Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 4893470220568296.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1236
Просмотры материалов : 4480383
 
Соединение двух электрически несовместимых металлов (27.06.2015). Печать E-mail
2015 - Июнь
27.06.2015 14:44
Save & Share

Ранее писал о совместимости металлов и проводов из них. Теперь время написать о практических моментах соединения несоединяемого и вообще о соединении проводов.

Непосредственное соединение проводов из металлов, разность электродных потенциалов которых >=0.6В, приводит к образованию гальванической пары. Влага из воздуха, как электролит, замыкает электрическую цепь, где соединяемые металлы в роли катода и анода. В замкнутой цепи идет постепенное разрушение более отрицательного металла. Вода также приводит к непосредственному окислению металла.

В свою очередь это приводит к увеличению зазора между контактами, разбалтыванию соединения, увеличению внутреннего сопротивления. Повышается температура в месте соединения, ускоряя процесс разрушения, - что в конечном итоге приводит к критической температуре и воспламенению изоляции проводов и всего, что находится поблизости.

Симптомы этого дела особо незаметны до тех пор, пока температура металла не начнет приближаться к критической. Пусть алюминий уже разрушен, увеличен зазор между медью и алюминием. Чтобы электричеству продолжить свой путь, ему нужно пробить прослойку воздуха между металлами - возникает электрическая дуга: пробой, обладающий способностью к быстрому нагреву. Медь и алюминий нагреваются, увеличиваются в размерах за счет теплового расширения, стыкуются друг с другом - дуга пропадает. Можно сделать расчет, используя коэффициент объемного теплового расширения меди (там сломается мозг); но и так ясно, что температура меди намного больше комнатной. Поэтому металлы начинают остывать. Опять зазор, опять электрическая дуга, опять нагрелось все это дело, но уже чуть сильнее.

На примере возникшего пожара в стене из-за скрутки меди с алюминием: беспричинное моргание света можно считать единственным видимым симптомом обывателю. Это значит, уже нужно обесточивать линию скрутки, т.к. до пожара осталось не более 10 минут. Так моргал торшер; думали, дело с проводом торшера (старый), проморгали упущенное время - и из-под ковра повалил дым. А под ковром заглушка была деревянная, плотно забитая, но не герметичная - в общем, налицо куча нарушений правил техники безопасности приходящим электриком. С учетом того, что у меня розетка потекла тоже из-за горе-электрика, который поставил розетку типа Euro на мощность 5кВт, давно вывел для себя простой вывод: электрику нужно самому и рассчитывать, и тянуть. Например, при ремонте горе-строитель протянул 70-100 метров телевизионного провода, соединяя телевизоры в разрывы без единого "краба"! Но телевизионный провод безопасен, а электрический - нет.

Но в жизни бывают ситуации, когда нужно соединить алюминий с медью, ну вот кровь из носа как надо: подключение дома к внешней проводке или когда алюминиевая проводка в доме хорошая, но нужно подключиться к внешней медной. Или более мелкие ситуации иного рода. Как же соединить то, что обладает безумным электродным потенциалом 2.1В?

Из непроверенных способов соединения является сварка. Это лучше любого другого вида соединения. Мало того, в результате в месте соединения образуется неоднородный сплав, который имеет потенциал, расположенный в интервале между медью и алюминием (если не в четкой его середине). Способ непроверенный и спорный в плане безопасности, и на глаза пока не попадался (хоть я и не смотрел специально).

При соединении несоединяемого используются химические методы воздействия: либо добавление третьего металла, либо полное избавление от влаги, чтобы не замкнуть цепь гальванопары.

Третий металл должен иметь электродный потенциал примерно в середине между потенциалами соединяемых металлов, либо намного отрицательнее обоих металлов. В первом случае, если соединяемые металлы касаются только третьего металла, опасный потенциал 2.1В разделяется на 2 части, менее опасных по номиналу электродного потенциала.

В случае соединения меди с алюминием применяется цинковая шайба. Потенциал алюминия -1.7В, меди +0.34В, цинка -0.76В. Соединение меди с цинком породит гальваническую пару 1.1В, алюминия с цинком 1В. Не безопасно, но и не такой караул, который был бы без шайбы. В итоге такое соединение будет служить в 2 раза дольше по времени.
Модернизируем алгоритм. Добавим между медью и цинком железную шайбу. Получим 3 гальванические пары: алюминий+цинк 1.1В, цинк+железо 0.32В, железо+медь 0.68В. Идем дальше: добавим между алюминием и цинком стальную шайбу, покрытую марганцем. Получим 2 новые гальванические пары:  алюминий+марганец 0.52В, марганец+цинк 0.32В; сталь вообще не при делах из-за повышенного потенциала относительно марганца. Итого 4 гальванические пары, почти каждая потенциалом ниже 0.6В, что обеспечивает не окислительные, а окислительно-восстановительные реакции в данном соединении, и реакции эти можно назвать безопасными.

Добавление третьего металла наиболее целесообразно с металлами, разность потенциалов которых менее 1.2В, чтобы не городить огород с кучей шайб. Медь+алюминий не самый удачный пример, лишь в роли продления жизни соединению. Поэтому полученное соединение ещё и красят краской в 2 слоя, чтобы выполнить второй химический метод воздействия: полностью вытеснить влагу из соединения. В итоге даже самая страшная гальванопара не замкнется электролитом, и время ее жизни увеличивается на время целостности слоя краски.

Добавление же наиболее отрицательного третьего металла применяется для того, чтобы он принял весь удар на себя. Оба соединяемых провода касаются друг друга и третьего металла. В итоге третий металл будет разрушаться как самый отрицательный, а если обеспечить его большой объем - разрушаться он будет очень долго.

При соединении несоединяемого используются физические методы воздействия: использование клеммников, клемм, муфт, гильз, наконечников и других соединителей (но не скрутки: запрещена ПУЭ ещё в 1998 году). Также, опционально, используются инструменты для их обжима. Основная задача: жесткая фиксация соединения, постоянное усилие на соединяемые металлы - чтобы образовавшиеся зазоры в будущем тут же исчезали из-за избыточного давления. Ну а сами соединители - это ни что иное как третий металл в соединении. Их выполняют, как правило, из латуни и прочих сплавов, поэтому их электродный потенциал может показать только специальная литература. Например, в сталь 08Х18Н10Т входит аж 9 элементов, и не все из них металлы. Если производитель соединителя заботится о потребителе - он может указать, какие металлы можно соединять данным соединителем.

О видах соединителей и их применении лучше прочитать в этой статье и комментариях к ней, потому что визуальное отображение здесь наиболее чем важно.

Общие итоги:
- от соединения металлов с алюминием нужно вообще отказаться без крайней необходимости, т.к. он мягкий, химически неустойчивый (хоть и самый дешевый) материал. Даже витая пара, где используется омедненный алюминий, некачественная (быстро теряет качество при повреждении изоляции) + куча ограничений при ее использовании;
- если соединять 2 провода - то намертво, пусть даже без возможности разбора;
- желательно полное вытеснение влаги из места соединения.

(добавлено 17.12.2015): существуют алюмомедные шайбы, позволяющие соединять алюминий с медью. Идут мелким оптом 100шт по цене от 37.60. Разновидности: ШАМ 17/8.5 (M8), ШАМ 20/11 (M10), ШАМ 25/13 (M12), ШАМ 30/17 (M16). Есть и алюмомедные гильзы, мелким оптом 20шт от 58.22 рубля. Разновидности: ГАМ-16/10, ГАМ-25/16, ГАМ-35/25, ГАМ-50/35, ГАМ-70/50, ГАМ-95/70, ГАМ-120/95, ГАМ-150/120, ГАМ-185/150, ГАМ-240/185.

Обновлено ( 09.10.2019 19:26 )
 
 

Последние новости


©2008-2019. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).