Надёжное соединение проводов является одним из необходимых условий безаварийной работы электрооборудования. Но иногда случается так, что все болты были зажаты, а место соединения кабелей всё равно подгорает. Чаще всего это происходит при соединении медных и алюминиевых проводников.
Профессиональные электромонтёры учитывают эту особенность данных металлов, но люди, не имеющие отношения к электричеству, не знают, почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке.
Можно ли соединять алюминиевые провода с медными
По наблюдениям электриков, такой контакт имеет пониженный срок службы, но на вопрос, почему нельзя соединять медные и алюминиевые провода, разные специалисты дают различные ответы.
Различный коэффициент теплового расширения
При прохождении электрического тока место соединения нагревается. При этом форма и размеры проводников изменяются по-разному, что приводит к ослаблению контакта и дальнейшему нагреву.
При работе цикл нагрев-охлаждение повторяется много раз, из-за чего соединение ослабевает и появляется искрение, завершающее разрушение проводников.
При всей "научности" этого объяснения оно не выдерживает проверку фактами. Достаточно взглянуть на коэффициент теплового расширения самых распространенных металлов:
- медь – 16,6*10-6м/(м*°С);
- алюминий – 22,2*10-6м/(м*°С);
- сталь – 10,8*10-6м/(м*°С).
Согласно этому списку самый ненадёжный контакт должен быть в паре сталь-алюминий, но на практике такие соединения, например в клеммниках, прекрасно служат много лет и обеспечивают качественное соединение проводов.
Даже без знания данного параметра понятно, что причина не в этом, потому, что для предотвращения разрушения контакта было бы достаточно периодически подтягивать соединительные болты.
Информация! Проблема действительно возникает при соединении двух алюминиевых проводников, которые необходимо поджимать до достижения предела пластичности металла.
Окисная плёнка
На поверхности алюминиевых проводников образуется окисная плёнка, ухудшающая контакт и способствующая нагреву места соединения.
В результате оно нагревается с последующим увеличением переходного сопротивления и ростом температуры. При этом контакт ухудшается, а температура растёт до разрушения проводников.
Действительно, окисная плёнка образуется на поверхности проводов, но она не препятствует соединять два алюминиевых провода.
Даже если предположить, что причина в окислении поверхности медных проводников, то эта плёнка не разрушает контакт этих проводов.
Следовательно, эта причина так же не имеет отношения к тому, почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке.
Электрохимическая коррозия
Как известно из школьного курса физики, два разных металла, находящиеся в растворе электролита, образуют "гальваническую пару".
В этом случае на этой паре проводов возникает ЭДС, а при прохождении электрического тока появляется электрохимическая коррозия.
Этот эффект действует разрушительно на поверхность металлов и именно он является причиной того, почему нельзя соединять медные и алюминиевые проводники.
Информация! Самая большая ЭДС появляется, если поместить медный и цинковый электроды в раствор серной кислоты. Именно такую конструкцию имели первые источники постоянного тока.
Что такое электрохимическая коррозия
Главной причиной того, почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке, является разрушение металлов вследствие электрохимической коррозии.
Этот процесс требует наличия электролита, но при наличии протекающего через место соединения электрического тока достаточно влаги, находящейся в воздухе.
Этот процесс происходит всегда при соединении двух разных металлов и его скорость зависит от выбранных материалов и окружающей среды.
При этом один из металлов выполняет роль катода, а второй анода и при протекании тока происходит перенос металла от одного электрода к другому. Этот процесс называется "электролиз".
Он может использоваться для электрохимического нанесения различных покрытий, но в электротехнике действует деструктивно. В соединении медь-алюминий роль анода выполняет алюминиевый провод или шина, которые будут разрушаться вплоть до полного разрушения места соединения.
Такое явление возможно так же при использовании других металлов. Например, алюминий совместим с цинком, оцинкованной сталью и хромированными покрытиями, а медь нельзя подключать к оцинкованному металлу, но возможно присоединять её к обычной углеродистой стали.
Подробно совместимость металлов для различных условий и возможные пары соединений указаны в ГОСТе 9.005-72.
В некоторых случаях электрохимическая коррозия происходит без подключения деталей к электросети.
Например, в случае соединения в ёмкости с водой алюминиевых листов медными заклёпками или наоборот, эти металлы образуют гальваническую пару (типа батарейки) и алюминий начинает быстро коррозировать.
Информация! На этом принципе основана защита бойлера при помощи магниевого анода. В паре магний (анод) и стальной корпус (катод) происходит разрушение анода, в результате чего корпус бака остаётся целым.
Какие проблемы могут возникнуть при соединении алюминия и меди
Соединение медного и алюминиевого проводов может привести к серьёзным проблемам в электропроводке.
При соединении этих металлов и протекании через место контакта электрического тока начинается электролиз с переносом атомов металла от алюминиевого проводника к медному, причем, чем выше влажность воздуха и сила тока, тем активнее происходит процесс переноса.
При этом на поверхности алюминиевого контакта появляются углубления и раковины, ухудшающие контакт и ускоряющие разрушение ещё целых мест контакта.
В результате соединение начинает перегреваться и изоляция разрушается, что может привести к короткому замыканию.
При продолжающемся процессе разрушения контакт полностью разрушается и начинается его искрение, которое может привести к пожару.
Способы соединения медных и алюминиевых проводов
Несмотря на то, что прямое соединение этих проводников может привести к аварии, в некоторых ситуациях без этого обойтись невозможно.
В этих случаях необходимо принять меры, препятствующие гальваническому эффекту и электрохимической коррозии:
- Использовать клеммник. Контактная пластина большинства клеммников изготовлена из стали. Этот металл совместим как с медью, так и с алюминием.
- Применить специальные наконечники или переходные шайбы. Эти элементы изготавливаются на заводе из двух частей - медной и алюминиевой, каждая из которых контактирует с проводником из соответствующего металла.
- В болтовом соединении между проводами можно установить стальную шайбу. Она разделяет гальваническую пару и препятствует разрушению контакта.
- Использовать специальную смазку, улучшающую контакт и препятствующую появлению гальванического эффекта.
Вывод
Подводя итог статье можно дать ответ на вопрос, можно ли соединять медь и алюминий. Прямой контакт в электротехнике между этими металлами приведёт к разрушению места соединения из-за гальванического эффекта, поэтому для надёжного контакта следует использовать вспомогательные средства.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ НА КАНАЛЕ:
