Соединение — самое слабое место любой линии. Кабель по всей длине однороден, а точка соединения имеет переходное сопротивление, окисляется, испытывает механические нагрузки и нагревается сильнее всего остального. Требования ПУЭ к соединениям написаны именно об этом.
Разберём закрытый перечень допускаемых способов, каждый из них по отдельности, муфты для мест без доступа и правила размещения соединений.
1. Что допускает ПУЭ
Ключевой пункт — ПУЭ 2.1.21:
Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т. п.) в соответствии с действующими инструкциями, утвержденными в установленном порядке.
Четыре способа, перечень закрытый. Всё остальное — либо частный случай одного из четырёх, либо не соответствует требованию.
Дополняют его семь пунктов той же главы:
| Пункт | Требование |
|---|---|
| 2.1.22 | В местах соединения, ответвления и присоединения жил должен быть предусмотрен запас провода, обеспечивающий возможность повторного соединения |
| 2.1.23 | Места соединения и ответвления должны быть доступны для осмотра и ремонта |
| 2.1.24 | В местах соединения и ответвления провода и кабели не должны испытывать механических усилий тяжения |
| 2.1.25 | Места соединения и ответвления, а также сжимы должны иметь изоляцию, равноценную изоляции целых мест проводов и кабелей |
| 2.1.26 | Соединение и ответвление выполняются в соединительных и ответвительных коробках, в изоляционных корпусах сжимов, в специальных нишах строительных конструкций, внутри корпусов электроустановочных изделий, аппаратов и машин |
| 2.1.27 | Конструкция коробок и сжимов должна соответствовать способам прокладки и условиям окружающей среды |
| 2.1.28 | Коробки и изоляционные корпуса сжимов должны быть, как правило, изготовлены из несгораемых или трудносгораемых материалов |
Для защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов действует отдельное требование — ПУЭ 1.7.139: соединения должны быть надёжными и обеспечивать непрерывность цепи; соединения стальных проводников рекомендуется выполнять сваркой; допускаются другие способы, обеспечивающие требования ГОСТ 10434 ко 2-му классу соединений. Соединения защищаются от коррозии и механических повреждений, для болтовых предусматриваются меры против ослабления контакта.
2. Почему скрутки нет в списке
Скрутка в перечне п. 2.1.21 не упомянута. Это не формальность, а следствие физики контакта.
Электрический контакт держится на давлении: чем выше и стабильнее прижим, тем меньше переходное сопротивление. У скрутки давление создаётся упругостью самой меди и не нормируется ничем. Дальше происходит следующее:
- Соединение нагревается под нагрузкой (тепловыделение P = I²·R).
- Медь при нагреве отпускается и теряет упругость, витки ослабевают.
- В зазоры попадает воздух, поверхность окисляется.
- Сопротивление растёт, нагрев усиливается — цикл повторяется.
Процесс самоусиливающийся: скрутка не приходит в равновесие, а деградирует. Именно поэтому она даёт локальный нагрев при токах, далёких от уставки автомата, — механизм разобран в материале почему греется кабель.
При этом скрутка законна как подготовительная операция: жилы скручивают, а затем сваривают в монолит или пропаивают. После сварки соединение перестаёт быть скруткой — витки превращаются в единый проводник.
3. Опрессовка гильзами
Механическое обжатие жил в металлической гильзе с усилием, разрушающим оксидную плёнку и создающим холодную сварку по контактным пятнам.
Типы гильз:
| Обозначение | Материал | Применение |
|---|---|---|
| ГМЛ | Медь лужёная | Медь с медью, основной вариант для бытовой проводки |
| ГМ | Медь | Медь с медью |
| ГА | Алюминий | Алюминий с алюминием |
| ГАМ | Биметалл (алюминий + медь) | Переход алюминий — медь встык |
| ГСИ | Соединительная изолированная | Медь с медью, с готовой изоляцией |
Подбор. Номер гильзы соответствует суммарному сечению заводимых жил. Две жилы 2,5 мм² в одной гильзе — это 5 мм², то есть гильза под 6 мм². Недобор сечения не даёт завести жилы, перебор — не даёт нужного обжатия, и гильза после опрессовки проворачивается на жилах.
Инструмент. Пресс-клещи с матрицами под нужный профиль (шестигранник, точка, трапеция) или гидравлический пресс для больших сечений. Обычные плоскогубцы и универсальные «клещи с зубцами» нормированного усилия не создают: снаружи соединение выглядит обжатым, внутри контакта нет.
Порядок. Зачистить жилы на длину гильзы, при соединении разнородных металлов нанести кварцевазелиновую пасту, завести жилы навстречу или с одной стороны, обжать двумя-тремя нажатиями со сдвигом, изолировать термоусадочной трубкой.
Где применяют. Магистральные соединения, линии с током, близким к номиналу, ответвления от вводного кабеля, соединения в местах, где разъёмное соединение нежелательно.
Ограничение. Неразъёмное: переделка возможна только вырезанием. Поэтому в распределительных коробках жилых помещений чаще применяют сжимы.
4. Сварка
Скрутку жил оплавляют угольным или графитовым электродом сварочным аппаратом малой мощности. Медь плавится, и на конце скрутки образуется монолитный шарик — соединение становится сплошным проводником.
Достоинства. Наименьшее переходное сопротивление из всех способов, нет контактной пары, соединение не деградирует со временем.
Ограничения. Нужен аппарат и навык, соединение неразъёмное, для алюминия требуется флюс и другой режим, а разнородные металлы сваркой в бытовых условиях не соединяют.
Где применяют. Ответственные соединения в коробках при полной замене проводки, соединения PE-проводников. Для стальных проводников заземления сварка — рекомендуемый ПУЭ 1.7.139 способ.
После сварки соединение изолируют термоусадкой или колпачком СИЗ; изоляция по п. 2.1.25 должна быть равноценна изоляции целых участков жил.
5. Пайка
Соединение припоем с флюсом. Формально допускается п. 2.1.21, практически применяется ограниченно.
Ограничение по нагреву. Припой ПОС-61 плавится при 190 °C. Пока соединение работает в штатном режиме (до 70 °C на жиле), это запас. При аварийном перегреве от перегруза или плохого контакта рядом припой размягчается раньше, чем разрушится изоляция, и соединение расходится.
Ограничение по механике. Пропаянная жила становится жёсткой на границе пайки и ломается по этой линии при вибрации или изгибе.
Ограничение по металлам. Алюминий паяется только специальными флюсами и припоями; обычной пайкой оловянно-свинцовым припоем алюминий не соединяют.
Где применяют. Соединения в слаботочных цепях, ремонт шнуров, соединения там, где сварочного аппарата нет, а пресс недоступен. Для силовых линий с нагрузкой у предела пайка — не лучший выбор.
6. Сжимы
Самая широкая группа: винтовые, болтовые «и т. п.» по формулировке ПУЭ.
Винтовые клеммники. Жила зажимается винтом. Простые, дешёвые, разъёмные. Главные требования: не перетягивать (перетянутый винт сминает жилу и уменьшает её сечение в контакте) и готовить многопроволочную жилу так, как разрешает инструкция клеммы. Если она требует наконечник, применяют НШВИ подходящего размера: без него проволоки растекаются, площадь прижима падает, и соединение ослабевает после первого же цикла нагрева. Универсального правила «НШВИ в любой зажим» нет — часть клемм рассчитана на жилу без наконечника.
Самозажимные клеммы. Пружинный механизм создаёт постоянное давление и компенсирует температурные подвижки и текучесть металла. Требуют строгого соблюдения длины зачистки и номинала по току: бытовые серии рассчитаны примерно на 24–32 А, что соответствует линиям до 4 мм². Для соединения с алюминием применяют только серии, заявленные производителем как пригодные для алюминия и заполненные контактной пастой.
Ответвительные сжимы («орехи»). Плашечный зажим в изоляционном корпусе для ответвления от магистрали без её разрезания. Применяются на вводных линиях и при переходах алюминий — медь через разделительную пластину. Требуют периодической протяжки.
Болтовые соединения. Для больших сечений и для переходов между металлами. Порядок сборки при переходе алюминий — медь: болт, стальная шайба, медный наконечник, разделительная шайба, алюминиевый наконечник, стальная шайба, пружинная шайба, гайка. Смысл — исключить прямой контакт двух металлов. Подробности — соединение меди и алюминия.
Общее ограничение всех сжимов. Это разъёмный контакт, который со временем ослабевает, поэтому по п. 2.1.23 он обязан оставаться доступным для осмотра и ремонта — и обслуживаться.
7. Муфты: соединение там, где нет доступа
Муфта восстанавливает конструкцию кабеля целиком: изоляцию жил, поясную изоляцию, оболочку, а для бронированного — ещё и непрерывность брони и её заземление. Это не «коробка получше», а другой класс изделия.
| Тип муфты | Принцип | Где применяют |
|---|---|---|
| Термоусаживаемая | Трубки с клеевым подслоем усаживаются феном | Земля, улица, наиболее распространённый вариант |
| Холодной усадки | Предварительно растянутый эластомер, снимается корд | Там, где нельзя применять открытое пламя и фен |
| Заливная (компаундная) | Корпус заливается двухкомпонентным составом | Влажные места, колодцы, вводы, подтопляемые участки |
| Ремонтная | Восстановление повреждённого участка оболочки | Локальные повреждения при монтаже |
Когда муфта обязательна. Соединение в грунте, в воде, в замоноличенной конструкции, на бронированном кабеле, в колодце — везде, где разместить доступную коробку невозможно. Требования к прокладке в земле — прокладка кабеля в земле.
Что важно при монтаже. Соблюдение технологии разделки (длины ступеней снятия оболочки и изоляции), соединение жил внутри муфты допускаемым способом — обычно опрессовкой, восстановление непрерывности брони отдельным проводником, герметизация по всей длине. Муфта, смонтированная с нарушением, отказывает не сразу, а через один-два сезона по увлажнению.
Механика. Требование п. 2.1.24 действует и здесь: место соединения не должно испытывать усилий тяжения. В траншее это обеспечивается запасом кабеля змейкой с обеих сторон от муфты.
8. Как выбрать способ
| Задача | Рекомендуемый способ |
|---|---|
| Розеточная и осветительная группа в коробке | Самозажимные клеммы или сварка |
| Соединение под нагрузкой близко к номиналу линии | Опрессовка гильзой |
| Магистраль 6–16 мм² | Опрессовка или болтовое соединение |
| Ответвление от вводного кабеля без разреза | Ответвительный сжим |
| Переход алюминий — медь | Гильза ГАМ, болт через разделительную шайбу, клеммы с пастой |
| Соединение в грунте или в воде | Соединительная муфта |
| Бронированный кабель | Муфта с восстановлением брони |
| PE и заземляющие проводники | Опрессовка, сварка, болтовое с мерами против ослабления |
| Стальные проводники контура заземления | Сварка (ПУЭ 1.7.139) |
| Гибкая жила под винт | Подготовка конца по инструкции клеммы (если требуется — НШВИ), затем сжим |
Сечение и защиту линии после соединения проверяйте по наименьшему из соединённых сечений — калькуляторы Расчёт сечения и Подбор автомата, для защитных проводников — Сечение заземления.
9. Изоляция места соединения
Требование п. 2.1.25 сформулировано жёстко: места соединения и ответвления жил, а также соединительные и ответвительные сжимы должны иметь изоляцию, равноценную изоляции целых мест этих проводов и кабелей. То есть изоляция соединения не «какая-нибудь», а не хуже заводской.
| Способ изоляции | Что даёт | Ограничения |
|---|---|---|
| Термоусаживаемая трубка | Плотное облегание, механическая защита; с клеевым подслоем — герметизация | Надевается до соединения; после опрессовки уже не наденешь |
| Термоусаживаемая трубка с клеем | Герметичное соединение, пригодно для влажных мест | Требует фена, нужен запас по диаметру усадки |
| Колпачок СИЗ | Быстро, штатно для сварной скрутки | Только для соединений соответствующего сечения, не герметичен |
| Изоляционный корпус сжима | Заводское решение, соответствует п. 2.1.25 по умолчанию | Только с «родным» сжимом |
| ПВХ-изолента | Допустима как вспомогательная | Со временем сползает и теряет клей от нагрева; как единственная изоляция — сомнительно |
Практические правила: термоусадку надевают на жилу до опрессовки или сварки; диаметр подбирают так, чтобы после усадки трубка плотно облегала соединение с заходом на изоляцию жилы не менее 10–15 мм с каждой стороны; во влажных и наружных местах берут трубку с клеевым подслоем.
Отдельно про цветовую идентификацию: после изоляции соединение должно оставаться читаемым по назначению жил. Жёлто-зелёный PE и синий N не маскируют чёрной термоусадкой — либо берут цветные трубки, либо оставляют видимым участок заводской изоляции.
10. Частые ошибки
- Голая скрутка под изолентой. Способа «скрутка» в перечне п. 2.1.21 нет; без сварки или пайки соединение не закончено.
- Соединение, замурованное в штробе. Нарушение п. 2.1.23 и п. 2.1.26: осмотреть и отремонтировать его невозможно.
- Опрессовка плоскогубцами. Внешне обжато, фактически контакта нет.
- Гильза не по сечению. Слишком крупная проворачивается на жилах, слишком мелкая не даёт завести весь пучок.
- Многопроволочная жила под винт без наконечника там, где его требует инструкция клеммы. Проволоки растекаются, прижим падает, соединение ослабевает после первого нагрева.
- Перетянутый винт клеммы. Смятая жила теряет сечение в точке контакта — эффект обратный ожидаемому.
- Медь с алюминием напрямую в одной клемме. Гальваническая пара, оксид и текучесть алюминия; нужен переходный узел.
- Соединение, работающее на растяжение. Прямое нарушение п. 2.1.24; кабель фиксируют так, чтобы усилие принимала оболочка, а не жилы.
- Отсутствие запаса в коробке. П. 2.1.22 требует запаса для повторного соединения; коротких хвостов хватает ровно на одну переделку.
- Коробка не по условиям среды. Внутренняя коробка на улице или в подвале набирает конденсат; п. 2.1.27 требует соответствия конструкции условиям окружающей среды.
- Пайка на линии, работающей у предела по току. При перегреве припой размягчается раньше, чем сработает защита.
- Соединение жил разного сечения без пересчёта защиты. Линия работает по наименьшему сечению, номинал автомата проверяют по допустимому току этого участка.
11. Связанные материалы
Переход между разнородными металлами со всеми допустимыми узлами — соединение меди и алюминия. Диагностика нагрева, который чаще всего начинается именно с соединения, — почему греется кабель. Сечения защитных проводников и требования к их соединениям — кабель для контура заземления. Требования к скрытой прокладке, определяющие расположение коробок, — прокладка кабеля в стене и штробе и открытая прокладка кабеля. Подземные соединения и муфты — прокладка кабеля в земле. Планирование запасов кабеля в коробках при расчёте закупки — расчёт метража кабеля на квартиру.
12. Заключение
ПУЭ 2.1.21 допускает четыре способа: опрессовку, сварку, пайку и сжимы. Скрутка в перечне отсутствует и является законченным соединением только после сварки или пайки.
Опрессовка гильзой даёт неразъёмное соединение, близкое по свойствам к целой жиле, и требует пресса с матрицей. Сварка даёт наименьшее переходное сопротивление. Пайка ограничена температурой плавления припоя и хрупкостью границы. Сжимы удобны и обслуживаемы, но ограничены по току и требуют подготовки гибкой жилы по инструкции клеммы.
Любое соединение по п. 2.1.22–2.1.28 должно иметь запас провода, оставаться доступным для осмотра и ремонта, не испытывать усилий тяжения, иметь изоляцию не хуже изоляции целых участков и размещаться в коробке, изоляционном корпусе, нише или корпусе изделия из несгораемого либо трудносгораемого материала.
Там, где доступ обеспечить нельзя — в грунте, в воде, в замоноличенной конструкции, на бронированном кабеле, — применяется соединительная муфта, восстанавливающая всю конструкцию кабеля вместе с бронёй.