Соединять, ответвлять и оконцовывать жилы в щите разрешено четырьмя способами: опрессовка, сварка, пайка и сжимы — винтовые, болтовые, пружинные (ПУЭ, п. 2.1.21). Скрутки в этом перечне нет, поэтому как самостоятельное соединение она недопустима. Гибкую многопроволочную жилу перед винтовой клеммой оконцовывают наконечником НШВИ, два проводника в одну клемму автомата — сдвоенным НШВИ-2. Момент затяжки берут из паспорта конкретного аппарата: у клемм модульных автоматов это обычно 2–2,5 Н·м, но числа этого ни ПУЭ, ни ГОСТ не задают.
Медь с алюминием напрямую не соединяют. Во влажной среде пара разнородных металлов работает как гальванический элемент, и алюминий уходит в коррозию. Требования к таким контактам задаёт ГОСТ 10434-82: переходные детали и защитные покрытия рабочих поверхностей — на практике это клеммы с раздельными зажимами, кварцевазелиновая паста или наконечники Al-Cu. Маркировка проводников идёт по ГОСТ Р 50462: N — синий, PE — жёлто-зелёный, фазы — коричневый, чёрный, серый.
Почему контактное соединение горит раньше кабеля
В низковольтных щитах перегрев и возгорание начинаются не с повреждения кабеля, а с плохого контактного соединения. Внутри распределительного устройства переносного (РУСП) или щита механизации коммутационных узлов много: каждый автоматический выключатель, УЗО и клеммный блок — это точка разрыва цепи с переходным контактным сопротивлением Rпк.
Дальше работает закон Джоуля — Ленца: тепловая мощность в узле пропорциональна Rпк. Растёт сопротивление — растёт нагрев, нагрев ускоряет окисление металла, оксидная плёнка добавляет сопротивления. Процесс закольцовывается сам на себя и заканчивается оплавленным корпусом аппарата и электрической дугой.
Какие способы соединения разрешает ПУЭ
Способы соединения токоведущих жил задают глава 2.1 ПУЭ-7 и ГОСТ Р 50571.5.52-2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки». Пункт 2.1.21 ПУЭ формулирует это прямо: соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжима (винтовых, болтовых, пружинных и т. п.) в соответствии с действующими инструкциями.
Простой механической скрутки в этом перечне нет. Стабильного прижимного усилия она не даёт и слабеет от температурных деформаций металла: нагрев при протекании тока, остывание после отключения.
Фазу по ряду модульных аппаратов раздают гребёнчатой шиной, а не самодельными перемычками из отрезков провода: шина даёт одинаковое сечение на всех отводах и вдвое меньше контактных точек. Пружинные и push-in клеммы — это тоже сжимы из п. 2.1.21, разрешённые наравне с винтовыми. Пружина держит усилие прижима сама, поэтому периодическая протяжка таким соединениям не нужна — в отличие от винтовых.
Оконцевание гибких многопроволочных жил наконечниками НШВИ
Внутреннюю разводку переносных щитов РУСП собирают гибким проводом с многопроволочной жилой — ПуГВ (обозначение по ГОСТ 31947-2012, выпуск по ТУ изготовителя) или ПВ-3. Совать такую жилу прямо в зажим автомата нельзя: грань винта расплющивает и перерезает тонкие проволочки, реальное сечение падает. Дальше проволочки «растекаются» под давлением, и контакт слабеет.
Поэтому жилу оконцовывают втулочным наконечником НШВИ (наконечник штыревой втулочный изолированный), а два провода в одну клемму — НШВИ-2. Порядок работы такой:
- Снять изоляцию на длину металлической втулки наконечника — стриппером. Монтажный нож брать не стоит: высок риск подрезать жилы.
- Надеть наконечник. Все проволочки должны войти в гильзу, изоляция провода — зайти в пластиковый фланец.
- Обжать кримпером с квадратным, шестигранным или трапециевидным профилем. Пассатижи не дают равномерного кругового усилия и для этого не годятся.
| Тип проводника и способ фиксации | Требование к оконцеванию | Инструмент для монтажа | Контролируемый параметр узла |
|---|---|---|---|
| Гибкий многопроволочный провод (ПуГВ, КГ) под винтовую клемму | Обязательная опрессовка наконечниками НШВИ / НШВ | Стриппер (зачистка), кримпер (обжим) | Отсутствие выступающих проволок, плотность посадки втулки |
| Жёсткий монолитный провод (ПуВ, ВВГ) под винтовую клемму | Оконцевание не требуется, допускается формовка кольца под болт | Круглогубцы (при формовке кольца) | Длина зачищенного конца по глубине клеммы |
| Соединение двух проводников в одной клемме автомата | Сдвоенный наконечник НШВИ-2 соответствующего сечения | Специализированная матрица кримпера | Равномерное защемление обеих жил в единой гильзе |
| Подключение к шинам заземления и нейтрали PE и N | Опрессовка кольцевыми (НКИ) или вилочными (НВИ) наконечниками | Пресс-клещи для изолированных наконечников | Плотность затяжки гайки, наличие пружинной шайбы (гровера) |
Момент затяжки резьбовых зажимов и протяжка
Момент затяжки винтовых клемм производитель модульного оборудования указывает в паспорте изделия — у автоматов, УЗО и контакторов он свой и зависит ещё и от сечения жилы. У клемм модульных автоматов обычно встречаются 2–2,5 Н·м. Нормативного значения у этой цифры нет, источник — паспорт аппарата.
Недотянутый винт оставляет высокое переходное сопротивление, и клемма постепенно выгорает. Перетянутый срывает резьбу в корпусе, гнёт прижимную пластину или трескает термопластовый корпус аппарата. Отсюда динамометрическая отвёртка с действующей поверкой, а не «на руку».
Медь под винтом со временем слегка деформируется — механизм разобран ниже. Из-за этого производители аппаратуры рекомендуют повторно протянуть все винтовые соединения примерно через сутки после сборки, перед сдачей объекта. Нормативного требования протяжки нет, это заводская рекомендация и практика монтажа; конкретный срок и момент смотрите в паспорте аппарата.
Цветовая и буквенно-цифровая маркировка цепей
Цветовая маркировка проводов в щите держится на ГОСТ Р 50462-2009 «Идентификация проводников посредством цветов или буквенно-цифровых обозначений»:
- нулевой рабочий проводник N — синий (голубой);
- нулевой защитный проводник PE — двухцветная жёлто-зелёная комбинация;
- фазные проводники L1, L2, L3 — предпочтительно коричневый, чёрный и серый; допускаются красный, белый, фиолетовый, кроме синего, зелёного и жёлтого.
На концах проводов у места подключения ставят маркировочные кольца или кембрики с буквенно-цифровыми индексами по исполнительной однолинейной схеме щита. По ним при поиске неисправности сразу видно назначение линии.
Что происходит в точке контакта
Надёжность соединения решается на границе двух металлических поверхностей. Даже отполированная медь или алюминий шероховаты, и настоящий контакт идёт не по всей площади клеммы, а в микроскопических точках — а-пятнах Хольма, где выступы металла сминаются под давлением винта. Остальное пространство занимает воздух, то есть изолятор. Сужение линий тока к этим пятнам и даёт переходное контактное сопротивление Rпк.
Сопротивление стягивания для единичного круглого пятна радиусом a описывает формула Хольма: Rc = ρ / (2 × a), где ρ — удельное электрическое сопротивление металла. Это физика, а не норма: чтобы уменьшить Rc, нужно увеличить радиус пятен, а для этого — усилие затяжки.
Но медь и особенно алюминий текут под постоянным механическим напряжением. За эксплуатационные термоциклы жила «вытекает» из-под винта, усилие затяжки падает, площадь а-пятен сокращается, переходное сопротивление растёт. В зазор заходит кислород, на меди образуется оксид CuO — полупроводник с высоким сопротивлением, узел греется, изоляция и корпус аппарата плавятся. Ровно этот механизм и компенсируют контроль момента затяжки и повторная протяжка.
Отдельная история — прямой контакт разнородных металлов, например медной жилы и алюминиевой сборной шины. При атмосферной влаге с растворёнными солями и углекислым газом образуется гальванический элемент, в котором алюминий работает анодом: он подвергается интенсивной электрохимической коррозии и рассыпается в белый порошок оксида алюминия — в сыром помещении это происходит в течение нескольких месяцев эксплуатации. Требования к контактным соединениям разнородных металлов задаёт ГОСТ 10434-82 — переходные детали и защитные покрытия рабочих поверхностей. На практике это клеммы с раздельными зажимами под каждую жилу, кварцевазелиновая паста или медно-алюминиевые наконечники Al-Cu.
Нормативные документы
- ПУЭ, 7-е издание, глава 2.1 — электропроводки; п. 2.1.21 — разрешённые способы соединения, ответвления и оконцевания жил
- ГОСТ Р 50571.5.52-2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки»
- ГОСТ Р 50462-2009 «Идентификация проводников посредством цветов или буквенно-цифровых обозначений»
- ГОСТ 10434-82 — контактные соединения, в том числе разнородных металлов
- ГОСТ 31947-2012 — провода для электрических установок (обозначение марки ПуГВ; выпуск по ТУ изготовителя)
Связанные материалы
- ПВС и ПуГВ: в чём разница, что такое ПВС и ШВВП и можно ли их прокладывать в стене
- Кабель ВВГ, ВБШв и NYM: как выбрать марку и исполнение
- Как правильно выбрать сечение провода для электрических цепей
Подобрать в каталоге: Клеммные зажимы, Кабельные наконечники и соединители (гильзы), Наконечник-гильза для медных проводников, Инструменты для опрессовки, резки, снятия изоляции, Система маркировки кабеля, Термоусаживаемые и изоляционные материалы.