Почему сварка – лучший способ соединения проводов

Места соединения отрезков силовой цепи – самые уязвимые её звенья. Любой электрик подтвердит, что более 85% всех электроаварий связаны именно с тем, что электрический контакт в точке соединения проводников был либо недостаточным, либо избыточным (в виде замыкания на другой провод). Таким образом, можно говорить, что и надёжность электросетей зиждется в основном на качестве соединений. Сегодня мы поговорим о том, почему среди всех современных способов коммутации наилучшим считается сварка.

Согласно главному нормативному документу – Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) – любые соединения, ответвления или оконцевания жил следует осуществлять при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов. При этом опрессовка с точки зрения выполнения часто объективно сложнее других работ: здесь требуется специальный инструмент, а произвести обжим гильзы в неудобном месте бывает крайне проблематично. Различные виды зажимов и сжимов довольно удобны в обращении, однако не всегда могут гарантировать высокую механическую прочность соединения. Популярные сегодня клеммники разного вида всё же скорее пригодны для быта и решения сравнительно простых коммутационных задач. Они имеют малый вес и габариты, не усложняют монтаж и делают его комфортным, однако для по-настоящему серьёзных электроузлов с кабелями большого сечения их применять не рекомендуется. Зато сварка – универсальный способ соединения: он не увеличивает вес токопроводящей жилы, крайне незначительно изменяет габариты провода, не требует сложного инструмента для выполнения, но при этом обеспечивает наилучший электрический контакт и наивысшую механическую прочность.

Преимущества сварки

Следует обозначить, что сегодня мы ни в коем случае не ставим целью сделать антирекламу различным зажимам и клеммникам быстрого монтажа. Это действительно очень современное и крайне удобное средство соединения проводников, которое выручает начинающих мастеров в быту и часто служит неплохую службу профессионалам. Однако, когда речь заходит о масштабных монтажных работах с большим количеством проводников, нуждающихся в соединении, стойком на разрыв, можно говорить только о сварке, пайке или использовании обжимных гильз.

Жилы обычного провода или кабеля, изготовленные из меди, не смогут выдержать серьёзную нагрузку. Сам металл является довольно пластичным и неупругим, легко плавится при нагреве и хорошо растягивается при натяжении. Даже если взять весьма технологичное винтовое соединение, в котором концы проводников закреплены в виде колец, такой провод под тепловой и механической нагрузкой начнёт плавиться и деформироваться, а удержать его не помогут ни проложенные шайбы, ни самые пружинистые гроверы.

Самозажимные клеммники способны выдерживать специфические виды нагрузок, только если речь идёт о дорогих и специализированных моделях, при изготовлении которых применяются другие виды пластика, иной тип закусывания конца и элементы армирования конструкции. Среди тех изделий, которые обычный потребитель может найти на рынке или в интернет-магазине, такие модели не встречаются. Как правило клеммники низкого качества уже при незначительном превышении токового номинала могут начать плавиться, а при длительных предельных нагрузках по амперажу их прижимные пружины попросту теряют требуемую упругость.

Немало людей считают, что сварка и пайка – это чуть ли не один и тот же процесс, или, по крайней мере, синонимы. Потому здесь будет правильным разъяснить между ними разницу, чтобы полнее прочувствовать преимущества первой. Объединяет сварку и пайку то, что оба этих способа соединения предусматривают процессы нагрева. По общим затратам времени и сил, пайка почти не уступает сварке, однако конечный результат в разы хуже. В обоих случаях сначала необходимо зачистить концы проводников, а затем для припаивания используется флюс и прогрев максимальной длины скрутки. При этом сварка жил занимает считанные секунды и требует не столь значительной общей длины перекрытия проводников.

Итак, как понятно из всего сказанного ранее, перечисленные виды изделий для коммутации проводников обеспечивают принципиально разное качество соединений, обусловленное самой сутью приспособления или процесса. То есть, определяющим фактором будет именно то, по какому пути электрический ток проследует от одного места в сети к другому. Опять же, здесь очевидно, что то, насколько «легко» ток пересечёт все границы: между одной жилой и другой; между проводником, пластиной-посредником и вторым проводником; между молекулами припоя и металлом кабеля – определит общее качество контакта. Так вот на фоне всей этой информации следует понять, что термин «контакт» применительно к сварке вообще не используется! В результате сваривания двух проводников мы получаем монолитное изделие, которое на молекулярном уровне полностью соответствует цельному и неразрывному проводнику.

Безусловно, неправильно говорить, что при таком подходе идеальный результат достигается в 100% случаев. В месте сращивания проводников всё же имеется контактное сопротивление, но оно просто мизерно в сравнении с коммутацией жил при помощи иного подхода. Более того, исследователями обнаружен интересный эффект: из-за утолщения провода в месте слияния нескольких проводников выделение тепла гораздо меньше, чем на других участках. При значительной нагрузке зона сочленения не только не перегревается, но и имеет температуру несколько ниже основной части провода.

Процесс сварки назвать чересчур простым не получится. Для того, чтобы его осуществить, необходим сварочный аппарат и электроды. Сам процесс происходит в результате точечного нагрева торцов жил и при должной сноровке занимает всего несколько секунд на каждую пару проводников. Для сварки жил в обычных бытовых кабелях даже электриками-профессионалами применяются сравнительно небольшие приборы, мощность которых составляет всего 500-700 Вт. Благодаря тому, что все процессы происходят при сравнительно небольших токах и невысоких температурах (если сравнивать со сваркой стали), не возникает вредной для органов зрения электрической дуги, а сам материал нагревается только там, где нужно. В результате сварить два провода можно довольно легко, не опасаясь брызг металла и ослепления глаз. Разумеется, и такие работы необходимо проводить с соблюдением всех типичных мер безопасности: надевать защитные очки, защищать руки при помощи перчаток, под свариваемые концы подкладывать жаропрочные материалы, чтобы не повредить рабочую поверхность и пр. Тем не менее, любой специалист подтвердит, что производить подобные манипуляции можно даже в не очень удобных для этого монтажных и распределительных коробках, которые традиционно располагают под потолком. Безусловно, в абсолютном удобстве монтажа пайка проигрывает тем же клеммникам, винтовому соединению или применению сжимов, но на первое место принято выносить всё же качество результата.

Отдельно требуется сказать о механических характеристиках. Итогом сварки является аккуратный шарик, сформированный самим металлом свариваемых жил. В некоторых случаях мастера пытаются проварить ещё миллиметр-другой общей площади, однако в таком случае результат будет больше походить на пайку из-за своей поверхностности – соединения только верхних слоёв металла. За счёт того, что пару проводников принято к сварке подготавливать путём скрутки, а шарик на конце соединения является в действительности монолитом, разорвать подобное соединение очень сложно. К примеру, известно, что усилие на разрыв, которое нужно приложить к сваренному соединению, чтобы его нарушить, примерно в 6-7 раз больше, чем к пайке, в 2-4 – по сравнению с обжатием гильзами, в 3-4 – по сравнению с винтовым и в 17-25 – по сравнению с клеммниками. К тому же, очень важно, что физико-механические свойства влияют и на естественную стойкость такого соединения к внешнему воздействию: не имея внутренних полостей и вредной поверхности, сваренный участок не начнёт окисляться, а просто покроется со временем тонкой оксидной плёнкой, которая не будет ничему мешать.

Как всё работает

Конечно же, неправильным будет говорить, будто сварка полностью лишена недостатков. В первую очередь, для неё требуются определённые навыки и понимание физической стороны процесса. Кроме того, совершенно невозможно произвести сварку без специального инструмента, а он есть далеко не у каждого. Сам процесс работы сопряжён с тем, что мастеру придётся позаботиться о наличии защитных очков или о маске, о паре кожаных перчаток, о графитовых электродах в достаточном количестве для проведения сварки в большом множестве точек, о приспособлениях для зачистки изоляции с проводов и о средствах её восстановления после того, как соединение будет готово.

Полный алгоритм работ по сварке проводов будет таким.

1. Сначала мастер подготавливает концы жил, которые планируется сваривать. С них снимают изоляцию на 6-7 см, а затем оголённые области зачищаются при помощи наждачной бумаги – сначала грубой, потом более мелкозернистой.
2. На доступных участках выполняется скрутка. Желательно не пытаться сделать её усилием рук, а для большей технологичности использовать дрель или шуруповёрт со специальной насадкой (их сейчас на рынке очень много). Важно контролировать, чтобы жилы плотно прилегали друг к другу по всей длине оголённой области, а кончики не расходились в стороны.
3. Перед началом основной части манипуляций к свободной от работ неизолированной зоне скрутки необходимо присоединить клещи заземления.
4. Чтобы разжечь дугу, нужно поднести к концу скрутки электрод и мягко прикоснуться им к металлу. В зависимости от диметра жил и навыка может быть достаточно одного короткого касания или двух-трёх.
5. Увидев шарик на конце соединения, следует вначале дать ему остыть естественным образом, а затем заизолировать весь оголённый участок при помощи изоленты, колпачка или сразу нескольких слоёв прочной термоусадочной плёнки.

Для сварки медных проводов, которые сегодня вполне обоснованно доминируют в быту, необходимо применять угольно-медные электроды. Особенно важно использовать правильные материалы тогда, когда приходится делать соединение в подрозетнике, где в дальнейшем будет устанавливаться электрофурнитура. Там постоянно присутствует тепловое поле, которое станет постепенно влиять на скрутку на микроскопическом уровне, потому оптимальный вариант – не давать деструктивным процессам ни малейшего шанса.

Важно отметить, что сварка однопроволочных и многопроволочных жил, как между собой, так и в пределах одного типа, происходит одинаково. Более того, нет никакой сложности в том, чтобы выполнять сваривание не попарно, а группами из трёх и более проводников. Если у вас получилось добиться красивой и плотной скрутки, значит это соединение точно можно варить без опаски. Тем не менее, в случаях, когда приходится иметь дело одновременно с большим количеством проводников, лучше сначала попытаться потренироваться сваривать подобный пучок на обрезках, чтобы не пришлось заново зачищать концы и подгонять скрутку по длине.

В нынешних реалиях разумнее приобретать сварочный аппарат инверторного типа. В руках домашнего мастера он будет полезен и для других задач по хозяйству, а с точки зрения эксплуатационных характеристик такой прибор многократно удобнее аналогов. Кроме возможности регулировать ток сварки и возможности быстро получать устойчивую дугу, он не будет позволять электроду липнуть к металлу, чем существенно упростит работу.

Подводя итоги, хочется сказать, что сварка вполне заслужено лидирует среди всех существующих на сегодня типов коммутации токопроводящих жил. Мы очень надеемся, что изложенная выше информация не слишком сильно разочаровала людей, которые возлагают большие надежды на наиболее современные типы соединений. В качестве достойного аргумента у них в руках всегда остаётся неоспоримый факт – соединение сваркой является полностью неразъёмным, а для некоторых ситуаций этот аспект может быть крайне важен.