Электрические цепи способы соединения проводников

Соединение проводников

Ни одну электрическую схему нельзя построить без узловых точек, в которых проводники объединяются, прерываются или подключаются к источникам ЭДС или конечным потребителям. Физически они исполняются в виде клеммных, распределительных или распаечных коробок. Сегодня мы расскажем вам о том, как соединить провода в распределительной коробке в соответствии с ПЭУ, ведь этот вопрос далеко не праздный – из-за неисправных контактов в электропроводке происходит подавляющее большинство пожаров.

Почему греются контакты

Каким бы надежным внешне не казалось соединение электрических проводов, оно всегда будет местом физического разрыва и, как следствие, изменения величины сопротивления, величина которого в зависимости от размеров вычисляется по формуле:

Величина p – коэффициент удельного сопротивления для определенного материала, для алюминия он равен 2,8, а для меди – 1,7*10 2 . Литера l – это длина проводника, а S – его сечение. Суммарная площадь соприкосновения проводников и есть их сечение в месте разрыва.

Количество тепла, выделяемое при прохождении тока через проводник, исчисляется по формуле Джоуля –Ленца:

Из нее ясно, что чем менее плотно соединяются проводники, тем больше сопротивление места их контакта и количество выделяемого тепла. При этом соединение алюминиевых проводов будет греться больше медных при прочих равных условиях – площади соприкосновения и силе тока. А контакт разнородных металлов усугубит положение из-за возникновения эффекта термохимической пары.

Поэтому при соединении проводов надо стремиться сделать как можно большей площадь их соприкосновения и избегать контакта алюминия с медью. Обратите внимание, что сила сжатия решающего значения не имеет.

Способы соединения проводников

Какие способы соединения проводов существуют? Принципиально их всего три:

1. Механическая скрутка.
2. Соединение металлом-посредником – пайка, сварка.
3. Механический обжим – непосредственной деформацией, а также усилием, которое создается метрической резьбой или пружиной.

Скрутил и забыл?

Скрутка проводов – простейший и наиболее широко распространенный способ их соединения. Однако правилами эксплуатации электроустановок он не признается легитимным. И даже не упоминается в них. Причина этого не в малой механической прочности, а в способности самопроизвольно ослабляться из-за вибрации, которую порождает переменный ток. Пятьдесят колебаний в секунду способны за несколько лет расшатать что угодно. Это как вода, которая точит камень. И чем больше сила тока, тем процесс идет быстрее.

Поэтому этот способ категорически не рекомендуется использовать в клеммных коробках, через которые подается напряжение на потребителей, мощность которых более 2 кВт – стиральные машины, электродвигатели и нагревательные приборы. Но он вполне приемлем для осветительных линий, поскольку площадь контакта довольно большая.

• Требуется зачистка провода на значительную – 5-6 см длину.
• Очень сложно скрутить более трех жил.
• Соединение разнородных (как по физическим размерам, так и по химическому составу) материалов остается неплотным независимо от прилагаемых усилий.
• То же самое можно сказать про многожильные электрические шнуры.
• В распределительных коробках трудно разместить более трех скруток. Они укладываются вплотную друг к другу. Поэтому лучше использовать матерчатую изоляцию, которая не плавится.

Пайка и сварка

Фактически являются способом улучшения качеств скрутки, они предотвращают ее ослабление.

О том, как паять провода, написаны целые трактаты, вряд ли есть смысл дублировать их здесь. Однако стоит отметить, что в силовых цепях место спайки должно быть продолжительным – не менее 1 сантиметра. Припой имеет свойство молекулярной адгезии к материалам, на который он наносится, поэтому прочность соединения равна сопротивлению олова на разрыв. Однако это правило верно лишь при температуре не более 20 0 С. По мере приближения к точке плавления олова она ослабляется. Поэтому этот способ лучше не применять в цепях с токами свыше 25 ампер.

Сварка производится специальным аппаратом с угольным электродом, имеющим углубление на конце. В результате на конце скрутки появляется шарик расплавленного материала.

Соединение получается надежным, но неразборным. Изолируется оно как обычная скрутка – диэлектрической лентой (на пластиковой или матерчатой основе), а также пластиковыми термоусадочными трубками.

Механический обжим

Пучок из 4-5 проводников одного диаметра надежно соединяется с помощью металлической гильзы или обрезка трубки. Чтобы ее смять, используются специализированные клещи для обжима проводов. Но не будет большой беды, если вы используете обычные пассатижи – их губки, а не секатор у основания шарнира. Длина трубки 2-3 см, обжать лучше по всей длине. Сила деформации должна быть дозирована, иначе вы перекусите провода. Трубка изолируется таким же способом, что и скрутка.

В магазинах электротоваров можно приобрести наконечники для проводов под опрессовку. Они используются для одинарных жил, которые в последующем будут крепиться на клеммные линейки. Состоят из деформируемой части (трубки, ушек) и наконечника, который может быть круглым или плоским (с отверстием, без него или в виде вилки). Опрессовка проводов – это самый надежный способ их соединения, если они многожильные или различаются по сечению. Плоский наконечник значительно увеличивает площадь контакта, его обязательно надо использовать, если токи в цепи превышают 25 ампер. Например, при подключении электродвигателей мощностью более 1,5 кВт.

Соединительные зажимы

Электротехнической промышленностью выпускается несколько серий пружинных зажимов, существенно облегчающих монтаж и соединение проводов – для этого не требуется никакого инструмента.

Зажимы Wago серии 222 имеют зажим-клипсу для каждого контактного гнезда. С их помощью можно соединять провода разного сечения и материала, поскольку непосредственного контакта между собой они не имеют. Производитель гарантирует электрическую прочность соединения при токах до 32 А.

Однако площадь контакта пластины с проводом невелика поэтому лучше ограничиться их применением на маломощных участках электрической схемы. Тем более, что такие клипсы для проводов очень популярны, что провоцирует на массовое производство некачественных подделок.

Колпачки СИЗ (соединительный изолирующий зажим) используются для упрочения скрутки проводов и заменяет пайку или сварку. Они накручиваются сверху, а удержание обеспечивает коническая спиральная пружина с острыми краями. С их помощью очень легко сгруппировать цепи разного назначения по цветам.

Клеммные линейки и шины

Клеммная линейка состоит из диэлектрического основания и ряда металлических контактов (клемм), не имеющих электрического соединения между собой. Клемма может быть плоской, фасонной (уголок) или в виде трубки. На ее концах есть зажимы, основой которых является винт с метрической резьбой.

Во всех распределительных коробках из магазина вы найдете такое приспособление с двумя или тремя клеммами в виде трубки. Они разделены диэлектриком из полиэтилена. Контакт обеспечивается прижимом жилы к трубке винтом. Сечение провода должно точно соответствовать диаметру трубки. Иначе площадь соприкосновения будет мала, и соединение будет греться.

Нередки случаи, когда такая линейка сплавляется в единый комок. Использовать ее для высоконагруженных цепей не стоит. При приложении слишком большого усилия к винту его резьба может быть сорвана, но вы этого не заметите. Как и то, что случайно почти переломили провод. В результате вы получите скрытый неплотный контакт, склонный к перегреву.

Лучшее по качеству соединение дают клеммные линейки с крепежом, имеющим прижимные шайбы. Их основанием является тугоплавкий текстолит или другой подобный диэлектрик.

Если вам требуется запитать от одной фазы несколько независимых линий, то лучше всего использовать сплошные металлические шины с несколькими точками крепежа. Обычно их называют «нулевыми», но это не является препятствием для того, чтобы пропустить по ним электрический ток. Закрепите в распределительной коробке две таких шины на расстоянии 4-5 см друг от друга. К одной подведите фазу, а к другой – ноль. После этого вы сможете без особого труда вывести из этой точки несколько независимых линий.

Такие детали имеют большое сечение и выполнены из латуни, у них малое электрическое сопротивление, в них гасятся любые вихревые и паразитные токи, поэтому они практически не нагреваются. Несколько отверстий и массивный болт для каждого обеспечивают надежный контакт разнокалиберных по сечению и материалу проводников. Если вы не знаете, как соединить медный и алюминиевый провод, то используйте металлическую шину с резьбовым крепежом. Большим плюсом их применения является и то, что изоляция проводов не требуется, их роль играет пространственное расположение шин.

Отнеситесь к соединению проводов при монтаже электрических линий со всей серьезностью. Надежные контакты существенно снижают количество потребляемой электроэнергии и являются залогом пожарной безопасности.

Источник

Виды соединения проводников

При решении задач принято преобразовывать схему, так, чтобы она была как можно проще. Для этого применяют эквивалентные преобразования. Эквивалентными называют такие преобразования части схемы электрической цепи, при которых токи и напряжения в не преобразованной её части остаются неизменными.

Существует четыре основных вида соединения проводников: последовательное, параллельное, смешанное и мостовое.

Последовательное соединение

Последовательное соединение – это такое соединение, при котором сила тока на всем участке цепи одинакова. Ярким примером последовательного соединения является старая елочная гирлянда. Там лампочки подключены последовательно, друг за другом. Теперь представьте, одна лампочка перегорает, цепь нарушена и остальные лампочки гаснут. Выход из строя одного элемента, ведет за собой отключение всех остальных, это является существенным недостатком последовательного соединения.

При последовательном соединении сопротивления элементов суммируются.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором напряжение на концах участка цепи одинаково. Параллельное соединение наиболее распространено, в основном потому, что все элементы находятся под одним напряжением, сила тока распределена по-разному и при выходе одного из элементов все остальные продолжают свою работу.

При параллельном соединении эквивалентное сопротивление находится как:

В случае двух параллельно соединенных резисторов

В случае трех параллельно подключенных резисторов:

Смешанное соединение

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление для параллельного участка цепи, а затем прибавим к нему оставшееся сопротивление R₃. Следует понимать, что после преобразования эквивалентное сопротивление R₁R₂ и резистор R₃, соединены последовательно.

Итак, остается самое интересное и самое сложное соединение проводников.

Мостовая схема

Мостовая схема соединения представлена на рисунке ниже.

Для того чтобы свернуть мостовую схему, один из треугольников моста, заменяют эквивалентной звездой.

Затем находят общее эквивалентное сопротивление, учитывая, что резисторы R₃,R₄ и R₅,R₂ соединены между друг другом последовательно, а в парах параллельно.

На этом всё! Примеры расчета сопротивления цепей тут.

Источник

Соединения электрических цепей на примере электропроводки

Электрическая цепь, являясь совокупностью устройств, по которым течет электрический ток, может иметь несколько видов соединений. Рассматривая на примере электрической проводки в доме, можно отметить, что способы соединения электрической цепи являются базой для типизации видов разводки. И в донном случае определение электрической цепи можно перефразировать как соединенные между собой источник тока, линии передачи и приемник.

Для наглядности рассмотрим самую простую электрическую цепь. Она состоит из источника тока, приемника (лампочка или электродвигатель) и системы передачи (провода). Чтобы данная комбинация стала полноценной цепью, ее элементы должны быть соединены между собой проводниками таким образом, чтобы ток протекал по замкнутой цепи.

Условные обозначения элементов электрической цепи

Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. К активным относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электро приемники (лампочка или иной потребитель). Их общепринятые условные обозначения предназначены для изображения элементов цепи на схемах. Рассмотрим основные из них, так как данная информация пригодится для дальнейшего понимания принципов соединения электрической цепи на примере разводки внутри домовой проводки.

Условные обозначения элементов:

Способы соединения электрической цепи

Разобравшись с терминологией и графическим обозначением элементов, можно перейти к непосредственному рассмотрению способов соединения, представленных в следующей таблице:

При параллельном соединении ни один элемент (приемник) не соединен между собой, но при этом они объединены двумя общими узлами. В этом случае даже при возникновении неисправности одного из потребителей, остальные продолжают работать. Наглядным примером такого соединения может быть подключение двух зон освещения через двухклавишный выключатель, где один проводник (рабочий ноль N) общий, а фаза (L) посредством выключателя разделяется на два проводника L1 и L2.

При последовательном соединении все элементы цепи располагаются друг за другом и не имеют узлов. Примером служит елочная гирлянда, где большое количество лампочек соединяется одним проводом (если сгорит одна лампочка, цепь разорвется и погаснут все остальные). Другой пример — шлейфовое подключение розеток.

Типы разводки электропроводки

Информация о соединениях электрической цепи тесно переплетается с темой разводки проводки и дополняет методику электромонтажных работ. Существует несколько типов разводки. Однако, прежде чем перейти к ним, стоит рассмотреть, как формируется разводка в частном доме:

1. Питающий кабель входит в распределительный щит здания.
2. В щите располагаются группы автоматических устройств защиты.
3. Посредством автоматики и распределительных шин кабель далее разводится на зоны (группы потребителей).
4. Зоны делятся на две группы: одна предназначена для розеток, другая — для освещения.
5. Питающие кабели отдельной зоны заходят в помещение, где для них используются свои варианты расключения. Так, силовая кабельная линия, идущая к розетке, может подключается к другим розеткам данного помещения методом «шлейфа», а осветительная линия может расключаться через распределительную коробку.

Типы расключения электрической проводки:

	Тип расключения «звезда» (другие названия бескоробочное, или европейское) схематично выглядит следующим образом: одна розетка — одна линия кабеля до щитка. То есть, каждая розетка и точка освещения имеют отдельную кабельную линию, которая заходит прямо в щиток и подключается к отдельному автоматическому выключателю. Преимущество данной методики — безопасность и возможность контролировать каждую электрическую точку. Также, при такой разводке не требуется устанавливать распределительные коробки. Недостатком бескоробочного подключения является увеличенный расход провода и, соответственно, увеличение трудовых затрат на монтаж системы.
	«Шлейф» по сравнению со «звездой» отличается экономичностью. Изобразить шлейфовое расключение можно следующим образом: электрощит или распределительная коробка — розетка — розетка — розетка. Другими словами, несколько электрических точек последовательно подключаются, и от них общий питающий проводник идет либо к электрощиту, либо к распаечной коробке. Как видно, данный тип расключения проводки — не что иное, как последовательное соединение в разрезе электрической цепи.
	Самый распространенный тип разводки — с использованием распределительных коробок. В этом случае от электрического щита питающий кабель конкретной группы разветвляется между потребителями через распределительные коробки, которые обычно располагаются над выключателем около входа в комнату.
	Смешанное расключение предполагает одновременное применение в одной системе типов «звезда», «шлейф» с использованием распределительных (распаечных) коробок.

В чистом виде перечисленные типы расключения применяются редко. Как правило, выбирают смешанный вариант. При этом, нужно соблюдать правила соединения электрической цепи.

Источник