Контактные соединения – классы и требования
Контактные соединения электрических цепей выполняются в соответствии с ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические»; ГОСТ 21242-75 «Выводы контактные электротехнических устройств плоские и штыревые» и «Инструкции по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств» (концерн «Электромонтаж», 1993г.; номер по классификации МКС-Ш-А-2).
По ГОСТ 10434-82, в зависимости от области применения, контактные соединения подразделяются на 3 класса. К 1 классу относятся соединения цепей, сечение которых выбирается по длительным токовым нагрузкам — это силовые электроцепи, линии электропередач (т.е. цепи, относящиеся к электрическим сетям).
В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств соединения подразделяются на группы А и Б. Климатические исполнения У, УХЛ для категории размещения 3 (что соответствует условиям электрических сетей) относятся к группе А.
Таким образом, все требования ГОСТ 10434-82 к контактным соединениям применительно к электрическим сетям должны соответствовать классу 1 и группе А.
По конструктивному исполнению контактные соединения подразделяются на:
— неразборные, выполняемые сваркой, пайкой или опрессовкой (соединения сборных шин между и ответвления от них рекомендуется выполнять сваркой);
— разборные (болтовые), применяемые для соединения шин с выводами электротехнических устройств. В зависимости от материала соединяемых элементов разборные соединения, в свою очередь, подразделяются на:
• не требующие применения средств стабилизации
электрического сопротивления в месте контакта;
• требующие применения средств стабилизации.
Соединение плоских контактных поверхностей (шин прямоугольного сечения или наконечников с плоскими выводами электротехнических устройств), выполненных из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, не требуют применения средств стабилизации и выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии. Допускается применение вороненых стальных болтов, гаек и шайб.
Соединение алюминиевых шин между собой или с плоскими выводами электротехнических устройств, а также с другими проводниками, выполненными из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, должно выполняться с применением средств стабилизации, одного из нижеперечисленных:
1) крепежных изделий из цветных металлов с коэффициентом линейного расширения от 18-10-6 до 21-10-6 1/°С (латунь);
2) тарельчатых пружин;
3) металлических покрытий рабочих поверхностей алюминиевых проводников;
4) переходных медно-алюминиевых пластин (медно-алюминиевых наконечников) или переходных пластин и наконечников из твердого алюминиевого сплава.
Пластины из алюминиевого сплава и алюминиевые части медно-алюминиевых пластин соединяются с алюминиевыми шинами сваркой.
При применении средств стабилизации по пунктам 2,3,4 контактные соединения также выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии.
К штыревым выводам, выполненным из меди или латуни, присоединение проводников из меди или из твердых алюминиевых сплавов выполняется без средств стабилизации, а алюминиевых проводников — с применением средств стабилизации: при токах до 630 А — с использованием крепежных деталей из латуни, а при токах более 630 А — с использованием металлических покрытий (п. 3) или переходных пластин (п.4).
Температура нагрева контактных соединений не должна превышать значений, указанных в таблице
Материал шин (вывода)
Максимально допустимая температура нагрева, °С в установках
Медь, алюминии и его сплавы без защитных покрытий
Классификация контактных соединений
Согласно ГОСТ 10434-82, в зависимости от области применения электрические контактные соединения подразделяются на классы в соответствии с таблицей:
| Область применения контактного соединения | Класс контактного соединения |
|---|---|
| 1. Контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по допустимым длительным токовым нагрузкам (силовые электрические цепи, линии электропередачи и т.п.) | 1 |
| 2. Контактные соединения цепей, сечения проводников которых выбраны по стойкости к сквозным токам, потере и отклонению напряжения, механической прочности, защите от перегрузки. Контактные соединения в цепях заземляющих и защитных проводников из стали | 2 |
| 3. Контактные соединения цепей с электротехническими устройствами, работа которых связана с выделением большого количества тепла (нагревательные элементы, резисторы и т.п.) | 3 |
Примечание. В стандартах и технических условиях на конкретные виды электротехнических устройств должны указываться классы 2 и 3, класс 1 не указывается.
В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств по ГОСТ 15150-69 контактные соединения подразделяются на группы в соответствии с таблицей:
| Климатическое исполнение и категория размещения электротехнического устройства | Группа контактного соединения |
|---|---|
| 1. Все климатические исполнения для категории размещения 4.1 при атмосфере типов II и I. А Климатические исполнения У, УХЛ, ТС для категории размещения 3 и климатические исполнения УХЛ, ТС для категории размещения 4 при атмосфере типов II и I | А |
| 2. Любые сочетания климатического исполнения и категории размещения, кроме указанных выше, при атмосфере типов II и I. Б Любые сочетания климатического исполнения и категории размещения при атмосфере типов III и IV | Б |
Контактные соединения
По ГОСТ 10434-82, в зависимости от области применения, контактные соединения подразделяются на 3 класса. К 1 классу относятся соединения цепей, сечение которых выбирается по длительным токовым нагрузкам — это силовые электроцепи, линии электропередач (т.е. цепи, относящиеся к МКС).
В зависимости от климатического исполнения и категории размещения электротехнических устройств соединения подразделяются на группы А и Б. Климатические исполнения У, УХЛ для категории размещения 3 (что соответствует условиям МКС) относятся к группе А.
Таким образом, все требования ГОСТ 10434-82 к контактным соединениям применительно к МКС должны соответствовать классу 1 и группе А.
По конструктивному исполнению контактные соединения подразделяются на:
- неразборные, выполняемые сваркой, пайкой или опрессовкой (соединения сборных шин между и ответвления от них рекомендуется выполнять сваркой)
- разборные (болтовые), применяемые для соединения шин с выводами электротехнических устройств. В зависимости от материала соединяемых элементов разборные соединения, в свою очередь, подразделяются на:
- не требующие применения средств стабилизации электрического сопротивления в месте контакта
- требующие применения средств стабилизации
Соединение плоских контактных поверхностей (шин прямоугольного сечения или наконечников с плоскими выводами электротехнических устройств), выполненных из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, не требуют применения средств стабилизации и выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии. Допускается применение вороненых стальных болтов, гаек и шайб.
Соединение алюминиевых шин между собой или с плоскими выводами электротехнических устройств, а также с другими проводниками, выполненными из меди и ее сплавов или из твердых алюминиевых сплавов, должно выполняться с применением средств стабилизации, одного из ниже перечисленных:
- крепежных изделий из цветных металлов с коэффициентом линейного расширения от 18*10-6 до 21*10-6 1/°С (латунь);
- тарельчатых пружин;
- металлических покрытий рабочих поверхностей алюминиевых проводников;
- переходных медно-алюминиевых пластин (медно-алюминиевых наконечников) или переходных пластин и наконечников из твердого алюминиевого сплава.
Пластины из алюминиевого сплава и алюминиевые части медно-алюминиевых пластин соединяются с алюминиевыми шипами сваркой.
При применении средств стабилизации по пунктам 2,3,4 контактные соединения также выполняются при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии.
К штыревым выводам, выполненным из меди или латуни, присоединение проводников из меди или из твердых алюминиевых сплавов выполняется без средств стабилизации, а алюминиевых проводников — с применением средств стабилизации: при токах до 630 А — с использованием крепежных деталей из латуни, а при токах более 630 А — с использованием металлических покрытий (п.З) или переходных пластин (п.4).
Температура нагрева контактных соединений не должна превышать значений, указанных в таблице
Материал шин (вывода)
Макс. допустимая
температура нагрева
в установках, °С
до 1000 В
свыше 1000 В
Медь, алюминий и его сплавы без защитных покрытий
То же, но с защитными покрытиями неблагородными металлами
Медь с покрытием серебром
Примеры разборных соединений проводников с плоскими контактными поверхностями
I. Выполняемые без средств стабилизации
с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)
1,2 — соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 — стальные шайбы, болты, гайки, 6 — пружинная шайба
II. Выполняемые со средствами стабилизации соединения алюминиевых шин между собой или с другими проводниками из меди или из твердых алюминиевых сплавов
с контргайкой (слева) и с пружинной шайбой (справа)
1,2 — соединяемые проводники (шины, выводы устройств, наконечники), выполненные из меди или из твердых алюминиевых сплавов, 3,4,5 — стальные шайбы, болты, гайки, 6 — пружинная шайба
с тарельчатой пружиной (слева) и с металлическим покрытием алюминиевых шин (справа)
7,8,11 — стальные гайки, болты, шайбы, 9 — тарельчатая пружина, 10 — увеличенная стальная шайба, 12,13 — металлическое покрытие
соединение через медно-алюминиевую пластину (слева) и соединение через переходную пластинку из твердого алюминиевого сплава (справа)
14 — медно-алюминиевая пластина, 15 — пластинка из твердого алюминиевого сплава
Примеры соединений со штыревыми выводами
а) без средств стабилизации, б,в,г,д) со средствами стабилизации
1 — штыревой вывод (медь, латунь); 2 — гайка (ст); 3 — шина (медь, сталь, алюминиевый сплав); 4 — гайка (медь, латунь); 5 — шина (алюминиевая); 6 — алюминиевая шина с металлопокрытием; 7 — пластина переходная медно-алюминиевая; 8 — пластина из алюминиевого сплава.
Упорные гайки (4) во всех случаях из цветного металла.Размеры отверстий в шинах должны соответствовать диаметру штыревого вывода:
Диаметр штыревого
вывода, мм
Контактные соединения в электропроводках
Наиболее слабым звеном любой электропроводки являются контакты. Увеличение сопротивления контактных соединений вызывает их нагрев, что не редко приводит к окислению контактирующих поверхностей, возникновению электрической дуги между соединяемыми проводниками с последующим возгоранием строительных конструкций.
В идеале все контактные соединения должны выдерживать как номинальные рабочие токи в проводниках, так и токи перегрузок и коротких замыканий в соответствующих условиях внешних воздействий.
Требования к контактным соединениям содержатся в следующих нормативных документах:
ГОСТ 10434-82 Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования (с Изменениями N 1, 2, 3);
ГОСТ 30011.7.2-2012 (IEC 60947-7-2:2002) Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 7. Электрооборудование вспомогательное. Раздел 2. Клеммные колодки защитных проводников для присоединения медных проводников;
Комплекс стандартов ГОСТ 31195 (ГОСТ IEC 60998) Соединительные устройства для низковольтных цепей бытового и аналогичного назначения;
ГОСТ IEC 60998-2-1-2013 Соединительные устройства для низковольтных цепей бытового и аналогичного назначения. Часть 2-1. Дополнительные требования к соединительным устройствам с резьбовыми зажимами, используемыми в качестве отдельных узлов;
ГОСТ IEC 61210-2011 Устройства присоединительные. Зажимы плоские быстросоединяемые для медных электрических проводников. Требования безопасности;
ГОСТ 31602.1–2012 (IEC 60999-1:1999) Соединительные устройства. Требования безопасности к контактным зажимам. Часть 1. Требования к винтовым и безвинтовым контактным зажимам для соединения медных проводников с номинальным сечением от 0,2 до 35 кв. мм
ГОСТ Р 51686.2-2013 (МЭК 60999-2:2003) Соединительные устройства. Требования безопасности к контактным зажимам. Часть 2. Дополнительные требования к винтовым и безвинтовым контактным зажимам для соединения медных проводников с номинальным сечением от 35 до 300 мм кв. включительно.
ГОСТ Р 50571.5.54-2013/МЭК 60364-5-54:2011 Электроустановки низковольтные. Часть 5-54. Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные проводники уравнивания потенциалов.
Наиболее высокие требования к контактным соединениям предъявляют:
— к соединениям защитных проводников PE и PEN;
— к соединениям проводников в электропроводках, которые должны сохранять работоспособность в условиях пожара (цепи аварийного освещения, систем противопожарной защиты и др.) в соответствии с частью 2 статьи 82 Федерального закона от 22 июля 2008 года N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Соединительные устройства в цепях защитных проводников
Защитные проводники предназначены для целей безопасности, например, для защиты от поражения электрическим током. Это может быть, как защитный проводник в составе кабеля для питания розеток и светильников, так и защитный проводник уравнивания потенциалов.
При выборе способов соединения защитных проводников следует в первую очередь учитывать требования ГОСТ Р 50571.5.54. В соответствии с требованиями 543.3.1 данного стандарта:
5 43.3.1 Защитные проводники должны быть соответствующим образом защищены от механических повреждений, ухудшения состояния из-за химических и электрохимических воздействий, электродинамических и термодинамических сил.
Каждое соединение (например, болтовые соединения, зажимы) между защитными проводниками или между защитным проводником и другим оборудованием должно обеспечивать на длительный период электрическую непрерывность и соответствующую механическую прочность, и защиту. Болты, соединяющие защитные проводники, не следует применять для другой цели.
Соединения не должны выполнять пайкой.
Примечание — У всех электрических соединений должны быть удовлетворительная тепловая емкость и механическая прочность, чтобы выдерживать любую комбинацию тока/времени, который может произойти в проводнике или в кабеле/оболочке с самой большой площадью поперечного сечения.
ГОСТ Р 50571.5.54-2013, 543.3.1
То есть в цепях защитных проводников контактные соединения должны выдерживать без разрушения токи коротких замыканий (К.З.).
Контактные соединения, предназначенные для присоединения электрического оборудования, должны выдерживать токи короткого замыкания, указанные в стандартах или технических условиях на конкретное оборудование.
Контактные соединения в цепях неизолированных защитных проводников должны выдерживать токи односекундного короткого замыкания согласно 2.2.7 и 2.2.6 ГОСТ 10434 (в соответствии с вторым абзацем пункта 2.2.7 ГОСТ 10434-82 контактные соединения медных проводников должны выдерживать односекундный ток короткого замыкания 165 А/мм 2 , а в соответствии с требованиями пункта 2.2.6 допустимый нагрев контактных соединений медных проводников при коротком замыкании – 300 о С).
Контактные соединения, предназначенные для соединения изолированных защитных проводников должны выдерживать токи односекундного короткого замыкания, соответствующие допустимым токам короткого замыкания соединяемых жил кабелей и проводов, например, в соответствии с данными таблиц 23 и 18 ГОСТ 31996 (для медных проводников порядка 100 — 110 А/мм 2 ), если в стандартах на конкретные соединительные устройства не установлены более высокие значения допустимых токов (например, согласно 8.2.3 ГОСТ 30011.7.2-2012 — Клеммная колодка защитных проводников должна быть способна выдерживать в течение 1 с номинальный кратковременно выдерживаемый ток, который соответствует 120 А на 1 мм 2 ее номинального поперечного сечения).
В ряде случаев можно допустить применение контактных соединений с меньшими допустимыми токами короткого замыкания, чем допустимые токи короткого замыкания соединяемых проводников, но не ниже установленных расчетом или испытаниями ожидаемых токов короткого замыкания.
Если сечение проводников выбрано по условию допустимых потерь в электрической цепи, например, в протяженных сетях электрического освещения или при подключении удаленных от щитов питания устройств, когда используются кабели большого сечения, ожидаемые токи короткого замыкания могут иметь существенно меньшие значения, чем допустимые токи короткого замыкания используемых проводов и кабелей. В таких случаях допустимо применять соединительные устройства, рассчитанные на меньшие токи короткого замыкания, чем допустимые токи короткого замыкания соединяемых проводников.
При продолжительности короткого замыкания, отличающейся от 1 с, но не более 5 с, допустимый ток короткого замыкания Iдоп может быть вычислен из соотношения:
Iдоп1с – допустимый ток односекундного короткого замыкания, А;
τ – продолжительность короткого замыкания (время срабатывания защитного устройства), с.
Соотношение (1) позволяет вычислить допустимый ток короткого замыкания (для проводников и контактных соединений) при любой продолжительности К.З. по известному значению допустимого тока односекундного короткого замыкания. Это дает возможность сравнивать контактные соединения по единому параметру Iдоп1с, а не по многочисленным комбинациям допустимого тока в зависимости от продолжительности К.З.
Следует понимать, что длительно допустимый ток в проводниках пропорционален площади поверхности проводника, а при коротком замыкании (при времени К.З. менее 5 с) – площади поперечного сечения проводника.
Например, как следует из данных таблицы 23 ГОСТ 31996-2012 для кабелей с медной жилой (второй столбец таблицы) допустимый ток односекундного короткого замыкания определяется сечением жилы и составляет величину порядка 100 — 110 А/мм 2 . При этом в соответствии с таблицей 18 ГОСТ 31996-2012 допустимая температура нагрева жил кабелей с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката и полимерных композиций при коротком замыкании не должна превышать 160 о С.
Болтовые соединения, соответствующие требованиям ГОСТ 10434-82, также соединения, выполненные сваркой (но не пайкой свинцово-оловянными припоями!), обжимом проводников в гильзах обладают лучшими параметрами среди соединителей. Но болтовые соединения используют в основном для соединения проводников большого сечения. Широко распространены соединители с резьбовыми зажимами по ГОСТ IEC 60998-2-1-2013, (Особенно следует обратить внимание на пункт 11.101 этого стандарта, в соответствии с которым — Винты или гайки зажимов, идентифицируемых как зажимы заземления, должны быть надежно заблокированы от случайного ослабления, а также от возможности их отпускания без помощи инструмента. Зажимные узлы на рисунках 101-104 соответствуют этому требованию при условии их соответствия испытаниям согласно настоящему стандарту). Не следует использовать чрезмерно миниатюрные соединители, так как у них могут оказаться недостаточными тепловая емкость и механическая прочность.
Соединительные устройства для огнестойких электропроводок
Для электропроводок, к которым предъявляются требования сохранения работоспособности в условиях пожара, следует использовать контактные соединения, изоляционные облицовки которых обеспечивают сохранение электроизоляционных свойств при воздействии на них или на защитные оболочки (соединительные коробки) открытого пламени и высокой температуры.
Защита контактных соединений от воздействия пожара может быть обеспечена или посредством огнестойких оболочек, например, соединительных коробок с фарфоровыми (керамическими) клеммниками (для примера можно посмотреть коробки серии FS с встроенными клеммниками на сайте компании ДКС. Эти изделия способны обеспечивать контакт между проводниками огнестойких кабелей в течении 45 – 90 минут при температурах до 1000 о С), или применением:
— огнестойких муфт категории «FR»;
— винтовых соединителей (с покрытием пластиком или без покрытия) с дополнительной изоляцией каждого соединения термостойкой изоляцией, например, слюдолентой, используемой при производстве огнестойких кабелей;
— гильз для опрессовки проводников и сварных соединений с изоляцией как в предыдущем перечислении;
— других типов соединений, которые способны обеспечить сохранность соединений проводников и изоляции при их нахождении в открытом пламени и/или при высокой температуре.
Не следует использовать соединительные устройства, в которых контакт между проводниками обеспечивается посредством пружин, пружинящие свойства которых нарушаются в условиях высоких температур.
Под высокой температурой подразумевается стандартный температурный режим в соответствии с ГОСТ 30247.0.
По возможности коробки с соединительными устройствами следует располагать в местах, где возникновение открытого пламени маловероятно, например, в коридорах.
Обычные соединительные устройства зачастую не пригодны для огнестойких электропроводок. Например, при воздействии открытого пламени газовой горелки при температуре порядка 850 градусов в течение 5 минут на соединительное устройство серии 222 (Рис. 1) с него стекает вся пластмасса, хотя сами контакты некоторое время продолжают выполнять свои функции.
контактное соединение
Рис. 1 Безвинтовое соединительное устройство серии 222 после 5-минутного воздействия открытого пламени при температуре 850 градусов
При использовании обычных пластиковых коробок и показанных на Рис. 1 соединителей уже через 5 — 10 минут после воздействия открытого пламени могут произойти короткие замыкания.
К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)