Часто для соединения медных труб крупного диаметра применяются сварочные или газовые горелки. Это специализированные инструменты, предназначенные исключительно для профессионального использования.
Соединение проводников
Электрические цепи нуждаются в узловых точках, где проводники могут быть соединены, разъединены или подключены к источнику электрической энергии или конечному потребителю. Такие узлы обычно представлены в виде клемм, распределительных или соединительных коробок. В данной статье мы расскажем о правильном способе подключения кабелей к распределительным коробкам, следуя правилам устройства электроустановок (ПУЭ). Этот вопрос важен, так как ненадежный контакт в электропроводке может стать причиной множества пожаров.
Соединения электрических кабелей могут выглядеть прочными, однако всегда присутствует физическая точка, в которой может произойти разрыв, что ведет к изменению сопротивления резистора. Значение этого сопротивления вычисляется по следующей формуле, зависящей от его параметров:
Обозначение p указывает на удельное сопротивление конкретного материала. Например, для алюминия оно составляет 2,8, а для меди — 1,7 * 10^2. Буква l обозначает длину провода, а S — площадь поперечного сечения этого провода. Общая контактная площадь проводника определяется сечением в точке разрыва.
Количество тепла, выделяемого при прохождении электрического тока через проводник, вычисляется согласно уравнению Джоуля-Ленца.
Данные показывают, что чем теснее соединяются проводники, тем выше сопротивление на контакте и тем больше выделяется тепла. Соединения из алюминия будут нагреваться сильнее, чем соединения из меди, при прочих равных условиях, включая площадь контакта и величину тока. Контакты разных металлов усугубляют проблему из-за явлений термохимической связи.
Поэтому при соединении кабелей необходимо стремиться к максимальной площади контакта, при этом следует исключить соединения между алюминием и медью. Важно отметить, что усилие сжатия не является решающим фактором.
Способы соединения проводников
Какие способы соединения кабелей существуют? В целом, можно выделить три основных метода.
- Механическая затяжка.
- Металлическое соединение — сварка, сваривание.
- Механический обжим — это метод прямой деформации, в процессе которого применяются метрические винты или усилие пружины.
Поверни и забудь.
Скручивание кабелей представляет собой наиболее простой и распространенный способ соединения проводов. Тем не менее, этот метод не признается законным в нормативных документах, касающихся эксплуатации электроустановок. Причина заключается не в низкой механической прочности соединений, а в том, что они естественным образом ослабляются под влиянием вибраций, создаваемых переменным током. При частоте 50 колебаний в секунду соединение может ослабнуть за несколько лет, как будто вода камень точит. Кроме того, чем выше сила тока, тем быстрее происходит ослабление соединения.
Исходя из вышесказанного, данный способ не рекомендуется для устройств, которые потребляют более 2 кВт (например, стиральные машины, электродвигатели и нагревательные приборы). Тем не менее, он прекрасно подходит для линий освещения благодаря своей большой площади контакта.
- Кабель следует зачищать на достаточно значительную длину (около 5-6 см).
- Скрутить более трех проводов крайне затруднительно.
- Соединение различных материалов (как по физическим параметрам, так и по химическому составу) остается ненадежным, независимо от приложенных усилий.
- Это также касается многожильных электрических кабелей.
- В распределительной коробке затруднительно разместить более трех проводов; они располагаются вплотную друг к другу. По этой причине рекомендуется применять неплавкую тканевую изоляцию.
Сварка и пайка
Действительно, данный метод способствует улучшению качества пряжи и предотвращает её ослабление.
Существуют подробные статьи о сварке кабелей, однако нет смысла приводить их здесь. Тем не менее, следует упомянуть, что в мощных цепях сварной шов должен иметь длину не менее 1 см. Сварной шов обладает свойством молекулярной связи с материалом, на который он был нанесён, поэтому прочность этой связи соответствует прочности олова на разрыв. Тем не менее, данное утверждение актуально лишь для температур, не превышающих 20°C. Прочность соединения уменьшается по мере повышения температуры к точке плавления олова. Поэтому настоятельно не рекомендуется применять этот метод для цепей, где ток превышает 25 ампер.
Процесс сварки выполняется с использованием специализированного аппарата, который оснащен угольными электродами, имеющими углубления на своих концах. В ходе этого процесса на конце соединения формируется шарик из расплавленного материала.
Такое соединение отличается высокой прочностью, однако его невозможно разобрать. Подобно стандартной скрутке, оно также изолируется с помощью диэлектрической ленты (из пластика или ткани) и термоусадочной трубки из пластика.
Механическое обжатие.
Пучки, состоящие из четырех или пяти проводников одинакового диаметра, надежно фиксируются с использованием металлической гильзы или трубки. Для осуществления обжима применяются специализированные обжимные клещи, хотя в качестве альтернативы можно использовать и обычные плоскогубцы. Важно отметить, что именно губки, а не сами клещи, представляют собой основную часть шарнира. Длина трубки должна составлять 2-3 см. Рекомендуется аккуратно складывать проводники по всей длине. Также необходимо контролировать силу деформации, так как несоблюдение необходимых параметров может привести к повреждению провода. Изоляция трубы выполняется аналогично скрутке.
Соединения проводников осуществляются с помощью заклепок, пружинных и плоских шайб. Пружинные шайбы используются для разделения алюминиевых и медных проводников, предотвращая ослабление контакта. Плоские шайбы располагаются с внешней стороны, в то время как кольцо проводника и разделительные шайбы находятся на стальном стержне, который вставлен в заклепку.
Перед тем как приступить к соединению проводов
Подключение функциональных компонентов к схеме, представленной на рисунке, производится с учетом выходных характеристик источника питания. Электрические приборы и лампы обладают определенным сопротивлением. Эти устройства предназначены для выполнения заданных функций. Приведенные варианты не оказывают влияния на ток в любой точке цепи. Основное значение вычисляется по формуле Ома (R = U / I).
Каждый компонент вызывает возникновение разности потенциалов, и общее значение определяется как сумма индивидуальных показателей (Uобщ = U1 + U2, где U1 и U2 — потери напряжения между первым и вторым клапанами соответственно). Добавление дополнительных резисторов позволяет адаптировать схему под характеристики конкретного светильника.
Принцип подключения кабеля
Приведенный пример демонстрирует основные принципы физики, лежащие в основе процесса. При разработке электрической цепи следует принимать во внимание влияние ключевых параметров — тока, напряжения и сопротивления. Применение специальных преобразований делает финальную разработку схемы более простой. Если значения электрических характеристик исходной и преобразованной схемы остаются равными, такие преобразования называют эквивалентными.
Последовательное и параллельное соединение проводников
Указанные выше типы соединений проводников в электротехнике именуются последовательными соединениями. Примером такого устройства может служить традиционный рождественский венок. Следует отметить, что в одной цепи отказ любого элемента негативно сказывается на работе всей системы.
Данный вариант выделяется высокой степенью надежности. Его обычно применяют в многорожковых люстрах. В случае выхода из строя одной лампы, светильник продолжает функционировать частично.
Законы последовательного и параллельного соединения трубопроводов
Чтобы сделать правильный выбор схемы подключения, важно изучить типичные соединения и производимые расчеты. При последовательном соединении суммируется общее сопротивление и напряжение (Rобщ= R1+ R2+…+RN). Для параллельного соединения используйте формулу 1/R=1/R1+1/R2 или R=R1*R2/(R1+R2).
В указанной ситуации напряжение в точках соединения (A и B) остается постоянным, что объясняет отсутствие изменения яркости лампы при разрыве цепи. Текущая сила в отдельных участках определяется их сопротивлением.
Для получения более детальной информации. В области электротехники узлы представляют собой точки, где соединяются три или более проводника.
Чтобы упростить задачу, первоначальная версия трансформируется в более удобный формат с использованием контрольных узлов для проверки.
В данном примере ток не проходит через резистор R5, вне зависимости от его номинала. Проблема заключается в том, что при равных значениях в параллельных цепях (проверьте формулу — R1*R4=R2*R3), разница потенциалов между узлами «C» и «D» составляет ноль. Удаление этого элемента не повлияет на электрические характеристики цепи.
Подключение в распределительной коробке
Узловые точки легко создаются с использованием специализированных устройств. Обычно коробки изготавливаются из непроводящих и коррозионно-стойких пластиковых материалов. Современные модели оснащены входными отверстиями с заглушками и креплениями для проводов. Крышка надежно закреплена, что обеспечивает дополнительную защиту от неблагоприятных внешних факторов.
Технические особенности различных способов соединения проводов
Множество важных решений зависят от реальной установки и последующей эксплуатации. Специалисты предпочитают медные провода дешевым алюминиевым аналогам. Небольшое повышение цены компенсируется более низким удельным сопротивлением, высокой прочностью на изгиб и долговечностью. Класс огнестойкости изоляции выбирается с учетом пожарной безопасности конструкции здания.
Для удобного и надежного соединения многожильных проводников применяются клеммы. Некоторые изделия данного типа требуют использования специального пресс-инструмента для их установки.
Правила (седьмое издание «Правил устройства электроустановок») могут быть применены для уточнения условий безопасности человека при подключении бытового и промышленного оборудования. Зажим кабеля не охватывается правилами монтажа. Тем не менее, для полного понимания ниже представлены все распространенные методы подключения.
Параллельное соединение
Параллельное соединение — это способ подключения, при котором напряжение на концах цепи одинаково. Параллельное соединение широко используется благодаря тому, что все элементы работают под одним и тем же напряжением; ток распределяется среди них по-разному, и если один элемент отключается, остальные продолжают функционировать.
При параллельном соединении эквивалентное сопротивление рассчитывается следующим образом:
В случае двух параллельно соединенных резисторов
Если речь идет о трех резисторах, подключенных параллельно:
Смешанное соединение
Смешанное соединение — это такой тип конфигурации, который представляет собой сочетание последовательного и параллельного соединений. Чтобы определить эквивалентное сопротивление, необходимо «упростить» схему, последовательно преобразуя параллельные и последовательные участки.
Сначала вычислите эквивалентное сопротивление параллельной части цепи, а затем добавьте к нему оставшееся сопротивление R3. Также важно понимать, что после упрощения, эквивалентное сопротивление R1 и R2 будет соединено последовательно с сопротивлением R3.
Таким образом, мы имеем дело с более интересной и сложной конфигурацией проводников.
Мостовая схема
Схема мостового соединения иллюстрируется на рисунке ниже.
Для того чтобы упростить мостовую схему, один из треугольников моста заменяется эквивалентной звездой.
Таким образом, резисторы R3 и R4 подключены последовательно между собой, как и пары R5 и R2, которые соединены параллельно.
Соединение труб необходимо при решении различных задач, таких как укладка или обслуживание кабелей, а также подключения оборудования. Для обеспечения безопасности и надежности соединений кабелей важно знать технические характеристики каждого из них, а также условия их применения.
Резьбовое соединение проводников
Резьбовые соединения обеспечивают соединение труб из различных металлов. Рекомендуется регулярно подтягивать винты, так как со временем контакты могут ослабевать из-за температурных колебаний и увеличенных токовых нагрузок. Для предотвращения ослабления применяются уплотнения, которые устраняют образующийся зазор и повышают надежность соединения. Однако резьбовые соединения отличаются громоздкостью и требуют значительного пространства.
Рисунок 2. Винтовое соединение.
Соединение при помощи клемм
Данный вид соединения наиболее распространен в проводке бытовой техники и автомобилях. Оно отличается высокой надежностью, однако изменения температуры из-за существенных нагрузок или частого отключения могут вызвать повреждение кабеля или переполнение клемм. Процесс замены выполняется с использованием доступного инструмента для подключения к клеммам.
Рис. 3. Подключение через клеммы.
Соединение с помощью клеммной колодки
Если в электрической сети используются небольшие токи нагрузки, такие как в релейных цепях или схемах освещения с люминесцентными лампами и другими энергосберегающими источниками света, обычно применяются два типа клеммных колодок:
- Клеммные колодки с винтовыми зажимами.
- Плоские пружинные зажимы Wago. Эти зажимы являются современными и относительно дорогими соединительными элементами. Они рассчитаны на токи до 25 А, но в условиях России целесообразно использовать их в сетях, где нагрузка не превышает 10 А.
Рис. 4. Соседство труб с использованием пружинных зажимов Wago.
