✅Чому не можна з’єднувати мідь і алюміній в електропроводці

Надійне з’єднання проводів є однією з необхідних умов безаварійної роботи електрообладнання. Але іноді трапляється так, що всі болти були затиснуті, а місце з’єднання кабелів все одно підгорає. Найчастіше це відбувається при з’єднанні мідних і алюмінієвих провідників.

Професійні електромонтери враховують цю особливість даних металів, але люди, які не мають відношення до електрики, не знають, чому не можна з’єднувати мідь і алюміній в електропроводці.

Чи можна з’єднувати алюмінієві дроти з мідними

За спостереженнями електриків, такий контакт має знижений термін служби, але на питання, чому не можна з’єднувати мідні і алюмінієві дроти, різні фахівці дають різні відповіді.

Різний коефіцієнт теплового розширення

При проходженні електричного струму місце з’єднання нагрівається. При цьому форма і розміри провідників змінюються по-різному, що призводить до ослаблення контакту і подальшого нагрівання. При роботі цикл нагрів-охолодження повторюється багато разів, через що з’єднання слабшає і з’являється іскріння, завершальне руйнування провідників.

При всій “науковості” цього пояснення воно не витримує перевірку фактами. Досить поглянути на коефіцієнт теплового розширення найпоширеніших металів:

  • мідь – 16,6*10-6 м / (м * °С);
  • алюміній – 22,2*10-6 м / (м * °С);
  • сталь – 10,8*10-6 м/(м * °С).

Згідно з цим списком самий ненадійний контакт повинен бути в парі сталь-алюміній, але на практиці такі з’єднання, наприклад в клемниках, прекрасно служать багато років і забезпечують якісне з’єднання проводів. Навіть без знання даного параметра зрозуміло, що причина не в цьому, тому, що для запобігання руйнування контакту було б досить періодично підтягувати з’єднувальні Болти.

Інформація! Проблема дійсно виникає при з’єднанні двох алюмінієвих провідників, які необхідно підтискати до досягнення межі пластичності металу.

Окисна плівка

На поверхні алюмінієвих провідників утворюється окисна плівка, що погіршує контакт і сприяє нагріванню місця з’єднання. В результаті воно нагрівається з подальшим збільшенням перехідного опору і зростанням температури. При цьому контакт погіршується, а температура зростає до руйнування провідників.

Дійсно, окисна плівка утворюється на поверхні проводів, але вона не перешкоджає з’єднувати два алюмінієвих дроти. Навіть якщо припустити, що причина в окисленні поверхні мідних провідників, то ця плівка не руйнує контакт цих проводів. Отже, ця причина так само не має відношення до того, чому не можна з’єднувати мідь і алюміній в електропроводці.

Електрохімічна корозія

Як відомо зі шкільного курсу фізики, два різних металу, що знаходяться в розчині електроліту, утворюють “гальванічну пару”. В цьому випадку на цій парі проводів виникає ЕРС, а при проходженні електричного струму з’являється електрохімічна корозія. Цей ефект діє руйнівно на поверхню металів і саме він є причиною того, чому не можна з’єднувати мідні і алюмінієві провідники.

Інформація! Найбільша ЕРС з’являється, якщо помістити мідний і цинковий електроди в розчин сірчаної кислоти. Саме таку конструкцію мали перші джерела постійного струму.
Що таке електрохімічна корозія

Головною причиною того, чому не можна з’єднувати мідь і алюміній в електропроводці, є руйнування металів внаслідок електрохімічної корозії. Цей процес вимагає наявності електроліту, але при наявності протікає через місце з’єднання електричного струму досить вологи, що знаходиться в повітрі.

Цей процес відбувається завжди при з’єднанні двох різних металів і його швидкість залежить від обраних матеріалів і навколишнього середовища. При цьому один з металів виконує роль катода, а другий анод і при протіканні струму відбувається перенесення металу від одного електрода до іншого. Цей процес називається “електроліз”.

Він може використовуватися для електрохімічного нанесення різних покриттів, але в електротехніці діє деструктивно. У з’єднанні мідь-алюміній роль анода виконує алюмінієвий провід або шина, які будуть руйнуватися аж до повного руйнування місця з’єднання.

Таке явище можливо так само при використанні інших металів. Наприклад, алюміній сумісний з цинком, оцинкованою сталлю і хромованими покриттями, а мідь не можна підключати до оцинкованого металу, але можливо приєднувати її до звичайної вуглецевої сталі. Детально Сумісність металів для різних умов і можливі пари з’єднань вказані в гості 9.005-72.

Допустимість контактів металів

У деяких випадках електрохімічна корозія відбувається без підключення деталей до електромережі. Наприклад, в разі з’єднання в ємності з водою алюмінієвих листів мідними заклепками або навпаки, ці метали утворюють гальванічну пару (типу батарейки) і алюміній починає швидко коррозировать.

Інформація! На цьому принципі заснований захист бойлера за допомогою магнієвого анода. У парі магній (анод) і сталевий корпус (катод) відбувається руйнування анода, в результаті чого корпус бака залишається цілим.

Які проблеми можуть виникнути при з’єднанні алюмінію і міді

З’єднання мідного і алюмінієвого проводів може привести до серйозних проблем в електропроводці. При з’єднанні цих металів і протіканні через місце контакту електричного струму починається електроліз з перенесенням атомів металу від алюмінієвого провідника до мідного, причому, чим вище вологість повітря і сила струму, тим активніше відбувається процес перенесення.

При цьому на поверхні алюмінієвого контакту з’являються поглиблення і раковини, що погіршують контакт і прискорюють руйнування ще цілих місць контакту.

В результаті з’єднання починає перегріватися і ізоляція руйнується, що може привести до короткого замикання. При триваючому процесі руйнування контакт повністю руйнується і починається його іскріння, яке може привести до пожежі.

Способи з’єднання мідних і алюмінієвих проводів

Попри те, що пряме з’єднання цих провідників може привести до аварії, в деяких ситуаціях без цього обійтися неможливо. У цих випадках необхідно вжити заходів, що перешкоджають гальванічному ефекту і електрохімічної корозії:

  • Використовувати Клемник. Контактна пластина більшості клемників виготовлена зі сталі. Цей метал сумісний як з міддю, так і з алюмінієм.
  • Застосувати спеціальні наконечники або перехідні Шайби. Ці елементи виготовляються на заводі з двох частин – мідної і алюмінієвої, кожна з яких контактує з провідником з відповідного металу.
  • У болтовому з’єднанні між проводами можна встановити сталеву шайбу. Вона розділяє гальванічну пару і перешкоджає руйнуванню контакту.
  • Використовувати спеціальну мастило, що поліпшує контакт і перешкоджає появі гальванічного ефекту.

Висновок

Підбиваючи підсумки статті можна дати відповідь на питання, чи можна з’єднувати мідь і алюміній. Прямий контакт в електротехніці між цими металами призведе до руйнування місця з’єднання через гальванічного ефекту, тому для надійного контакту слід використовувати допоміжні засоби.

Посилання на основну публікацію