Электрика — наука о контактах.
Профессиональный фольклор
Влияние теплового расширения металла и вибрации на переходное сопротивление клеммных соединений
Рассмотрим конструкции распространённых кабельных клеммных соединений в аспекте их надежности и долговечности:
1. Винтовой с односторонним "пятном" контакта.
2. Болтовой с двусторонним "пятном" контакта.
3. Пружинный с одно- и двусторонним "пятном" контакта
4. Пружинно-винтовой с двусторонним "пятном" контакта
Мой многолетний опыт использования клеммных соединений говорит о том, что самыми ненадёжными из них являются винтовые, применяемые чаще всего в щитовых шинах и соединительных колодках. И хотя теоретически при достаточном моменте затяжки они не должны бы заметно уступать односторонним пружинным, на практике уступают им настолько, что заслуживают полного отказа от использования. От греха, как говорится.
Главная причина — традиционно низкое качество обработки используемых в них винтов.
Разберём несколько попавшихся под руку шинных колодок...
... и рассмотрим внимательно "пятки" их зажимных винтов:
Как видим, в этой категории изделий не нашлось ни одного винта с ровной, гладко отшлифованной "пяткой" и снятой фаской, чего следовало бы ожидать от изделия, обеспечивающего нормированный электрический контакт.
В большинстве случаев подобные механизмы, не особенно рассчитанные на усилия динамометрических отверток, завинчиваются "на глаз", до некоторого смутного и часто ошибочного ощущения достаточности. В результате на линии жесткого проводника возникают такие вот контактные точечки. Одна, две... Повезёт — три-четыре...
И это бы не страшно — основная рабочая поверхность клеммы находится на противоположной стороне проводника и в момент монтажа прижимается к нему с достаточным усилием. Даже с бóльшим, чем в пружинной клемме.
Но со стороны винта клемма не обеспечивает достаточного МЕХАНИЧЕСКОГО сопротивления тепловому расширению металла! Малейшее повышение температуры (например, при незаметном срабатывания теплового расцепителя из-за недостаточности тока КЗ для расцепителя электромагнитного) — и точки контактов легко проминают металл проводника, ослабляя прижим клеммы к обеим его сторонам. При каждом последующем разогреве к температуре кабеля будет добавляться температура ухудшающегося переходного сопротивления разболтанной клеммы, появится окалина, и как результат этого порочного круга — возгорание. С момента возникновения окалины все регулярные "протяжки" соединений теряют смысл.
Также воздействуют на клеммные соединения различные виды вибраций. Например, в уличном щите — резонансная вибрация от проезжающих автомобилей и воздействие ветра, а в розетке или выключателе — сотрясения, вызванные манипулированием штепсельной вилкой или клавишей. Гроверные шайбы в большинстве из них отсутствуют, а установить их дополнительно не всегда возможно.
Сочетание теплового и вибрационного факторов заметно ускоряют деградацию соединения.
А вот так зажимные винты должны были бы выглядеть, если б все производители придерживались стандартов качества ABB:
Однако, совсем недавно я столкнулся с редким примером долгожительства отечественного изделия.
Представился случай наблюдать соединение внутри трёхфазного отопительного котла мощностью 18 кВт после пятнадцати лет его постоянного использования и невмешательства в электрическую схему.
Винтовая колодка, в которую был заведён жесткий кабель всего 4 мм2, выглядела, как новая, а изоляция проводов в местах присоединения к ней практически не потемнела! Вывинтить винты из клеммы ручной отверткой не удалось. Возможно, в этой окаянной силе зажима и кроется секрет долговечности соединения.
При случае результаты детального изучения этого феномена будут опубликованы, а пока, как говорится, "работает — не трожь" и "не буди лиха...".