Зажим соединительная металлический

Зажим соединительный металлический: классификация, конструкция, применение и стандарты

Соединительный металлический зажим – это электроустановочное изделие, предназначенное для механического соединения и электрического контактирования проводников (проводов, кабелей, шин) между собой или с различными элементами электроустановок. Основная функция – создание надежного, долговечного и безопасного электрического соединения с заданным переходным сопротивлением, устойчивого к механическим нагрузкам, вибрации, термическим циклам и воздействию окружающей среды. В отличие от сварки или пайки, соединение с помощью зажимов является разъемным, что упрощает монтаж, обслуживание и модификацию электрических цепей.

Классификация и типы металлических соединительных зажимов

Классификация осуществляется по множеству параметров, определяющих область применения и конструктивные особенности.

1. По назначению и конструкции контактного узла:

• Зажимы ответвительные (прокалывающие). Предназначены для подключения отводов к магистральной линии без ее разрезания. Имеют изолированные или неизолированные зубцы, которые прокалывают изоляцию проводника, обеспечивая контакт. Исключают необходимость зачистки изоляции, обладают высокой герметичностью.
• Зажимы соединительные (сжимные). Для соединения двух и более проводников встык или внакладку. Включают в себя гильзы (трубки), внутри которых фиксируются концы проводов. Бывают неразъемными (требуют обжатия пресс-клещами) и разъемными (винтовыми, болтовыми).
• Зажимы торцевые (наконечники, клеммы). Для оконцевания жил проводов и кабелей с целью их последующего присоединения к винтовым или болтовым зажимам аппаратов, шин и т.д. Бывают кабельные наконечники под опрессовку и штыревые (вилочные, кольцевые) под винт.
• Зажимы для СИП (самонесущего изолированного провода). Специализированная группа арматуры, включающая прокалывающие зажимы для ответвлений, герметичные соединители, анкерные и промежуточные крепления. Изготавливаются из коррозионностойких алюминиевых сплавов.
• Зажимы шинные (шинные мосты). Для соединения шин между собой или подключения к ним проводников. Имеют форму пластин или скоб с несколькими отверстиями под болты.

2. По материалу изготовления:

• Алюминиевые. Применяются для соединения алюминиевых проводников. Изготавливаются из сплавов серии АД0, АД31. Обладают легкостью и хорошей электропроводностью.
• Медные. Для медных проводников. Материал – медь М1, луженая медь. Высокая проводимость и стойкость к коррозии.
• Латунные. Универсальный материал (сплав меди и цинка) для соединения как медных, так и алюминиевых проводников (часто с использованием контактной пасты). Обладает хорошей механической прочностью и упругостью, менее склонен к ползучести, чем алюминий.
• Биметаллические. Зажимы или гильзы, состоящие из двух частей – медной и алюминиевой, соединенных методом сварки или прессования. Позволяют выполнять переходные соединения «медь-алюминий», исключая прямое контактирование разнородных металлов и предотвращая электрохимическую коррозию.
• Оцинкованная сталь. Применяется для изготовления силовых болтовых зажимов, элементов крепления, корпусов. Обладает высокой механической прочностью.

3. По способу фиксации проводника:

• Винтовые (болтовые). Фиксация осуществляется затяжкой одного или нескольких винтов (болтов), которые прижимают проводник к контактной площадке. Могут иметь прижимную планку (пластину) для предотвращения пережатия и деформации жилы.
• Опрессовочные (обжимные). Соединение создается путем необратимого обжатия металлической гильзы вокруг проводников специальным инструментом (пресс-клещами, гидравлическим прессом). Создает монолитное, надежное соединение.
• Клиновые (пружинные). Используют энергию упругой деформации пружины (обычно из нержавеющей стали) для создания постоянного давления на проводник. Не требуют периодической подтяжки, устойчивы к вибрациям.
• Прокалывающие. Фиксация и контакт обеспечиваются заостренными зубцами, которые вдавливаются в проводник при затяжке центрального болта.

Конструктивные элементы и принцип действия

Типичный металлический соединительный зажим состоит из нескольких ключевых элементов:

• Корпус (тело зажима). Основная несущая часть, изготавливаемая из металла. Определяет механическую прочность и тепловые характеристики.
• Контактный узел. Поверхность, непосредственно соприкасающаяся с проводником. Может иметь специальный профиль (насечки, рифление) для увеличения площади контакта и разрушения оксидных пленок.
• Фиксирующий механизм. Винт, болт, пружина или деформируемая гильза, создающие усилие прижатия проводника.
• Защитный кожух (изолятор). У многих зажимов (особенно для ВЛ и СИП) присутствует изолирующая оболочка из полимерных материалов (полиэтилен, силикон, EPDM, PVC), обеспечивающая защиту от атмосферных воздействий, УФ-излучения и случайного прикосновения.
• Герметизирующие элементы. Резиновые или полимерные уплотнители, термоусаживаемые трубки, гидрофобный гель, предотвращающие попадание влаги в контактную зону.

Принцип действия основан на создании значительного механического давления между поверхностью проводника и контактной площадкой зажима. Это давление обеспечивает:

• Проникновение через оксидные и загрязняющие пленки на металле.
• Увеличение фактической площади контакта за счет микродеформаций.
• Снижение переходного сопротивления контакта до минимально возможного уровня.
• Надежную фиксацию от внешних механических воздействий.

Ключевые технические характеристики и стандарты

Выбор зажима осуществляется на основе строгих технических параметров, регламентированных национальными и международными стандартами (ГОСТ, IEC, DIN).

Таблица 1. Основные технические характеристики соединительных зажимов

Характеристика	Описание и единицы измерения	Нормативный документ (пример)
Номинальное напряжение (Uн)	Максимальное напряжение сети, для работы в которой предназначен зажим. Для ВЛ 0,4 кВ, 6-10 кВ, 35 кВ и т.д. [кВ]	ГОСТ Р 50043.1, IEC 61284
Номинальный ток (Iн)	Длительно допустимый ток, который зажим может пропускать без превышения допустимой температуры нагрева. [А]	ГОСТ 30849.1, IEC 61238-1
Сечение подключаемого проводника	Диапазон сечений жил (от и до), для которых предназначен зажим. [мм²]	Указывается производителем
Климатическое исполнение и категория размещения	Определяет стойкость к температуре, влажности, солнечной радиации (УХЛ1, У3, Т1 и др.)	ГОСТ 15150, ГОСТ 15543.1
Степень защиты (IP)	Класс защиты от проникновения твердых тел и воды (например, IP54, IP68).	ГОСТ 14254, IEC 60529
Механическая прочность	Прочность на растяжение, изгиб, сопротивление выдергиванию проводника. [кН]	ГОСТ Р 50043.2
Электрическое сопротивление контакта	Сопротивление самого зажима и соединения. Не должно превышать сопротивление эквивалентной длины присоединяемого проводника.	ГОСТ 30849.2, IEC 61238-1
Коррозионная стойкость	Стойкость к воздействию агрессивных сред, солевой туман. Испытания по ГОСТ 9.048, 9.308.	ГОСТ 9.048

Области применения и особенности монтажа

1. Воздушные линии электропередачи (ВЛ) и распределительные сети 0,4-10 кВ:

Используются преимущественно алюминиевые или биметаллические зажимы. Для магистральных соединений – овальные или кольцевые соединители под опрессовку. Для ответвлений – прокалывающие зажимы, обеспечивающие герметичность и скорость монтажа. Ключевое требование – стойкость к атмосферным воздействиям и ультрафиолету.

2. Распределительные устройства (РУ) и подстанции:

Применяются мощные болтовые или опрессовочные зажимы для соединения шин (шинные мосты), подключения кабелей к выводам аппаратов. Материал – медь, латунь, алюминий. Требуется контроль момента затяжки болтов динамометрическим ключом.

3. Монтаж проводки в зданиях и сооружениях:

Используются винтовые клеммные колодки, изолированные гильзы под опрессовку, наконечники НШВИ. Важна пожарная безопасность и соответствие ПУЭ.

4. Контактные сети электрифицированного транспорта и железных дорог:

Специальные высокопрочные зажимы, устойчивые к вибрации, динамическим нагрузкам и повышенному току.

Общие правила монтажа:

• Поверхности контактов и проводников должны быть очищены от окислов, грязи и смазки.
• Для соединения алюминия с медью обязательны биметаллические зажимы или использование переходных пластин и контактной пасты (кварцевазелиновой).
• Затяжка винтовых соединений должна производиться с рекомендуемым производителем моментом силы. Недостаточная затяжка ведет к перегреву, избыточная – к деформации жил и корпуса.
• После опрессовки гильзы необходимо визуально проверить отсутствие трещин и контролировать глубину обжатия по матрице инструмента.
• Герметичные зажимы должны монтироваться на чистые, неповрежденные изолированные провода.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность при правильном подборе и монтаже.
• Разъемность соединения, удобство обслуживания и ремонта.
• Широкий ассортимент под любые задачи и сечения.
• Для многих типов – простота монтажа без специализированного оборудования (кроме прессовочного).
• Наличие изолированных и герметичных исполнений для работы на открытом воздухе.

Недостатки:

• Винтовые соединения требуют периодической ревизии и подтяжки (кроме пружинных).
• Необходимость строгого соблюдения технологии монтажа (очистка, момент затяжки, обжим).
• Возможность электрохимической коррозии при неправильном соединении разнородных металлов.
• Сравнительно большие габариты силовых зажимов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем принципиально отличается опрессовка от винтового соединения?

Опрессовка создает неразъемное, монолитное соединение за счет пластической деформации гильзы и проводника. Оно не требует обслуживания, обладает стабильным переходным сопротивлением и высокой стойкостью к вибрации. Винтовое соединение – разъемное, требует контроля момента затяжки и периодической проверки в условиях вибрации или значительных термических циклов, но позволяет легко демонтировать и заменять проводник.

2. Можно ли соединять медный и алюминиевый провод в одном винтовом зажиме?

Прямое механическое соединение меди и алюминия недопустимо по ПУЭ (п. 2.1.21). Из-за разности электрохимических потенциалов (около 0,65 В) в присутствии влаги возникает интенсивная коррозия, особенно разрушительная для алюминия. Соединение возможно только через биметаллический переходник (зажим, гильза, шайба) или с использованием специальных переходных клемм, где контакт между металлами исключен.

3. Как правильно выбрать момент затяжки для болтового зажима?

Момент затяжки указывается производителем в технической документации. Он зависит от материала зажима, диаметра болта и сечения проводника. Использование динамометрического ключа обязательно для ответственных соединений в энергетике. Примерные значения для болтов М8: алюминиевый зажим – 12-15 Н·м, медный/латунный – 15-20 Н·м. Превышение момента может привести к срыву резьбы или чрезмерной деформации проводника.

4. Нужно ли использовать контактную пасту при монтаже зажимов?

Да, в большинстве случаев для алюминиевых и медно-алюминиевых соединений это обязательно. Паста (смазка) выполняет три функции: разрушает и предотвращает образование оксидной пленки на алюминии (за счет кварцевого наполнителя), защищает контакт от влаги (вазелиновая основа) и снижает риск электрохимической коррозии. Для медных соединений может применяться паста без абразивного наполнителя для защиты от окисления.

5. Как часто нужно проводить ревизию и подтяжку винтовых соединений на ВЛ и в РУ?

График ревизий устанавливается технической документацией на объект. Как правило, первая профилактическая подтяжка выполняется через 6-12 месяцев после ввода в эксплуатацию (период «приработки» контакта). В дальнейшем – в соответствии с регламентом технического обслуживания (например, раз в 2-5 лет). Обязательной проверке подлежат соединения после прохождения через сеть токов короткого замыкания и в случае визуального обнаружения признаков перегрева (потемнение, оплавление).

6. Что такое «термическая стойкость» зажима и почему она важна?

Термическая стойкость – это способность зажима выдерживать без разрушения и недопустимой деформации нагрев при протекании тока короткого замыкания в течение его полного времени отключения. Она характеризуется значением допустимого тока термической стойкости (Ith) за время, обычно 1 или 3 секунды. Несоответствие этого параметра расчетным токам КЗ в сети может привести к расплавлению или пожарной опасности.

7. Чем обоснован запрет на использование «скрутки» проводов в энергетике?

Скрутка не обеспечивает стабильного механического давления в контакте. Со временем под воздействием вибрации, термических расширений и остаточной деформации металла (особенно алюминия) давление ослабевает, переходное сопротивление резко возрастает, что приводит к перегреву, оплавлению изоляции, возгоранию и обрыву цепи. Соединительные зажимы обеспечивают заданное и контролируемое давление на весь срок службы.