Соединение и оконцевание токопроводящих жил проводов и кабелей, их присоединение к аппаратам занимают ответственное место при производстве электромонтажных работ. Качество этих операций оказывает существенное влияние на надежность работы электроустановки, а их трудоемкость на производительность труда электромонтажников.
Основные требования к соединениям и оконцеваниям сформулированы в ПУЭ, а к производству этих операций — в СНиП.
Соединения и оконцевания жил должны обладать достаточной механической прочностью, а их сопротивление не должно превышать сопротивления целого отрезка жилы такого же сечения и длины. Электрическое сопротивление места соединения двух проводников (переходное сопротивление электрического контакта) зависит от ряда факторов: физико-механических свойств материала, состояния соприкасающихся поверхностей и силы, их сжимающей, действительной площади соприкосновения и температуры.
Токопроводящие жилы проводов и кабелей выполняют из алюминия и меди.
Свойства алюминия существенно отличны от меди и вызывают дополнительные трудности при выполнении контактных соединений.
Оба металла на воздухе окисляются. Пленка окиси на меди образуется медленно и легко удаляется. Поверхность алюминия окисляется значительно активнее с образованием пленки большой твердости и значительного электрического сопротивления. Пленка окиси алюминия тугоплавка (температура плавления окиси алюминия около 2000°С, а металлического алюминия 657-660°С), затрудняет сварку и пайку токопроводящих жил.
Из-за большой теплоемкости и хорошей теплопроводности для сварки и пайки алюминия требуется много тепла, которое активно распространяется вдоль токопроводящих жил и может перегреть изоляцию проводов и кабелей.
Алюминий обладает ползучестью — свойством к медленной непрерывной деформации при нагрузках, значительно меньших предела прочности. Поэтому механические контактные соединения алюминиевых проводников с течением времени ослабевают, их электрическое сопротивление растет. Это явление усугубляется увеличением механических напряжений при нагреве контактного соединения за счет различия коэффициентов объемного расширения алюминия токопроводящей жилы и стали болта (винта) механического зажима. Для стабилизации величины контактного давления применяются тарельчатые пружинные шайбы.
В соединениях алюминия со сталью и медью образуются гальванические пары, металл отрицательного полюса (обычно алюминий) постепенно разрушается. Этот процесс проявляется при наличии между электродами влаги и ускоряется в агрессивной среде.
Несмотря на отмеченные особенности, усложняющие выполнение электрических соединений, отработана совершенная технология контактных соединений и оконцеваний алюминиевых жил.
В процессе эксплуатации условия работы контактного соединения непостоянны, в значительных пределах может меняться токовая нагрузка, в особенности при коротких замыканиях. Колебания нагрузки вызывают колебания температуры контакта (токопроводящих жил, соединительных гильз и наконечников), чередование нагрева и охлаждения. Действующие нормы ограничивают кратковременный нагрев проводников при коротких замыканиях: при бумажной изоляции 200°С, при резиновой и поливинилхлоридной изоляции 150°С и 120°С при полиэтиленовой.
Контактные соединения проводников между собой и их присоединения к выводам аппаратов выполняются разъемными и неразъемными.
Разъемные контактные соединения могут быть болтовыми, винтовыми, сжимными и втычными. Неразъемные контактные соединения выполняются цельнометаллическими (сваркой и пайкой) и механическими (опрессовкой и торцовым обжатием).
При выборе способа соединения и оконцевания жил, их присоединения к аппаратам учитываются различие физико-механических свойств материалов, образующих контактное соединение, условия среды (содержание щелочей и кислот, паров и газов, высокая температура и влажность) и наличие вибраций, а иногда требование о легкости разъединения контакта.