro krimpování podle průřezu.
V tomto případě měkká pájka utěsňuje kontaktní místo měděno-hliníkového spoje. A bez nedostatku přístupu kyslíku k tomuto bodu nebude kontaktní eroze pozorována.
Při práci s hliníkovými vodiči buďte opatrní, musíte být velmi opatrní, protože se jedná o velmi křehký materiál. Jeden neopatrný pohyb a máte jistotu.
Po zalisování je nutné toto spojení izolovat lepicím tepelným smrštěním.
Je to typ lepidla, který zajistí 100% těsnost a zabrání toku kyslíku ke kontaktním bodům. Abyste neriskovali a nepropálili izolaci, je lepší nahřívat smršťovač stavebním fénem a ne zapalovačem nebo přenosným hořákem.
Výsledný svazek vodičů musí být položen do zásuvky s velkou opatrností, protože hliník nemá rád ostré ohyby.
Protože prodloužené měděné dráty byly ohebné, nasadili jste na konce těchto vodičů izolované hroty NShVI.
Teprve poté je lze bezpečně zasunout do svorkovnic zásuvek a utáhnout šrouby.
Samozřejmě to není jediný způsob, jak postavit hliníkové dráty, ale je to jeden z nejjednodušších (na rozdíl od svařování nebo pájení) a spolehlivých (na rozdíl od kroucení). Více
Pokud máte sebemenší příležitost změnit celé hliníkové vedení, udělejte to bez problémů, nešetřete na své bezpečnosti.
