Типовые соединения применяемые в электротехнических изделиях кратко

Обновлено: 30.06.2024

По ГОСТ 10434-82, в зависимости от области применения, контактные соединения подразделяются на 3 класса. К 1 классу относятся соединения цепей, сечение которых выбирается по длительным токовым нагрузкам - это силовые электроцепи, линии электропередач (т.е. цепи, относящиеся к МКС).

В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств соединения подразделяются на группы А и Б. Климатические исполнения У, УХЛ для категории размещения 3 (что соответствует условиям МКС) относятся к группе А.

Таким образом, все требования ГОСТ 10434-82 к контактным соединениям применительно к МКС должны соответствовать классу 1 и группе А.

По конструктивному исполнению контактные соединения подразделяются на:

неразборные, выполняемые сваркой, пайкой или опрессовкой (соединения сборных шин между и ответвления от них рекомендуется выполнять сваркой)
разборные (болтовые), применяемые для соединения шин с выводами электротехнических устройств. В зависимости от материала соединяемых элементов разборные соединения, в свою очередь, подразделяются на:
- не требующие применения средств стабилизации электрического сопротивления в месте контакта
- требующие применения средств стабилизации
Соединение плоских контактных поверхностей (шин прямоугольного сечения или наконечников с плоскими выводами электротехнических устройств), выполненных из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, не требуют применения средств стабилизации и выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии. Допускается применение вороненых стальных болтов, гаек и шайб.

Соединение алюминиевых шин между собой или с плоскими выводами электротехнических устройств, а также с другими проводниками, выполненными из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, должно выполняться с применением средств стабилизации, одного из ниже перечисленных:
1. крепежных изделий из цветных металлов с коэффициентом линейного расширения от 18*10-6 до 21*10-6 1/°С (латунь);
2. тарельчатых пружин;
3. металлических покрытий рабочих поверхностей алюминиевых проводников;
4. переходных медно-алюминиевых пластин (медно-алюминиевых наконечников) или переходных пластин и наконечников из твердого алюминиевого сплава.
Пластины из алюминиевого сплава и алюминиевые части медно-алюминиевых пластин соединяются с алюминиевыми шипами сваркой.

При применении средств стабилизации по пунктам 2,3,4 контактные соединения также выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии.

К штыревым выводам, выполненным из меди или латуни, присоединение проводников из меди или из твердых алюминиевых сплавов выполняется без средств стабилизации, а алюминиевых проводников - с применением средств стабилизации: при токах до 630 А - с использованием крепежных деталей из латуни, а при токах более 630 А - с использованием металлических покрытий (п.З) или переходных пластин (п.4).

Температура нагрева контактных соединений не должна превышать значений, указанных в таблице

Материал шин (вывода)

Макс. допустимая

температура нагрева

в установках, °С

до 1000 В

свыше 1000 В

Медь, алюминий и его сплавы без защитных покрытий

То же, но с защитными покрытиями неблагородными металлами

Медь с покрытием серебром

Примеры разборных соединений проводников с плоскими контактными поверхностями

I. Выполняемые без средств стабилизации

с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)

1,2 - соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 - стальные шайбы, болты, гайки, 6 - пружинная шайба

II. Выполняемые со средствами стабилизации соединения алюминиевых шин между собой или с другими проводниками из меди или из твердых алюминиевых сплавов

с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)

1,2 - соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 - стальные шайбы, болты, гайки, 6 - пружинная шайба

с тарельчатой пружиной (слева) и с металлическим покрытием алюминиевых шин (справа)

7,8,11 - стальные гайки, болты, шайбы, 9 - тарельчатая пружина, 10 - увеличенная стальная шайба, 12,13 - металлическое покрытие

соединение через медно-алюминиевую пластину (слева) и соединение через переходную пластинку из твердого алюминиевого сплава (справа)

14 - медно-алюминиевая пластина, 15 - пластинка из твердого алюминиевого сплава

Примеры соединений со штыревыми выводами

а) без средств стабилизации, б,в,г,д) со средствами стабилизации

1 - штыревой вывод (медь, латунь); 2 - гайка (ст); 3 - шина (медь, сталь, алюминиевый сплав); 4 - гайка (медь, латунь); 5 - шина (алюминиевая); 6 - алюминиевая шина с металлопокрытием; 7 - пластина переходная медно-алюминиевая; 8 - пластина из алюминиевого сплава.
Упорные гайки (4) во всех случаях из цветного металла.

Роль электрических соединений в создании электрических цепей и их виды.

Электрические соединения. Виды и применение на практике. Электрические цепи и проводники. Способы электрических соединений проводников — проводов, кабелей и шнуров. Электрические соединители и их соответствие ГОСТам.
- ЭС может быть довольно сложным, состоящим из множества составляющих его структур (элементов, узлов, систем и т. д.). К примеру, ЭС вашего домашнего телевизора с источником питания, которым является электростанция — весьма сложная структура. И состоит она из множества проводников, линий электропередач (и иных электрических соединителей), подстанций, трансформаторов, электрических счетчиков, домашней электросети и, наконец, шнура телевизора. Можно сказать, что ЭС домашнего телевизора с электростанцией в свою очередь требует соединения множества иных электрических цепей.
- ЭС присутствует также в любом электрическом приборе, устройстве и т.д. между их отдельными элементами и узлами. Т. е., по сути, мы имеем в каждом из них целый ряд соединений электрических элементов, без которых их работа попросту невозможна.
2. Электрическая цепь и схемы возможных видов электрических соединений ее элементов

Простейшую электрическую цепь можно определить, как совокупность элементов (устройств) и проводников, предназначением которой является прохождение электротока. Схема ЭС в такой цепи приведена на рисунке.

В целом же в любой электрической цепи присутствуют следующие элементы:
- источник тока (электроэнергии) — аккумулятор, генератор и т. д.;
- потребители электроэнергии (ее приемники) — различные бытовые приборы, электрические двигатели, станки, обогреватели и пр.;
- проводники электрические (линии электропередач) — провода, кабеля, шнуры;
Поскольку на нашем сайте уже шла речь об электрических проводах и кабелях, остановимся несколько подробнее на соединителях для электрических проводов.

2.1. Соединители проводов

Рассмотрим все же, какое соединение проводов — традиционное (сварка проводов, пайка проводов, опрессовка проводов, обжим проводов) или же современное (с использованием разнообразных зажимов) является более надежным и прочным. При этом немаловажно помнить, что от этого зависит безопасность проживания в вашем жилище.

2.1.1. Скрутка по-прежнему популярна

Несмотря на наличие на рынке современных, безопасных и эстетичных заводских соединителей, электрики по-прежнему продолжают пользоваться этим методом соединения проводов.

Основными его недостатками являются:
- соединение не относится ни к разъемному, ни к неразъемному типу, посколькужилы проводов также подвергаются износу;
- не имея опыта и практических навыков, прочную скрутку не выполнишь.
А вот у опытных электриков такое соединение проводов выходит не только прочным, но и довольно эстетичным (хотя изолента все равно его вид испортит).

2.1.2. Колпачки СИЗ

Это сокращенное название соединительных изолирующих зажимов. Они имеют внешний пластиковый корпус, который:
- не поддерживает горение;
- может применяться при напряжении до 600 В;
- имеет неплохие изоляционные характеристики и одновременно служит защитой от механических повреждений.
Колпачки изготавливаются в виде конуса со стальной обжимной пружиной внутри. Применение довольно простое — скрутка проводов вставляется в колпачок, а пружина ее при этом еще и обжимает. Но все же для успешного их использования требуются определенные навыки. И конечно же, для оголения кончиков проводов лучше пользоваться не ножом, а специальным съемником изоляции.

Важно также правильно скрутить жилы, особенно, если их несколько. А вставив скрутку в колпачок, его вращение следует выполнять исключительно по часовой стрелке, но ни в коем случае наоборот.

Необходимо также знать об их маркировке:

2.1.3. Клеммники (клеммные зажимы)

Их основное преимущество заключается в возможности соединения жил, изготовленных из разных металлов (например, из меди и алюминия, которые скручивать нельзя. ). На практике чаще всего пользуются клеммными колодками из полиэтилена, простыми по устройству и, что немаловажно, не дорогими.

Они состоят из ряда ячеек с гильзами (трубками из латуни) внутри каждой. Жилы соединяемых проводов вставляются с двух сторон в эту гильзу и зажимаются соответственно двумя винтами. При этом следует помнить, что с помощью таких клеммников можно соединять исключительно одножильные (не многожильные. ) провода. И второе, клеммные колодки требуют периодической ревизии (особенно с алюминиевыми жилами — их следует своевременно подтягивать).

2.1.4. Скотч-лок

Эти разовые соединительные муфты используются при работе с проводами, рассчитанными на небольшой рабочий ток — в телефонии, в маломощных светодиодных светильниках и т. д. Соединение выполняется т.н. врезным контактом и, следовательно, предварительное оголение жил проводов не требуется.

Кроме того такие универсальные муфты:
- относительно дешевы;
- не требуют специальных инструментов для обжима (можно использовать обычные плоскогубцы);
- не пропускают влагу;
- легко заменяются.
2.1.5. Гильзы

Использование этих мощных зажимов целесообразно при необходимости соединения нескольких проводов. Это, по сути, луженая медная трубка, в которую вставляются провода, после чего трубка обжимается специальными клещами (кримпером).

Таким образом, соединить провода можно пользуясь самыми различными зажимами. Поэтому при их выборе следует учитывать вид и количество проводов, требующих соединения, а также место расположения будущего соединения. Но еще раз повторим — главное, чтобы оно было надежным и безопасным!

2.2. Виды соединения проводников

На практике соединение проводников может выполняться одним из четырех видов:

2.2.1. Последовательное

Последовательное электрическое соединение проводников применяется в случае необходимости обеспечения одинаковой силы тока на всех участках цепи. В качестве примера можно привести старую гирлянду на елку. Она же демонстрирует и недостаток такого соединения — при перегорании одной лампочки (нарушение цепи) гаснут и все остальные.

2.2.2. Параллельное

Электрические соединения проводников параллельные являются самыми распространенными, т к. при этом ко всем элементам цепи подводится электроток одинакового напряжения. А вот сила тока отличается. Но в случае неисправности какого-либо одного элемента цепи, это не повлияет на работу остальных. Примером может служить подключение всех электроприборов в квартире или доме. Так, отключение верхнего света в комнате не влияет на работу телевизора и т. д.

2.2.3. Смешанное

Смешанное соединение электрической цепи означает наличие в ней, как последовательного, так параллельного соединений проводников.

2.2.4. Мостовая схема

Принцип мостовой схемы соединения проводников лежит в основе моста английского физика Ч. Уинстона, позволяющего измерять сопротивление проводников.

Существуют три основных типа электрических соединений:

1. Последовательное соединение.

При этом все аппараты и приборы соединяются в единую непрерывную цепь, как лампы в ёлочной гирлянде.

Если в такой гирлянде (с последовательным соединением) перегорит хотя бы одна лампа, то погаснет вся гирлянда. В последовательной цепи сила тока на всех её участках одинакова : I₁ = I₂ = I₃ , общее сопротивление всей цепи будет равно сумме всех сопротивлений: R_общ = R₁ + R₂ + R₃ , а общее напряжение всей цепи будет равно сумме падений напряжения на каждом её участке: U_общ = U₁ + U₂ + U_3. Для расчёта последовательной цепи применяют Закон Омадля неразветвлённой цепи.

Сила тока в неразветвлённой цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи:

I = , где U - напряжение, R - сопротивление

2. Параллельное соединение.

Для изучения свойств электрических цепей с параллельным соединением необходимо вспомнить Первый Закон Кирхгофа: если к одной точке (узлу) подвести несколько проводников и несколько вывести, то…

Сумма токов, подходящих к узлу, будет равна сумме токов, выходящих из узла: I₁+I₂+I₃ = I₄+I₅ . Алгебраическая сумма токов в общей точке будет равна нулю. Этот закон можно проиллюстрировать при помощи рисунка, расположенного ниже:

В горизонтальную трубу поступает вода, в тройнике она разделяется и далее течёт в обе стороны по горизонтальной трубе. Очевидно, что количество воды, протекающей по верхней трубе и входящей в тройник будет равно сумме количества воды, вытекающей из тройника в обоих направлениях, причём правый и левый потоки будут распределяться в зависимости от диаметра каждой трубы.

Для электрических цепей это значит, что токи, выходящие из узла (то есть, в параллельных цепях), будут распределяться в зависимости от сопротивления каждой цепи, а значит, при одинаковом сопротивлении параллельных цепей токи между ними будут разделяться поровну.

При параллельном соединении две и более электрических цепей имеют общее начало и общий конец.

Каждая электрическая цепь проводит ток в большей или меньшей степени. Способность цепи проводить электрический ток называется проводимостью. Очевидно, что чем меньше сопротивление цепи, тем лучше её проводимость и наоборот. Из этого следует, что проводимость – это величина, обратная сопротивлению, то есть :

g = Единица измерения – Сименс (Сим).

Если мы имеем 3 параллельные цепи, то, применив 1й Закон Кирхгофа, мы получим, что проводимость общего участка будет равна сумме проводимостей каждой цепи : g_общ = g₁ + g₂ + g₃.

Учитывая, что g = , получается, что

U₁ = U₂ = U₃ то есть, напряжение в каждой цепи одинаково и равно напряжению на клеммах всей цепи, а I_общ = I₁ + I₂ + I₃ то есть, сила тока во всей цепи равна сумме токов в каждой цепи.

Чтобы рассчитать общее сопротивление для двух параллельных цепей можно воспользоваться формулой: Rобщ = , где R1 и R2 - сопротивления параллельных цепей.

Пример: рассчитаем общее сопротивление двух параллельных цепей , где R₁ = 2 Ома, а R₂ = 8 Ом :

Rобщ = = =1,6 Ом. Таким образом, общее сопротивление двух параллельных цепей уменьшилось.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что общее сопротивление параллельных цепей всегда будет меньше меньшего из сопротивлений и, если из нескольких параллельных цепей убрать хотя бы одну, то общее сопротивление увеличится (так как уменьшится общая проводимость)!

3. Смешанное соединение.

Это сочетание последовательных и параллельных цепей, то есть, цепь то разветвляется, то сходится в одну. Общее сопротивление такой цепи определяется, как сумма сопротивлений всех разветвлённых и неразветвлённых участков, рассчитанных раздельно, например:

Rобщ=R1+ + R4

Существуют три основных типа электрических соединений:

1. Последовательное соединение.

При этом все аппараты и приборы соединяются в единую непрерывную цепь, как лампы в ёлочной гирлянде.

Если в такой гирлянде (с последовательным соединением) перегорит хотя бы одна лампа, то погаснет вся гирлянда. В последовательной цепи сила тока на всех её участках одинакова : I₁ = I₂ = I₃ , общее сопротивление всей цепи будет равно сумме всех сопротивлений: R_общ = R₁ + R₂ + R₃ , а общее напряжение всей цепи будет равно сумме падений напряжения на каждом её участке: U_общ = U₁ + U₂ + U_3. Для расчёта последовательной цепи применяют Закон Омадля неразветвлённой цепи.

Сила тока в неразветвлённой цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи:

I = , где U - напряжение, R - сопротивление

2. Параллельное соединение.

Для изучения свойств электрических цепей с параллельным соединением необходимо вспомнить Первый Закон Кирхгофа: если к одной точке (узлу) подвести несколько проводников и несколько вывести, то…

Сумма токов, подходящих к узлу, будет равна сумме токов, выходящих из узла: I₁+I₂+I₃ = I₄+I₅ . Алгебраическая сумма токов в общей точке будет равна нулю. Этот закон можно проиллюстрировать при помощи рисунка, расположенного ниже:

В горизонтальную трубу поступает вода, в тройнике она разделяется и далее течёт в обе стороны по горизонтальной трубе. Очевидно, что количество воды, протекающей по верхней трубе и входящей в тройник будет равно сумме количества воды, вытекающей из тройника в обоих направлениях, причём правый и левый потоки будут распределяться в зависимости от диаметра каждой трубы.

Для электрических цепей это значит, что токи, выходящие из узла (то есть, в параллельных цепях), будут распределяться в зависимости от сопротивления каждой цепи, а значит, при одинаковом сопротивлении параллельных цепей токи между ними будут разделяться поровну.

При параллельном соединении две и более электрических цепей имеют общее начало и общий конец.

Каждая электрическая цепь проводит ток в большей или меньшей степени. Способность цепи проводить электрический ток называется проводимостью. Очевидно, что чем меньше сопротивление цепи, тем лучше её проводимость и наоборот. Из этого следует, что проводимость – это величина, обратная сопротивлению, то есть :

g = Единица измерения – Сименс (Сим).

Если мы имеем 3 параллельные цепи, то, применив 1й Закон Кирхгофа, мы получим, что проводимость общего участка будет равна сумме проводимостей каждой цепи : g_общ = g₁ + g₂ + g₃.

Учитывая, что g = , получается, что

U₁ = U₂ = U₃ то есть, напряжение в каждой цепи одинаково и равно напряжению на клеммах всей цепи, а I_общ = I₁ + I₂ + I₃ то есть, сила тока во всей цепи равна сумме токов в каждой цепи.

Чтобы рассчитать общее сопротивление для двух параллельных цепей можно воспользоваться формулой: Rобщ = , где R1 и R2 - сопротивления параллельных цепей.

Пример: рассчитаем общее сопротивление двух параллельных цепей , где R₁ = 2 Ома, а R₂ = 8 Ом :

Rобщ = = =1,6 Ом. Таким образом, общее сопротивление двух параллельных цепей уменьшилось.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что общее сопротивление параллельных цепей всегда будет меньше меньшего из сопротивлений и, если из нескольких параллельных цепей убрать хотя бы одну, то общее сопротивление увеличится (так как уменьшится общая проводимость)!

3. Смешанное соединение.

Это сочетание последовательных и параллельных цепей, то есть, цепь то разветвляется, то сходится в одну. Общее сопротивление такой цепи определяется, как сумма сопротивлений всех разветвлённых и неразветвлённых участков, рассчитанных раздельно, например:

В электротехнике применяют разные виды соединения проводников. Определенные особенности следует учитывать при подключении мощных потребителей и создании схем с малыми токами. Существенное значение имеет надежность соединений. Решить практические задачи без ошибок поможет изучение данной публикации. Кроме действующих правил, здесь представлены основы технологических процессов с подробным описанием отдельных операций.

Прежде, чем начать соединять провода

Подключение функциональных компонентов по изображенной на рисунке схеме выполняют с учетом выходных параметров источника питания. Приемники электрической энергии, лампы обладают определенным сопротивлением. Эти приборы создают с расчетом на определенное напряжение. В указанном варианте сила тока не изменяется в любой точке цепи. Базовые показатели рассчитывают по закону Ома (R=U/I).

Каждый компонент создает разницу потенциалов, поэтому итоговая величина определяется суммой отдельных показателей (U общ. = U1+U2, где U1 и U2 – падение напряжение на первой и второй лампе, соответственно). Добавив сопротивление, можно изменить схему с учетом характеристик определенного осветительного прибора.

Принцип соединения проводов

Приведенный пример поясняет физику основных процессов. При составлении любой электрической цепи необходимо учитывать взаимное влияние главных параметров: тока, напряжения и сопротивления. Квалифицированные преобразования должны упрощать итоговое конструкторское решение схемы. Такие действия называют эквивалентными, если значения электрических параметров начального и трансформированного вариантов остаются неизменными.

Последовательное и параллельное соединения проводников

Выше описано, какое соединение проводников в электротехнике называют последовательным. Типичным примером готового устройства является стандартная елочная гирлянда. Несложно догадаться, что в единой цепи выход из строя одного элемента нарушает общую функциональность.

Этот вариант отличается повышенной надежностью. Его применяют в многорожковых люстрах. Если перегорает одна лампочка, источник света сохраняет частичную функциональность.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для определения с выбором подходящей схемы следует изучить стандартные соединения совместно с расчетами. В последовательном варианте общее сопротивление, как и напряжение, суммируют (R общ= R1+ R2+…+RN). Для параллельного – пользуются формулой 1/R=1/R1+1/R2, или R=R1*R2/(R1+R2).

К сведению. Узлами в электротехнике называют точки, в которых соединяются 3 и большее количество проводников.

Для упрощения трансформируют исходный вариант в удобный эквивалент, пользуясь узловыми точками для проверки

Подключение в распределительной коробке

Узловые точки удобно создавать с применением специализированных изделий. Типовые коробки создают из непроводящего, устойчивого к процессам коррозии пластика. В современных моделях предусмотрены входные отверстия с заглушками, фиксаторы для кабельной продукции. Крышка закрепляется герметично, обеспечивая дополнительную защиту от неблагоприятных внешних воздействий.

Технические нюансы разных видов соединения проводов

Многие важные решения зависят от реальных условий монтажа и последующей эксплуатации. Вместо дешевого проводника из алюминия профильные специалисты предпочитают медь. Некоторое увеличение стоимости компенсируется меньшим удельным сопротивлением, стойкостью к изгибам, долговечностью. Класс защитных оболочек выбирают с учетом огнестойкости строительных конструкций.

Для удобного и надежного соединения многожильных проводников пользуются наконечниками. Некоторые изделия такого типа устанавливают с применением специального прессующего инструмента.

Соединения проводников в электрической цепи

Пайка электрических проводов

Такой вариант хорошо подходит для соединения медных изделий по следующей инструкции:
- снимают изоляцию (декоративные и защитные оболочки) на 35-50 мм;
- зачищают проводник до металлического блеска;
- расплавляют припой и канифоль, смазывают узел соединения;
- для остывания не применяют принудительный обдув;
- изолируют созданное соединение с применением термоусадочной трубки.
Алюминиевые проводники соединяют с применением специализированного флюса.

Для пайки платы, других сложных операций пригодится подобное приспособление с увеличительной лупой и держателями

Соединение проводов типа скрутка

Суть этой технологии определена названием. Очищенные проводники скручивают. Для изоляции пользуются электротехнической лентой с липким слоем, термоусадочной трубкой или полимерным колпачком СИЗ. Последний вариант – самый надежный, так как обеспечивает защиту от механических повреждений.

Сварка проводников в электрических соединениях

Эту процедуру выполняют с применением сварочного аппарата. Дугу создают с помощью электрода, сделанного из углерода. Особым составом предотвращают проникновение в место расплава кислорода. Чтобы соединение смогло послужить долго, кроме хорошо отработанных профессиональных реакций, понадобится точная настройка оборудования.

Соединение при помощи клеммной колодки

В этом варианте особые навыки не нужны, поэтому правильные действия вполне по силам любому пользователю со средними способностями. Очищенные проводники надежно закрепляются винтовыми соединениями без чрезмерных усилий. В некоторых случаях для лучшей совместимости применяют цилиндрические (пластинчатые, кольцевые) наконечники.

Смешанное подключение

Если дополнить скрутку пайкой, созданное соединение вполне будет соответствовать нормативам ПУЭ. Различные варианты можно комбинировать с условием сохранения хорошего состояния функциональных параметров.

Видео

Читайте также: