Описание соединения жил кабеля
Соединение и оконцевание токопроводящих жил проводов и кабелей являются весьма важными операциями при монтаже электроустановок. От правильного выполнения этих операций в значительной мере зависит надежность работы электроустановок. Поэтому персонал, соприкасающийся с соединениями, ответвлениями и оконцеваниями проводов и кабелей, а также присоединением их к зажимам приемников электроэнергии, должен быть знаком с теорией неподвижных электрических контактов и хорошо освоить технологию сварки, опреосования и пайки медных и алюминиевых токопроводящих жил.
Соединения, ответвления и оконцевания жил проводов и кабелей должны обладать (необходимой механической прочностью и малым электрическим сопротивлением, которое не должно быть больше сопротивления целого участка жилы такой же длины. В эксплуатации контактные соединения подвержены действию тока нагрузки, величина которого обычно изменяется в весьма широких пределах. Это приводит к тому, что контактные соединения проводов и кабелей циклически нагреваются и охлаждаются. При коротких замыканиях в цепи кратковременный нагрев жил может достигать значительной величины. По действующим в нашей стране нормам кратковременный нагрев жил проводов и кабелей при коротких замыканиях допускается до 150° С при резиновой или полихлорвиниловой изоляции и до 200° С — при бумажной. Хорошее контактное соединение должно выдерживать указанные температуры, не расшатываясь под действием многократных нагревов и охлаждений.
Большое влияние на контактное соединение оказывает среда, в которой могут находиться едкие газы и пары, содержащие кислоты и щелочи; возможные вибрации и сотрясения, (вызванные работающим оборудованием; изменения температуры и влажности.
Контактные соединения будут надежными в эксплуатации лишь в том случае, если они обладают малым электрическим сопротивлением и необходимой механической прочностью не только после выполнения, но устойчиво сохраняют эти свойства длительное время в условиях эксплуатации.
Материалами для изготовления токопроводящих жил изолированных проводов и кабелей служат алюминий и медь. Алюминий по сравнению с медью обладает известными преимуществами: он менее дефицитен, при одинаковой пропускной способности по току проводник из алюминия легче и дешевле медного. Однако алюминий отличается от меди некоторыми физико-механическими особенностями, которые вызывают затруднения при выполнении контактных соединений.
Алюминий, как и медь, в воздухе окисляется (соединяется с кислородом воздуха), и на его поверхности появляется пленка окиси. У меди в обычных условиях пленка окиси образуется медленно, она легко удаляется и незначительно влияет на ухудшение контактного соединения. Пленка же окиси алюминия образуется в воздухе очень ‘быстро, обладает большой твердостью и значительным электрическим сопротивлением, вследствие чего состояние контактного соединения быстро ухудшается. Пленка окиси алюминия тугоплавка (температура плавления пленки около 2 ООО0 С, алюминия 565—57в°С) и препятствует пайке и сварке.
По сравнению с медью алюминий обладает низким пределом текучести. Это «означает, что алюминий, находящийся под давлением, большим определенной величины, начинает как бы течь из области с большим давлением в соседние, находящиеся под меньшим давлением. Из этого следует, что если алюминиевое контактное соединение чрезмерно затянуть болтом, то с течением времени контактное соединение ослабнет вследствие того, что некоторая часть металла «вытечет» в соседние области, находящиеся под небольшим давлением. С этим свойством алюминия приходится считаться для обеспечения надежного болтового соединения алюминиевых жил и для ввода их в винтовой зажим. Для преодоления этой трудности иногда применяют алюминиевые сплавы, у которых при определенной технологии обработки достигаются почти такие же механические свойства, как у меди.
При соприкосновении с медью и другими металлами алюминий образует гальваническую пару, в результате действия которой происходит разрушение алюминия электрохимической коррозией. Это обстоятельство оказывает немаловажное влияние на ухудшение контактов в соединениях и оконцеваниях алюминиевых жил.
Как известно, в гальваническом элементе один из электродов является положительным полюсом, а другой отрицательным. Если в качестве электродов применены медь и цинк, то медь всегда будет положительным полюсом, а цинк — отрицательным. В гальваническом элементе металл, являющийся отрицательным полюсом, постепенно теряет частицы металла, т. е. подвергается постепенному разрушению. В соединениях с большинством применяемых в электротехнике металлов алюминий всегда является отрицательным полюсом, поэтому во всех случаях он подвергается постепенному разрушению.
Представим себе в увеличенном виде контактное соединение меди и алюминия. Даже при самой тщательной обработке контактных поверхностей фактическое касание (контакт) будет иметь место лишь в отдельных точках. Между точками касания остаются пустоты, заполненные воздухом, в котором могут быть водяные пары, газы, окиси соединяемых металлов; при известном сочетании и конденсации водяных паров образуется жидкость — электролит. Таким образом, при электродах из разных металлов, наличии между ними электролита и замкнутой в двух-трех точках цепи между электродами будут циркулировать электрические токи. Это приведет к постепенному разрушению алюминия и, естественно, к ухудшению контактного соединения.
В случае касания алюминия с , другим металлом (особенно во влажной среде) для предотвращения разрушения алюминия от электрохимической коррозии покрывают обе контактные поверхности каким-нибудь третьим металлом или сплавом (например, оловом), либо .предотвращают возможность доступа воздуха и влаги к контактным поверхностям. Последнее может быть достигнуто, например, обмазкой контактных .поверхностей перед их сборкой бескислотным вазелином или иным способом.