Почему медь и алюминий нельзя соединять: Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

Соединение медь + алюминий — в чем проблема?

Нередко даже в случае протягивания новой проводки приходится соединять медные провода с алюминиевыми. Да хотя бы на вводе в дом, ведь подающий провод ЛЭП из алюминия, а значит, подсоединять к нему следует также алюминиевый провод или медный, но с оговорками. Соединять два этих металла напрямую нельзя, и вот почему это происходит. Медь и алюминий – металлы разной активности, у них разная сопротивляемость, различны и прочие их физические свойства. По меди ток движется с наименьшим сопротивлением, а значит, пропускная способность у медных проводов выше. Не только поэтому, но в случае прямой скрутки медных и алюминиевых проводов возникают проблемы.

Для начала разберемся с пропускной способностью. Представьте себе, что вы пускаете по трубе произвольного диаметра воду. Давайте постепенно начнем наращивать давление воды. Рано или поздно наступит момент, когда пропускной способности трубы не хватит, давление в ней начнет нарастать, и она лопнет. Почти это же происходит и в проводе. Повышенное сопротивление в алюминии заставит его греться, если он будет скручен с медным проводом того же сечения. Но самое главное происходит именно в месте скрутки.

Химические особенности металлов

Вступая в реакцию с кислородом воздуха и влагой, металлы, как известно, начинают окисляться. Скорость окисления и свойства оксидной пленки у них различны. В случае с медью процесс этот протекает достаточно медленно, а оксидная пленка обладает хорошей проводимостью тока. А вот на алюминии оксидная пленка появляется в разы быстрее, причем она очень плохо проводит ток. В результате на скрутке создается зона повышенного или активного переходного сопротивления, почти, как в спирали вашего домашнего электрического чайника или утюга. Происходит усиленный нагрев. Но это еще не все.

Некоторые физические свойства металлов

Также всем хорошо известно о линейных расширениях металлов. У меди и алюминия они различны. Дали нагрузку – скрутка нагрелась, провода расширились неравномерно, сняли нагрузку – произошло сужение, скрутка ослабла. Очень быстро плотность скрутки утрачивается – начинает искрить! Это самый опасный момент, когда высокие температуры в совокупности с искрением становятся причиной пожара.

Как избежать проблем?

Несколько простых правил:

• Обращайтесь к профессионалам, заказывая услуги электромонтажа – они точно все сделают правильно, даже если нужно будет соединять медные и алюминиевые провода
• Используйте переходные металлы или специальные соединители – обычный металлический болт, три шайбы и гайка – вот вам и примитивный способ соединения через металл. Но на рынке электрооборудования масса различных соединителей на клеммах, которые специально для этого предназначены, есть и переходные пластины
• Лужение – если под рукой только паяльник и припой – вперед, лудите медный провод (с алюминиевым проводом это не выйдет, да уже и не нужно будет)
• Смазки – дополнительно применяйте специальные смазки, которые не дают металлам окисляться
• Правильно рассчитывайте нагрузки – в любом случае жила алюминиевого провода должна быть большего сечения, чем медного. В противном случае алюминиевый участок будет греться

 

Приобрести все специальные соединители и смазки можно в магазинах электрооборудования, а у специалистов они и так имеются всегда. И последний совет – не стоит экономить. Пусть лучше вся проводка будет из медных проводов, хоть это и обойдется дороже. Но зато сделаете один раз и забудете о проблемах. Тем более, что компании, оказывающие услуги электромонтажа, предлагают материалы по максимально выгодным ценам, которых вы не увидите в магазинах.

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

Любой электрик знает, что нельзя соединять напрямую провода из меди и алюминия. Но простые обыватели, далекие от электротехники, часто допускают такую ошибку, ремонтируя электропроводку самостоятельно. И зачастую это заканчивается неприятными последствиями:

• в домашней электрической сети пропадает напряжение;
• происходит возгорание электропроводки.

Почему нельзя соединять вместе алюминиевые и медные провода?

1. На поверхности алюминия образуется окисная пленка, плохо проводящая ток. Большое сопротивление приводит к нагреву места соединения, которое может оказаться причиной воспламенения.

2. Эти металлы имеют отличающийся коэффициент теплового расширения. Когда по проводам протекает большой ток, они нагреваются и расширяются в разной степени. После отключения нагрузки ток прекращается, провода остывают и сужаются. Последовательность расширений-сужений приводит к ухудшению соединения проводов. Соответственно, растет его электрическое сопротивление, а в итоге — опять же нагрев. В некоторых случаях возникает электрическая дуга, разрушающая соединение и вызывающая возгорание изоляции проводов.

3. Медь и алюминий формируют «гальваническую пару», которая также становится причиной нагрева контакта.

Худший вариант — соединение медного и алюминиевого проводов скруткой. Таким способом нежелательно соединять даже провода с жилами из одного и того же металла (меди или алюминия). Если вместе скручиваются медь и алюминий, то проблем с электропроводкой следует ожидать в ближайшее время.

Использование винтовых и пружинных клеммников позволяет компенсировать эффект теплового расширения металлов. Плотный контакт обеспечивается за счет винта или пружинящей пластины. Но в случае винтовых клеммников следует учитывать «текучесть» металлов. В особенности достаточно пластичного алюминия. Поэтому такие соединения требуют проверки не менее раза в год. По мере необходимости следует подкручивать винт, чтобы контакт с проводом оставался надежным.

Что касается пружинных клеммников (например, WAGO), то для соединения медных и алюминиевых проводов следует использовать только те, внутри которых имеется специальная токопроводящая паста. Она препятствует образованию окисла на поверхности алюминия. Многоразовые пружинные клеммники для указанной цели не годятся.

По поводу «гальванической пары» можно сказать следующее. При соприкосновении запускается процесс, известный как электролиз. Металлы обмениваются ионами, что приводит к появлению раковин и пустот на поверхности проводов. Из-за них снижается качество контакта. Причем эрозия алюминия более значительная. Со временем место соединения начинает греться вплоть до возникновения электрической дуги, возгорания изоляции.

На скорость деградации электрического контакта также оказывает влияние влажность воздуха. Чем она выше, тем процесс происходит быстрее.

Если все же приходится соединять медные и алюминиевые провода, то нужно использовать подходящие клеммники и соединения:

1. Клеммник типа «орех», называемый так из-за своей округлой формы. Внутри его пластикового корпуса имеется три стальные пластины. Средняя разделяет медный и алюминиевый провод. Недостаток такого соединения — сравнительно большие габариты, что может создать препятствие для его использования.

2. Клеммники WAGO, содержащие внутри специальную смазку. Она препятствует образованию окислов на токопроводящих жилах соединяемых проводов. Но указанные клеммники не рекомендуется задействовать в силовых цепях, а только в линиях освещения.

3. Винтовые клеммники также можно использовать для соединения медных и алюминиевых оголенных проводов. Но они должны быть доступными для проверки, поскольку со временем винтовой контакт может ослабнуть. Приходится временами его подкручивать.

4. Болтовое соединение используется в тех случаях, когда специальных клеммников под рукой нет. Берется болт с гайкой, а также три подходящие шайбы. Оголенные жилы медного и алюминиевого проводов закручивают колечком и одевают на болт, разделяя шайбой. Готовое соединение следует обмотать изолентой. Его недостаток — немалые габариты, что иногда делает проблематичным использование в распределительных коробках.

Просмотров: 3 893

Реакция сульфата алюминия и меди(II) | Эксперимент

• Два из пяти

Попробуйте этот практический или демонстрационный урок, чтобы проиллюстрировать вытеснение меди из сульфата меди (II) с помощью алюминиевой фольги

В этом эксперименте учащиеся добавляют алюминиевую фольгу для приготовления пищи в раствор сульфата меди (II) и не наблюдают никакой реакции. Затем они добавляют и растворяют хлорид натрия, вызывая бурную реакцию замещения, которая иллюстрирует реакционную способность алюминия. Раствор сильно нагревается, алюминий растворяется и становится видна красная медь.

Практическое занятие может занять около 30 минут. Флексикамер подойдет, если это нужно сделать в качестве демонстрации и дать учащимся более четкое представление о том, что происходит.

Оборудование

Аппарат

• Защита глаз (очки)
• Коническая колба, 100 см ³

Химикаты

• Алюминиевая фольга, 2 см x 2 см
• Раствор сульфата меди(II), 0,8 М (ВРЕДЕН), 20 см ³
• Хлорид натрия, 2–3 г

Примечания по охране труда и технике безопасности

• Прочтите наше стандартное руководство по охране труда и технике безопасности.
• Всегда используйте защитные очки (очки) и одноразовые нитриловые перчатки.
• Алюминиевая фольга, Al(s) – см. CLEAPSS Hazcard HC001A.
• Раствор сульфата меди(II), CuSO ₄ (водн.), 0,8 M (ВРЕДЕН, ОПАСЕН ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. карточку опасности CLEAPSS HC027c и книгу рецептов CLEAPSS RB031.
• Хлорид натрия, NaCl(s), (поваренная соль) – см. карточку опасности CLEAPSS HC047b.
• Перед утилизацией убедитесь, что алюминиевая фольга полностью израсходована в результате реакции, чтобы предотвратить продолжение экзотермической реакции в мусорном баке. Используйте большое количество раствора сульфата меди (II) и хлорида натрия, чтобы обеспечить полноту реакции.

Процедура

Источник: Королевское химическое общество

Оборудование, необходимое для иллюстрации реакции между сульфатом меди(II) и алюминием перед добавлением хлорида натрия для разрушения оксидного слоя на алюминиевой фольге

1. Отмерьте примерно 20 см ³ раствора сульфата меди(II) в коническую колбу.
2. Добавьте квадрат алюминиевой фольги.
3. Ищите признаки реакции.
4. Добавьте шпателем хлорид натрия и перемешайте до растворения.
5. Обратите внимание на любые изменения. Если ничего не происходит, добавьте еще хлорида натрия. Произошло ли вытеснение меди из сульфата меди(II)?

Вопросы учащихся и пример таблицы

1. Происходит ли какая-либо реакция перед добавлением хлорида натрия?
2. После добавления хлорида натрия алюминий становится более или менее реактивным?
3. Как влияет на это изменение добавление хлорида натрия?
4. Напишите «да» или «нет», чтобы заполнить таблицу ниже.

Наблюдения	До добавления хлорида натрия	После добавления хлорида натрия
Наблюдаемые пузыри
Изменение цвета
Изменение температуры
Медь наблюдалась

Учебные заметки

Алюминий не проявляет свою истинную реакционную способность до тех пор, пока не будет нарушен оксидный слой. Хлорид натрия нарушает этот оксидный слой. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида вступать в реакцию с алюминием, что влияет на сцепление оксидного слоя. Это позволяет реагировать с сульфатом меди (II). Напомните учащимся, как выглядит медь, чтобы они знали, что ищут.

Ответы на вопросы учащихся

1. Алюминий менее активен, чем медь. Алюминиевая фольга оказалась неспособной вытеснить медь из раствора сульфата меди(II).
2. Теперь алюминий более реактивен, потому что вытесняет медь. Алюминий + сульфат меди (II) → медь + сульфат алюминия
3. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида вступать в реакцию с алюминием, что влияет на когезионную способность оксидного слоя. Это позволяет провести простую реакцию обмена с сульфатом меди (II). Защитный оксидный слой образуется мгновенно, когда алюминий подвергается воздействию воздуха.

Дополнительная информация

Это ресурс проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом. Эта коллекция из более чем 200 практических заданий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое задание содержит исчерпывающую информацию для учителей и техников, включая полные технические примечания и пошаговые инструкции. Практические занятия по химии сопровождают практические занятия по физике и практической биологии.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверка здоровья и безопасности, 2016 г.

• Два из пяти

Что означают разнородные металлы, когда они находятся в моем доме?

Июль092013

• Опубликовано Джошуа Петерсон
• в Общие электрические работы

Медная и алюминиевая проволока являются разнородными металлами

Разнородные металлы не являются подобными, непохожими или разными металлами; например, алюминиевый провод к медному проводу, а также алюминий, плакированный медью. На протяжении большей части столетий строительства домов медная проводка использовалась для обеспечения дома электричеством. Был период в 1960-х годах, когда вместо проводки использовалась алюминиевая. Читайте наш другой блог, чтобы узнать больше.

Алюминий и медь нельзя смешивать без соответствующей установки. Это как смешать масло и уксус. При смешивании двух разнородных металлов, алюминиевой и медной проводки, для создания электрического соединения могут возникнуть проблемы . Возникнут коррозия и реакции.

Алюминий устойчив к коррозии благодаря барьеру из оксида, который мгновенно образуется на металле. Хотя проводка алюминий-медь реагирует друг на друга. При соединении алюминия с медью будут ямки на меди, что приведет к уменьшению площади контакта с поверхностью. Это приводит к тому, что электрическое соединение становится неплотным, шумным, и это может привести к возникновению дуги из-за зазора. Способ предотвращения скопления влаги между алюминием и медью заключается в использовании шовного герметика, диоксида серебра, и подсоединении алюминиевой проводки к медным разъемам. Хотя будьте осторожны только потому, что детали имеют сертификат UL. указанный метод не означает, что ваша страховая компания или другие заинтересованные стороны примут или одобрят этот метод.

Чтобы правильно соединить алюминий с медью, это должен сделать профессиональный опытный электрик . Вы, как клиент, должны обратиться в свой городской строительный департамент и посмотреть код NEC, а также в страховую компанию вашего домовладельца и посмотреть, что требуется и что одобрено. Получайте образование из правильных источников! Не верьте, что любой электрик знает, как правильно обращаться с алюминиевой медью. Не тратьте деньги и безопасность! Существуют подходящие соединители алюминиевых и медных проводов, которые необходимо использовать с соединительным герметиком, но эти утвержденные методы соединителей алюминиевых и медных проводов могут измениться в 2014 году.

Изменения в 2014 году

Угадайте, что? Если вы думаете о покупке алюминиевого каркасного дома или у вас уже есть алюминиевый дом, вам следует обновить эту проблему до 2014 года.