Введение

Провода представляют собой тонкие металлические проводники для электричества. Они выпускаются в бухтах по 50, 100 и более метров. При создании электропроводки приходится разрывать целостность кабелей, собирая распределительные коробки, подключая провода к щитку и потребителям.

Подготовка проводов к соединению в коробке

Все соединения должны выполняться крайне ответственно, чтобы не возникало “узких мест”. Не допускается делать обычные скрутки или соединять провода из меди и алюминия напрямую, поскольку со временем металл окисляется, площадь поверхности соприкосновения уменьшается, сопротивление повышается и растет температура при нагрузках. В некоторых случаях это приводит к искрению и возгоранию, коротким замыканиям и другим малоприятным событиям, поэтому все нужно делать качественно, продуманно и основательно.

При сборке электропроводки провода нужно скреплять по цветам, спаивая их, используя винтовые зажимы для проводов или соединительные клеммы. Последний вариант считается оптимальным, поскольку он позволяет экономить время, обеспечивает качественное соединение и надежность контактов.

Большинство соединений в прошлом веке делались посредством скруток – два провода зачищались и скурчивались друг с другом, после чего изолировались при помощи изоленты. Подобное соединение нельзя назвать качественным, особенно если проводка собиралась в спешке и концы проводов не пропаивались.

Сегодня скрутки практически не применяются, но все же их нужно уметь правильно делать, ведь не всегда есть возможность купить клеммы для соединения. Что такое клеммы (клеммники)?Это специальные соединения, позволяющие сращивать концы проводов без спайки. Если соединяется кабель не в распределительной коробке, то концы соединяются на разном уровне (так, чтобы они не совпадали по вертикали). Место соединения хорошо пропаивается и изолируется сначала каждый провод, а затем – весь кабель.

Пропаянные соединения проводов

Чем длиннее скрутка, тем больше площадь соприкосновения элементов (пайка увеличивает площадь в 5-10 раз). Рекомендуется перекручивать провода плоскогубцами, чтобы как можно плотнее сжать их и улучшить контакт. Изоляцию металла надо проводить с запасом, накладывая изоленту в несколько слоев.

Как видите, ничего особо сложного в этом нет. Но со временем клеящий состав на изоленте высыхает, она начинает разматываться и возможно возникновение КЗ. Поэтому намного разумнее использовать клеммные колодки для соединения проводов, которые собраны из пластика, устойчивого к изменению температуры, ультрафиолету и не подвергающегося коррозии.

Подобные зажимы служат по 50-70 лет, не теряя своих качеств, их стоимость вполне доступна, а процесс соединения – прост и не требует наличия специнструмента. Для соединения проводов в распределительной коробке можно использовать специальные колпачки. Они похожи на маленькие стаканчики. Установка колпачков очень простая – два провода зачищаются на 10-15 мм, скручиваются вместе, а сверху на них надевается колпачок. Он закрывает оголенные контакты и скрепляет концы, улучшая контакт.

Приобретая колпачки, учитывайте особенности своего кабеля. Существуют колпачки для одножильных и многожильных проводов, для тонких и толстых, со специальной защитной пастой внутри, предотвращающей появление окисления поверхности металла. Помните, что соединять друг с другом медные и алюминиевые провода нельзя, поскольку они быстро окисляются.

Виды клемм

В зависимости от конструкции, бывают такие клеммные колодки для кабелей:

1. Плоские;
2. Крестовые («отвертки»);
3. Шестигранные;
4. Помимо этого бывают болтовые, пружинные, безвинтовые и винтовые клеммы для кабеля.

Фото — Виды клеммников

Винтовые самозажимные клеммники (Weidmüller , AVK Klemsan) широко используются в разводке электропроводки, в распределительных коробках, для закрепления контактов авто-аккумулятора, розетки, включателя освещения, соединения групп светильников по определенной схеме или телефонных проводов, установки мощного оборудования (здесь необходимо применение специальных силовых колодок), и т.д.

Фото — Винтовые самозажимные клеммники

Винтовые клеммы обычно используются для подключения цепей заземления, например, на проигрывателе или сетевом фильтре. Часто подобные токовые клеммные шины применяются для защиты динамиков устройств оповещения – акустических систем, сигнализационных и т.д. Заземляющие клеммы часто имеют зеленый винт и используются в бытовой технике, там они оснащены «зубами» — специальным захватом проводов.

Фото — Заземляющие клеммы

Видео: разновидности клемм

Клеммные колодки пружинного типа

Самыми распространенными колодками этого типа считаются самозажимные клеммники фирмы WAGO.

Серия WAGO выпускается в 2 вариантах:

1. PUSH WIRE
   (неразъемные одноразовые).
2. CAGE CLAMP
   (многоразовые).

Извлечь проводник из одноразовых клемм, не повреждая клеммник, невозможно. Многоразовые имеют удобный рычажок для освобождения проводника.

Данное оборудование широко применяется не только в промышленном производстве, но и в бытовых условиях.
Особенно они популярны для осветительных сетей.

Зажим происходит при помощи пружины из стали, покрытой специальным хромоникелевым сплавом. Пружина сложной формы обеспечивает надежное, прочное соединение. Корпус, изготовленный из поликарбоната или полиамида, выдерживает широкий диапазон температур, стоек к воздействиям агрессивных сред.

Сами клеммники выполнены из луженой меди.
Это значительно увеличивает контактное пятно, снижает переходное сопротивление, защищает от коррозии. Кроме этого, WAGO могут заполняться специальной смазкой, обеспечивающей дополнительную защиту от коррозии.

модель WAGO

WAGO способны соединять 2-8 проводников с диаметром 0,5-4мм2. Они рассчитаны на напряжение номинальное 220В и ток 32А.

Все пружинные бывают 2 исполнений – под DIN-рейку и обычного исполнения.

Под DIN-рейку клеммники применяются в пультах и шкафах управления, распределительных ящиках.
Они применяются везде, где присутствует повышенная вибрация (например — машиностроительная, железнодорожная промышленность).

Phoniexcontact выпускает клеммники под DIN-рейку, рассчитанные на провода как с наконечниками, так и без них сечением до 35мм 2 . Существует возможность соединения до 50 проводов одновременно.

Основное преимущество оборудования Phoniexcontact – универсальность.
Можно делать любые сборки. Все элементы легко состыковываются между собой.

Монтаж предельно прост и доступен:

1. Сначала
   нужно подготовить проводник – зачистить изоляцию примерно на 10-13мм.
2. Для подключения провода
   достаточно открыть при помощи обычной отвертки зажим, вставить проводник и извлечь отвертку. Контакт замкнется автоматически.

Преимущества пружинных соединений:

1. Наличие
   отдельного гнезда для каждого проводника.
2. Прочное, качественное соединение.
   
3. Низкое
   переходное сопротивление.
4. Возможность
   состыковки проводов из различных материалов.
5. Защита от коррозии
   , а также других внешних воздействий.
6. Не требуется
   специальных инструментов.
7. Не требуется
   специальных навыков.
8. Возможность
   многоразового применения.
9. Не требует
   ежегодного обслуживания.
10. Устойчивость
    к вибрациям.
11. Свободный доступ
    для измерительных инструментов.
12. Распределение потенциала
    (при необходимости) используя перемычки.

К недостаткам можно отнести не высокие допустимые токи.

Кроме таких известных брендов, как WAGO, Phoniexcontact аналогичное оборудование выпускают Legrand, АВВ.

Таблица:

Обзор цен

Соединительные клеменные колодки можно купить в любом электро-магазине России, Украины, Беларуси и прочих стран. Естественно при покупке оптом прайс будет значительно меньшим. Стоимость в основном зависит от шага и материала клеммника, а также фирмы-производителя и типа расположения (угловые, торцевые и т.д.). Цена на отечественные приспособления намного ниже нежели на импортные.

Для примера предлагаем рассмотреть, сколько стоят разъемные клеммники DEGSON под винт с сечением провода 1 мм в разных городах России и Украины:

Продажа клеммников производится как в специализированных магазинах и центрах, так и на рынках. Обязательно проверяйте перед покупкой сертификат качества серии и ГОСТ приспособления. Из отечественных аналогов можем порекомендовать IEK (ИЭК), ЗВИ и ЗНИ.

По современным правилам ПУЭ 7-ой редакции разрешено для соединения электропроводов использовать четыре способа:

Рассмотрим подробно каждый из этих способов соединений.

Особенности монтажа

Соединение проводов и кабелей с помощью клеммника, дело достаточно простое, не требующее каких-то специальных навыков. Подбирается нужная колодка с ячейкой наиболее подходящего размера, после чего внутрь вставляются жилы, зажимаемые винтами.

Предварительно с концов жил снимается изоляция, на расстоянии 5-7 мм, после чего вся токопроводящая поверхность тщательно зачищается. Многосекционные колодки при необходимости разрезаются на требуемое количество сегментов. В винтовые устройства не рекомендуется зажимать алюминиевые провода, поскольку такие жилы могут быть передавлены винтом.

Если же все-таки возникла необходимость соединения и подключения алюминиевых жил именно этим способом, в этом случае при затягивании винтов нужно соблюдать особую осторожность. Следует учитывать, что алюминий считается текучим материалом, и через некоторое время под действием значительного давления контакт ухудшается и постепенно пропадает совсем

В такой ситуации велика вероятность перегрева и даже возгорания проводника. В связи с этим, рекомендуется все соединения с алюминиевыми жилами подтягивать не реже одного раза в год.

Типы клеммных колодок

Существует несколько видов соединительных клемм для проводов,поэтому нужно понимать, какие именно вам пригодятся. Сначала выясните, какие кабеля вам нужно сращивать: одножильные и многожильные, диаметр кабеля, одинарный, двойной или тройной. И только после этого идите в магазин.

Классическая клемма состоит из пластикового корпуса с латунным вкладышем в виде трубки с резьбой, удерживающей кабель от выскакивания. К достоинствам клемм можно отнести:

1. Простоту работы. В часть устройств достаточно просто вставить зачищенный от изоляции металл, после чего в ней срабатывает замок и провод не выходит наружу.
2. Возможность соединять провода разного сечения. К примеру, можно соединить кабель на 2,5мм2 с кабелем на 1,5 мм2.
3. Возможность соединять провода из разных металлов, поскольку нет прямого контакта между проводами.

Правильное соединение двух проводов со смещением по вертикали

Клеммные зажимы отлично зарекомендовали себя в работе – они защищают соединение даже лучше, чем при пайке и использовании изоленты. Пластиковый корпус не рассыхается и не ломается, зажим обеспечивает качественное соединение двух контактов и их целостность. Время на установку клеммы – всего несколько секунд, тогда как скрутка, спайка и изоляция одной точки может занимать до 5 минут. Кабеля соединяются в клеммах тремя способами:

1. Ножевое.
2. Пружинное.
3. Винтовое.

Перед покупкой уточните, какие именно клеммы вам предлагают. Ножевое соединение хорошо тем, что вам не придется зачищать провода – клемма сама прорезает изоляцию и достает до металла. Правда, чтобы ее установить, требуется определенное усилие и опыт. Подобные клеммы нередко называют накидными, их используют как в быту, так и в автомобилестроении.

Пружинные устройства применяют как для создания проводки в частном доме или квартире, так и в промышленности. Использование пружинных соединений самое удобное – для этого надо зачистить кабель на определенную длину и вставить металл в разъем. Пружина надежно зафиксирует жилу и не даст ей вырваться наружу даже при серьезной нагрузке. Чтобы разобрать такой узел, нужно аккуратно поддеть рычажок в клемме шилом или тонкой иглой, после чего вытащить жилу. Но повторно использовать пружинные клеммы для соединения проводов не рекомендуется, поскольку они уже не обеспечивают качественное прижимание и фиксацию. Приобретите новое устройство – стоит оно совсем недорого.

Покупая подобные соединители, продумайте, какое количество жил вам нужно будет соединять, ведь они выпускаются на два, три, четыре и шесть контактов. При соединении обязательно следите за тем, чтобы не попутать цвет проводов и фазу/ноль, чтобы не произошло короткого замыкания. При подключении выключателей всегда размыкайте фазу, а ноль пускайте сразу на светильник.

Колпачки для соединения двух проводов в коробке

Винтовая соединительная клеммная колодка также пользуется популярностью, хотя для подключения требуется больше времени, чем при использовании пружинной. Соединение происходит по следующей схеме:

1. Концы жил зачищаются на 10 мм.
2. Многожильный провод закручивается, чтобы сделать его фактуру более твердой.
3. Жила вставляется в разъем, сверху притягивается винтом.
4. Операция повторяется со второй стороны.

Из недостатков подобного решения можно выделить:

1. Необходимость использования дополнительного инструмента (крестовой или плоской отвертки).
2. Сложность работы в ограниченном пространстве (если концы очень короткие и не вылазят из распределительной коробки, то установить клемму и закрутить винты будет непросто).
3. Установка занимает несколько минут. Если в пружинное соединение вы просто вставляете конец, то здесь нужно затягивать винты и тратить время.
4. Через некоторое время крепление может ослабнуть за счет того, что многожильный провод сомнется. Через год рекомендуется подтянуть винты для обеспечения лучшего соединения.

Общие требования к монтажу

Качество соединений и ответвлений при монтаже имеет первостепенное значение.
При поиске неисправности в электрической цепи, чаще всего проблема возникает из-за отсутствия контакта. Некачественный контакт может привести не только к разрыву цепи, но и к перегреву проводов. Нередко это является причиной возгорания.

Поэтому к ним предъявляются жесткие требования.

Независимо от того, какими клеммами выполняется монтаж, должны выполняться следующие правила:

1. При монтаже
   необходимо оставлять запас проводов перед всеми соединениями (для повторного соединения).
2. Все соединения
   должны располагаться в доступных местах.
3. Месторасположение соединительных элементов
   нужно защищать от вибрации и любых других механических воздействий.
4. Изоляция
   соединительных элементов должна соответствовать изоляции проводников.
5. Все соединения
   должны выполняться в , шкафах и пультах управления, специальных нишах строительных конструкций.

Выпускается множество разновидностей клеммников по назначению:

• вставные;
• гибридные;
• мини и микро клеммы;
• клеммы с предохранителями;
• клеммы с размыкателями;
• многовыводные;
• многоярусные;
• проходные и другие;

Для всех разновидностей правила монтажа едины.

1. При повышенных вибрациях
   рекомендуется использовать пружинные клеммники.
2. Винтовые колодки
   с прижимными пластинами надежнее обычных.
3. Все соединения алюминиевых проводов
   требуют протяжки с периодичностью не менее одного раза в год.
4. Не допускается располагать клеммники в штукатурке.
   Они должны быть скрыты в распределительной коробке.
5. Ввод провода в колодку
   должен производиться до слоя изоляции.
6. После монтажа,
   нужно проверить качество соединения легким вытягиванием провода из клеммника.

Классификация колодок

Существует несколько разновидностей таких приспособлений. Все они хорошо выполняют своё предназначение — обеспечение надёжного контакта в кабельном соединении. Существует несколько категорий, на которые они подразделяются.

Материал корпуса

Эта деталь изготавливается из сырья, не проводящего электрический ток. Ещё одним обязательным требованием является подбор минимального расстояния между точками контакта для исключения воздушного пробоя. Оболочка соединительной клеммной колодки может быть:

Керамической, устанавливаемой в местах с повышенной температурой. К таким изделиям можно отнести нагревательные элементы, силовые присоединения. Нельзя устанавливать подобные компоненты при вибрации и ударных нагрузках, они слишком хрупкие.
Полипропиленовые коммутаторы прочные и пластичные, не образуют трещин при деформации. Однако из-за низких температурных и диэлектрических характеристик не допускается их монтаж в высоковольтных установках с расположенными близко друг к другу фазой или нулём. Исключение составляют сети освещения.

Колодки из прочного негорючего полиамида довольно дороги. Применяются там, где к оборудованию предъявляются повышенные требования.
Лучшими характеристиками прочности и изоляции обладают карболитовые клеммники. Их применение допустимо везде, кроме нагревательных приборов.
В слаботочных соединениях, бытовой технике и в освещении широко применяются изделия из поливинилхлорида. Это самый дешёвый вариант

Однако из-за того, что при нагреве ПВХ плавится, использовать их нужно с осторожностью. Ещё одним преимуществом подобных клеммников является удобная форма выпуска в виде блоков

Таким образом, можно подобрать любое количество неразъёмных соединений.
Текстолитовые или эбонитовые детали встречаются редко из-за их высокой стоимости.

Способ крепления провода

Для винтовых клеммников это может быть классическая накидная конструкция или крепление при помощи зажима. Первая представляет собой соединение гайки, роль которой выполняет контактная пластина с резьбой, и винта. В этом случае конец провода должен быть подготовлен: сформировано кольцо или установлен наконечник. Применяются они при установке в распределительных коробках.

У колодок второго типа устройство предусматривает фиксацию просто зачищенной жилы. Это возможно за счёт особой конструкции гайки. Она формирует своеобразный хомут, подтягиваемый винтом к колодке. Недостатком такого изделия считается нахождение жилы под постоянным давлением, что разрушает металл, особенно алюминий.

Общей отрицательной стороной подобных клеммников является необходимость постоянного контроля за надёжностью крепления и периодическая подтяжка контактных групп.

Этого изъяна лишены быстрозажимные колодки. Они бывают одно- или многоразовыми. Типичным примером такой продукции являются изделия фирмы Ваго.

Тип монтажа коммутатора

Простейший клеммник состоит из корпуса, металлической рейки и ряда зажимов. Одна колодка предназначена для подсоединения либо фазы, либо ноля (заземления). Подбирая фиксатор, необходимо учесть способ его установки. Имеется множество разновидностей коммутационных устройств:

• Уже описанные ранее винтовые.
• Разъёмные, одна часть которых контактирует с проводником, а вторая — с платой. Устанавливаются на микросхемах.
• Нажимные или пружинные.
• Барьерные, предназначенные для силовых установок.
• Проходные, позволяющие соединять несколько проводов из разных металлов для создания разветвлённых электросхем.
• Наборные, устанавливаемые на DIN-рейки. Фиксация происходит с помощью защёлок, предотвращающих выпадание колодок из блока.

Виды соединений без использования клемм

Прежде чем начать разговор о клеммах, имеет смысл рассмотреть виды соединения проводов, не использующие специальных механических устройств. В конце концов, методы, которые сегодня принято считать «кустарными» и устаревшими, существуют со времен открытия электричества и живы по сей день. Вот основные из них:

• Скрутка. Соединение это выполняется исключительно просто, но если все сделано правильно, то оно относительно надежно и долговечно для сетей со средней токовой нагрузкой. Основной недостаток – невозможность соединения разнородных металлов. Если, к примеру, скрутить медный и алюминиевый провода, то каким бы качественным соединение ни было, оно прослужит недолго, поскольку разнородные металлы представляют собой гальваническую пару и под действием электрического тока очень быстро разрушаются. Не годится скрутка и для многожильных проводов, так как их просто невозможно плотно скрутить, а значит, контакт будет плохим и соединение быстро сгорит.
• Спайка. Пайка обеспечивает хороший долговременный контакт и годится для соединения как одножильных, так и многожильных проводов. К недостаткам можно отнести низкую температурную стойкость (припой — довольно легкоплавкий материал) и необходимость иметь рядом разогретый паяльник и электросеть для его подключения. Кроме того, некоторые металлы очень плохо паяются (алюминий и его сплавы) или не паяются вовсе (нихром, константан и пр.).
• Сварка. Исключительно прочное и качественное соединение, которое будет служить годами. Единственное, оно абсолютно неремонтопригодно – сварную стыковку невозможно разобрать. Ну и для того, чтобы сделать такое соединение необходимо специальное оборудование и соответствующие навыки. В дополнение качественно сварить разнородные металлы весьма проблематично, а зачастую и невозможно.
• Обжимка. Смысл метода состоит в том, что два проводника вставляются в гильзу (трубку), а затем эта трубка при помощи специального инструмента обжимается. Такой вид соединения, если он выполнен не пассатижами или молотком, долговечен и обеспечивает хороший контакт. Но он требует специального инструмента и набора гильз соответствующего диаметра. Обжимка годится для стыковки многожильных и одножильных проводников из однородных металлов. Гильза, естественно, должна быть выполнена из того же материала, что и провода или в крайнем случае из железа.

Примеры соединения медных проводов методами скрутки, пайки, обжимки и сварки

Недостатки колодок

Прижимное соединение разных типов имеет ощутимые недостатки:

1. Часть электриков считают, что пружинные изделия не слишком хорошо приспособлены для больших нагрузок. Монтировать клеммные колодки рекомендуют для слаботочных цепей: освещения, экономичных бытовых приборов и т. п.
2. Винтовые клеммники плохо удерживают алюминиевые провода. Даже если соединение выполнено правильно, оно ослабевает с течением времени. Такие электроустановки рекомендуется проверять 1-2 раза в год и заново протягивать винты.

Даже качественное клеммное соединение не слишком долговечно из-за образующейся на металлических поверхностях окисной пленки.

Электромеханические характеристики

Сила тока, выдерживаемое напряжение и сопротивление

Одни из основных электрических характеристик клемм. Влияют на проводимость и сопротивляемость электрическому воздействию и скачкам напряжения. Эти параметры во многом определяют сферу применения тех или иных клемм.

Температурный режим

Выдерживаемая температура определяет возможность применения клеммника в  экстремальных или обычных средах.  Стандартный температурный диапазон составляет от -40 до +105, этого хватает для бесперебойной работы большинства клемм в распределительных коробках, модулях, приборах и блоках питания. Для особых нужд, например для подключения сильноточных проводников, или в сферах, где недопустима возможность оплавления используют клеммы из жидко-кристаллического полимера (на печатную плату). Они способны выдержать до +250 °C при кратскрочном скачке и нормально функционируют при до +130 °С. Для соединения проводов применяют керамические клеммы, которые выдерживают до +300 °С

Максимальное усилие затяжки

Находится в интервале от 0.2Nm до 2.5Nm чем меньше этот параметр, тем проще затянуть и зафиксировать проводник в клеммнике, но в то же время – выше риск вырывания клеммника с монтируемой поверхности, или отстегивания проводника.

Шаг контактов

Расстояние, на котором расположены отверстия для подключения проводников относительно друг друга. Чаще всего бывает в интервале от 1 до 20мм

Также при выборе клеммы важными параметрами являются:

• Сечение подключаемого проводника, мм2
• Кол-во контактов (определяет максимальное количество проводников, которые можно подключить к данной клемме). Обычно бывает от 1 до 48 контактов