Зачем скручивают провода в косичку

Опубликовано: 16.04.2024

Приветствую всех читателей канала Installer!

В этой статье постараюсь максимально простым языком(впрочем, как и в других статьях) объяснить Вам почему всем знакомый Ethernet-кабель называется "витая пара". Для чего медные проводники скручивают между собой, при этом с разным шагом?

Почему не сделать его "прямым" - как аналогичный медный кабель, например NYM для передачи электричества?

Начнём с теории

Из курса физики за 8-й класс известно, что любой проводник, по которому проходит электрический ток(даже самый слабый как в нашем случае) - создаёт вокруг себя электромагнитное поле, которое обязательно окажет воздействие на окружающую среду, в первую очередь на проводники расположенные рядом, и может сгенерировать на них сигнал.

В электрике это называется "током наводки" и не создаёт серьёзных помех передаче электроэнергии. Также это явление можно было заметить на телефонных линиях - когда кроме вашего разговора в трубке слышно "чужие голоса". Что касается интернета, тут эта "наводка" является более критической, учитывая основной принцип работы Ethernet: приём и передача данных производится последовательно, но не одновременно.

Таким образом, компьютер, в момент передачи данных - "услышав" ответный сигнал с "пары приёма" тут же прекратит эту самую передачу и приготовится к приëму данных, что сделает всю технологию непригодной.

Какой выход придумали разработчики?

Описанный выше сигнал "наводки", на самом деле гораздо слабее, чем его источник(первоначальный сигнал), но и электроника при этом на двух концах должна быть сверхчувствительной. Связано это прежде всего с тем, что сила передаваемых, сигналов уменьшается по мере удаления от "передатчика". Отсюда делаем вывод, что наибольшие "наводки" возникают на передающей стороне.

Для того чтобы решить эту проблему, придумали специальную кодировку сигнала перед подачей - таким образом, чтобы каждому положительному импульсу на одном проводнике соответствовал отрицательный импульс на "соседнем" что приведёт к созданию двух противоположных магнитных полей, которые как бы компенсируют друг друга.

Но есть одно "НО"

Если бы проводники при этом шли параллельно друг другу, то каждый из "приëмных" находился бы на разном расстоянии от тех, по которым идёт передача данных, соответственно и "наводка" была бы разной величины.

Именно поэтому, было придумано "скручивание" пар, благодаря которому проводники то ближе друг к другу, то дальше, и как говорится "в среднем по больнице температура одинакова", что сводит эффект воздействия магнитного поля к минимуму. Но есть ещë одна хитрость, которую применили инженера при разработке данного кабеля. Взгляните на фото:

Если присмотреться, можно заметить что за одинаковое расстояние зелёная пара имеет 6 "витков", в то время как оранжевая пересекается 8 раз.

Такое явление - не случайно, и разный шаг при скручивании этого кабеля производители допускают совсем не случайно. Дело в том, что при скручивании с одинаковым шагом - проводники будут иметь одинаковую длину - и как выяснилось это приводит к увеличению перекрёстных помех.

Сделав шаг "скрутки" разным для каждой пары, мы сводим эти помехи практически к нулю, тем самым обеспечивая работоспособность всей технологии. Именно поэтому, считается что каждое соединение (коннектор RJ-45, скрутка) ухудшает характеристики кабельной линии. Об этом мы обязательно поговорим в отдельной статье, поэтому подписывайтесь на канал Installer , чтобы не пропустить.

А также буду благодарен, если Вы поставите отметку "Нравится" и поделитесь этой статьёй с друзьями, и своим мнением в комментариях!

Спасибо, что заглянули , Ваш Installer

Один профессор в институте, объяснял студентам, как работает витая пара и почему она скручена, двумя способами. Во-первых, он погрузился в математику, стоящую за этой идеей, заполняя доску уравнениями и показывая, как они все связаны друг с другом. Он отметил это «для инженеров». Затем объяснял эту физику снова, но на этот раз без математики. Это, по его словам, было «для гуманитариев».

Почему витая пара скручена

Так почему кабели передачи данных скручены, а кабели питания - нет? Все дело в пропускной способности. Сигналы питания имеют такие низкие частоты, что позволяет им «не беспокоиться» о пропускной способности.

Высокочастотный сигнал, который используется для передачи данных, генерирует магнитное поле, которое может вызвать сигнал на соседнем проводе. Эти индуцированные сигналы называются «перекрестными помехами». К примеру, на старых аналоговых телефонных линиях часто можно слышать другие разговоры на фоне вашего вызова. Эти сигналы и возникают в результате этих индуцированных сигналов.

Представим, что компьютер передает в линию какой-то сигнал. Электромагнитное поле, которое образуется вокруг проводников (Tx), приводит к возникновению паразитных сигналов в соседних парах, в том числе и на паре (Rx), по которой компьютер осуществляет прием сигналов.

Исходя из правил, по которым функционирует Ethernet, передача и прием осуществляется последовательно, а не одновременно. Соответственно, как только компьютер начинает передачу сигнала, он «слышит» сигнал на паре приема и останавливается. Таким образом, передача информации невозможна.

На самом деле, индуцированный в паре приема сигнал во много раз слабее, чем оригинал, что делает это меньшей проблемой. Однако приемная электроника должна быть очень чувствительной. Это связано с тем, что высокочастотные сигналы сильно ослабляют по всей длине кабеля. Например, спецификация IEEE 802.3 для 1000BASE-T допускает максимальные потери 24 дБ, что приводит к уменьшению сигнала до (я выполню математику для вас, гуманитариев) 6% от его первоначальной силы при его отправлении от передатчика с дальнего конца к порту Ethernet вашего компьютера. Таким образом, для успешной передачи информации, наведенный сигнал должен быть намного слабее оригинала. По мере удаления от интерфейса передающего компьютера сигнал затухает, что приводит и к уменьшению наводок на соседние пары. В результате делаем вывод, что наибольшие наводки возникают на передающей стороне. Параметр, который описывает это влияние называется перекрестные помехи на ближнем конце (Near End Crosstalk) или NEXT.

Разный шаг скручивания витой пары является причиной того, что мы видим разные длины для каждой пары при измерении длины каждой из них с помощью кабельного тестера. Если бы мы раскрутили их и растянули их плоско, то те, у которых шаг скрутки меньше, были бы немного длиннее. Длина может отличаться на 5% и более - предел TIA для длины кабеля основан на самой короткой паре.

Несмотря на то, что в модульном (RJ-45) соединителе проводники расположены параллельно только на коротком расстоянии, в этом месте наблюдаются наибольшие помехи. И чем больше длина раскрученных проводников, тем сильнее переходные помехи в этом месте. В ряде случаев, нарушение технологии монтажа соединителя приводит к тому, что вся линия не проходит сертификацию.

Кабели витой пары более продвинутой конструкции имеют лучшие характеристики NEXT благодаря использованию экранов в кабеле, более тщательному контролю скорости скручивания и соединению пар вместе. А новые технологии, такие как 10GBASE-T и PoE, требуют сведения к минимуму перекрестных помех. Вместе с тем перекрестные помехи все еще являются одним из наиболее важных проблем с точки зрения влияния на скорость передачи информации.

В ходе монтажа и эксплуатации витой пары, монтажниками часто допускаются ошибки, приводящие к повышению уровня переходных наводок и шумов. К счастью, современные измерительные приборы способны диагностировать такие повреждения. К таким приборам относятся Greenlee Sidekick Plus, Elektronika ELQ2+ , Elektronika ELQ 30 , Elektronika ELQ 30A+, а также приборы для сертификации СКС.

Некоторые приборы позволяют не только проанализировать уровень переходных помех и наведенных шумов, но и локализовать повреждение витой пары мостовым или рефлектометрическим способом.

Выводы

Надеемся, теперь вам стало понятнее, как работает витая пара, зачем у нее скручены проводники друг с другом и пары проводников также скручены. Вся эта физика витой пары направлена на то, чтобы снизить уровень помех и повысить скорость передачи данных.

Содержание

Современный компьютер обязан быть подключенным к интернету. Если раньше это было прихотью владельца, то сейчас некоторые игры и программы без него не работают. Тем не менее, владельцы чаще обращают внимание на скорость оперативной памяти или частоту монитора, а качество сетевого оборудования остается на втором плане. Тем не менее, простой провод от роутера к компьютеру имеет много характеристик, и они могут влиять на стабильность соединения. Что такое витая пара, почему она витая, и откуда в ней берется интернет — разбираемся в нашем материале.

Информация передается по проводам: длинным, коротким, медным и даже стеклянным. В мире так много проводов, что, если связать их в один, то можно провести интернет на Луну и обратно. Однако, даже если это осуществимо, такой интернет гарантированно не будет работать. Потому что, кроме самого провода, есть еще тонна условий, при которых работает витая пара. Это категория проводника, тип, материал провода, качество экранирования, помехоустойчивость и многое другое. Все это определяет качество работы сети и распространяется как на многокилометровые линии связи, так и на домашних коротышек.

А для тех, кто предпочитает использовать беспроводные сети, можно посмотреть, какую точку доступа подобрать и как это сделать правильно:

Как витая пара передает сигнал

Для кого-то будет открытием, что по кабелю передаются не биты и байты, хотя технику мы называем цифровой. На самом деле, в проводе нет никакой информации, а только напряжение. Один компьютер задает вопрос, другой отвечает, и все это происходит с помощью передачи вольтажа через витые пары.

Для передачи информации компьютер делит ее на биты. Затем они шифруются в двоичную систему и передаются по кабелю. В это время информация выглядит как простые электрические импульсы разной длительности (частоты) и с разным вольтажом. При этом, передаются два сигнала: один с положительным напряжением, другой — с отрицательным. Принимая сигнал, дешифратор складывает напряжения и в сумме получает ноль. Таким образом, зная вольтаж, длительность импульса и разницу напряжений, сетевая карта понимает, какой код ей посылает собеседница.

Для отправки кода «0 1» необходимо, условно, передать по проводу электрический импульс размером в 6 В и -6 В и длительностью 3 мс. За ним следуют другие коды, например, «1 1». Его компьютер зашифрует как импульс в 4 В и -4 В и 0.5 мс. Это можно представить в виде графика периодических сигналов:

С точки зрения простого человека без физико-математической корочки в кармане такое объяснение будет понятным и достаточным, чтобы представить, что творится в витой паре во время передачи сигнала. В информатике этот процесс называется манчестерским кодом и это находится на первом уровне OSI. Так называют 7 уровней движения информации от бита к понятному для человека изображению на экране. Движение электрических или световых сигналов это первый, «физический» уровень. Там и работает витая пара.

От советской лапши к современному UTP

Для передачи высокочастотного сигнала не всегда использовался провод с несколькими витыми парами. Не будем заглядывать в историю совсем далеко, а остановимся на времени, когда телефония уверенно поселилась в каждой квартире 80-х. Вполне реально, что у кого-то и до сих пор работает телефонный аппарат по старой DSL-линии. Он подключен таким проводом:

Это телефонный провод ТРП для прокладки сети в помещениях. В народе его называют лапшой из-за сходства с плоскими макаронами. Обычно используется для «доводки» сигнала к нужному месту. Сейчас таким проводом сигнальные линии не ведут, а используют современные UTP патч-корды.

Еще один способ передать высокочастотные данные на средние расстояния — коаксиальные провода. Сигнальный провод защищен от наводок экранированием:

Коаксиальный кабель используют и сейчас, например, в радио и спутниковой связи, а также в антеннах для приема цифрового или аналогового телевидения. Впрочем, его могут применять везде, где необходимо соединить между собой два чувствительных к помехам устройства.

Помимо «домашних» и всем известных проводов, в современных сетях есть и другие. Это многожильные провода-трассы с 25 парами, экранированные и усиленные, а также оптоволоконные проводники с разным количеством стеклянных жил, в том числе и витые пары.

Для чего так много разновидностей витой пары

С помощью витой пары соединяют не только роутер и компьютер. Есть более глобальные применения. Так, один проводник предназначен только для помещений, а другой способен работать на улице под прямыми лучами солнца. Первый растянется и испортится на больших расстояниях, а другой спокойно выдержит вытягивание на десятки метров. Где-то достаточно протянуть простой провод без экрана, а в другом месте будет много посторонних сигналов, поэтому и провод нужен соответствующий. Для этого предназначены разные типы витой пары.

UTP — самый простой и нежный кабель. Не защищен от внешних помех, а также не любит растягивание. Зато он мягкий и хорошо сгибается. Подходит для дома и офиса.

FTP — то же самое, но с дополнительным экранированием. То есть, все пары закутаны в фольгу. Имеет те же физические плюсы и минусы первого варианта, только более устойчив к помехам. Такие провода — минимум для использования в производственных помещениях с посторонними помехами.

STP — все то, что есть в предыдущих, плюс защитная металлическая оплетка.

SFTP — каждая пара завернута в собственную фольгу, а общий провод защищен металлической оплеткой.

U/FTP — каждая пара в фольге, остальное все как у UTP.

F/FTP — для каждой пары фольга, плюс общая для всего провода.

SF/FTP — каждая пара экранирована, плюс весь провод защищен металлической оплеткой, а для жесткости добавляют стальную проволоку. Это провод для построения длинных трасс.

Для домашнего интернета вполне хватает простого UTP. Максимум — FTP, если это многоквартирный дом и нужно защитить сигнал от микроволновок и роутеров с точками доступа 5 ГГц. Остальные используются для прокладки внешних линий между зданиями или на большое расстояние, где сигнал обязательно защищают от внешних помех и стремятся максимально сохранить качество.

Категории витой пары

Категории витой пары определяются основными характеристиками провода: максимальная частота сигнала и толщина проводника. Чем выше допустимая частота в проводе, тем лучше его качественные показатели и способность удерживать скорость на протяжении десятков метров. В основном используются «5e» и «6» категории, хотя всего их 10:

Между прочим, та самая «лапша» — это витая пара Cat. 1, и она до сих пор встречается в частных жилых секторах под ADSL. Остальные категории вышли из обихода (2, 3, 4) или еще не нашли широкого применения в домашних сетях (6a, 7, 7a). Тем не менее, это вопрос времени, так как соединения со скоростью более 1 Гбит/с уже существуют и предлагаются провайдерами.

Другие характеристики

С категорией витой пары определиться несложно, потому что в компьютерных магазинах пользователю вряд ли предложат что-то, кроме проводов Cat. 5e или Cat. 6. Гораздо важнее выбрать провод по другим параметрам.

Во-первых, учитываем материал, из которого сделаны жилы витой пары. Самый дешевый и доступный вариант — это алюминий. Проводит электричество в 1,7 раза хуже меди, любит окисляться при контакте с кислородом и не любит изгибы. Как основа для качественной сигнальной трассы сразу отметается, даже если это домашняя сеть со скоростью до 100 Мбит/с. Единственный плюс такого провода — дешевое производство.

Чуть лучше — омедненный алюминий. Все то же самое, только алюминий покрыт нанослоем меди для защиты от окисления. Проходим мимо.

Единственно верный путь — чистая медь. Это лучшая электропроводность, устойчивость к окислению, стойкость к изгибам и гарантия стабильности в месте соединения провода и клеммы. Разумеется, это самый дорогой провод из витых пар.

Однако наличие проводников из чистой меди составляет только половину дела. Медный провод производить дорого, поэтому и здесь есть нюансы. Следующий важный параметр, который указывает на качество проводника — это толщина медной жилы. Тут тоже есть свои стандарты:

Чем больше диаметр, тем меньше сопротивление линии, а значит, выше скорость передачи информации на большие расстояния. В обычных сетях используют 23-24 AWG, и этого достаточно. Тем более, что фанатично искать провод с «толстыми» парами не стоит хотя бы из-за стандартов ISO. Они говорят, что 22-24 AWG — это разумные пределы для того, чтобы провод без проблем помещался в контактах коннекторов и розеток (до 0,64 мм). Впрочем, если говорить о домашних сетях, то AWG 24 — это разумный предел для любых систем и скоростей.

Витая пара бывает одножильная и многожильная. Провод с цельными жилами подходит для разводки сети по стенам, в кабель-каналах или для организации длинных трасс. Физические и электрические свойства цельного медного провода лучше, чем у многожилки. В основном это прочность и помехоустойчивость. Многожильный провод применяется для сборки заводских патч-кордов. Его свойств достаточно для передачи информации между устройствами на небольшом (до 5 м) расстоянии. Он хорошо принимает форму и устойчив к изломам.

Несмотря на стандарты в Cat. 5e, производители могут выпускать провода с двумя парами вместо четырех. Количество пар играет роль в сетях со скоростью выше 100 Мбит/с. Учитываем этот момент и берем полноценный кабель со всеми парами, чтобы потом спокойно переключиться на высокоскоростной тариф, подключить видеонаблюдение и смотреть фильмы в 4К без проблем с пропускной способностью.

Коннекторы RJ-45

Registered Jack — стандартизированный разъем. Как и витая пара, коннектор имеет разные категории и уровни качества.

Для каждого типа витой пары применяется свой разъем. Для проводов Cat. 5 и 5e используют первый вариант (см. изображение выше). Он знаком каждому пользователю и способен переварить толщину проводников до 24 AWG. Более ничем не примечателен.

Для построения экранированных сетей используется джек Cat. 6. Он может зажимать провода до 23 AWG, а также имеет металлический корпус, который соединяется с фольгой в проводе и создает единый помехоустойчивый контур между устройствами.

Соответственно, для проводов высших категорий есть другие коннекторы. Но это серверный уровень и домашний пользователь вряд ли столкнется даже с коннекторами типа 6a.

Пригодность разъема для разного типа проводов диктуется не только размерами клипсы, что удерживает провод в разъеме, но и типами ножей, которые пробивают оболочку каждого провода в паре и соединяются с медью. А еще качеством позолоты контактов.

Почему пар несколько и за что они отвечают

Для приема и передачи данных в проводе используется два способа расположения витых пар в коннекторах. Это прямой и перекрестный обжим. Для современных сетевых устройств нет разницы в распиновке, потому что устройства умеют делать это автоматически на уровне разъема. Поэтому в основном используется прямой обжим и соответствующая ему распиновка пар:

В соединениях до 100 Мбит/с данные передаются только двумя парами: одна занимается отправкой сигнала (называют TX), другая приемом (RX). То есть, Transfer и Receive. Причем в каждой паре оба провода работают в одном направлении. Только по одному бежит положительное напряжение, а в другом — отрицательное. Это мы разобрали в начале статьи. Остальные пары задействуются под нужды PoE (подключение IP-камер), телевидения или телефонии. Для работы высокоскоростных линий задействуют все четыре пары.

Провода обозначают стандартными цветами, где каждая пара имеет свой основной цвет. Это сделано для удобства, так как прозванивать восемь одноликих проводов при каждом обжиме —занятие утомительное. Физической разницы между парами нет, главное, чтобы провод был обжат одинаково с обоих концов.

Почему пара «витая» и что такое экранирование

По проводу передаются электрические импульсы с высокой частотой. В самом начале эти импульсы сильные и отчетливые, а к концу провода их амплитуда снижается. Это называется затуханием сигнала или «вносимыми потерями». Отношение силы выходного сигнала в начале провода к силе входного сигнала в конце измеряют в децибелах. Чем выше разница, тем хуже качество сигнала. Обычно сигнал портится на больших расстояниях, если спецификации витой пары не соответствуют заявленным или нарушаются правила построения сетей. Немалую роль в качестве сигнала играет материал проводников, их правильный обжим в коннекторе, а также защита от собственных и внешних наводок.

Как сократить потери сигнала на длинных трассах:

Использовать провод с медными парами большого диаметра (AWG 22-23);
Подобрать провод с толстой оболочкой, которая обладает лучшими диэлектрическими свойствами;
Использовать провода из серебра (да, такое тоже бывает);
Включить в трассу усилитель сигнала.

То есть, если нужно передать сигнал на очень большое расстояние, то без репитера это не получится. Принцип работы такой же, как и у повторителя для WiFi: берется редуцированный сигнал, преобразуется в исходный по мощности и отправляется следующей станции или адресату. Для этого есть специальные устройства — экстендеры Ethernet. Или роутер (он же свитч). То есть, если сигнал тухнет через каждые 100 метров, то можно переподключать линию на свитчах и передавать сигнал дальше. Но это в теории.

На практике сигнал в витой паре перемешивается с различными помехами. Это сигналы сотовой сети, радиосигнал роутера, высокочастотные волны от микроволновой печи и даже низкочастотный шум от двигателя автомобиля. Помимо этих явлений есть и внутренние, когда одна пара вносит паразитные сигналы в другую пару и возникают перекрестные помехи.

От внешних воздействий на сигнал провод защищают алюминиевой фольгой. В зависимости от типа и категории провода, такая фольга может защищать каждую пару отдельно или весь провод целиком. Для защиты от сильных помех также используют металлическую оплетку.

Для снижения наводок между пар придумали другой способ — витые провода:

Из начальной физики мы знаем, что движение электричества в проводе создает электромагнитное поле. Это поле может влиять и взаимодействовать на поле и сигнал других проводов. От таких наводок нельзя избавиться, но ими можно управлять. Для этого все пары в проводе смещены относительно друг друга и имеют одинаковый шаг витка. Таким образом, влияние помех распределяется равномерно и становится предсказуемым для передатчиков.

Вместо тысячи слов

Если поднимать всю теорию о витой паре, возвращаемых сигналах, помехах и различных электромагнитных явлениях, можно написать диссертацию, магистерскую работу, а может и диплом для технического ВУЗа. Тем не менее, общее понимание работы витой пары мы рассмотрели. Этого должно быть достаточно, чтобы любой пользователь (особенно гуманитарий) мог прочитать статью и выбрать хороший провод для своей сети. И построить ее так, чтобы потом не пришлось все переделывать.

Пошаговая инструкция по выбору хорошего провода для дома:

Не экономить на качестве. Выбирать только медные провода.
Если это провод для разводки по плинтусам и стенам, то пусть это будут одножильные пары.
Следить за диаметром меди: не менее AWG 24, а по-русски — 0,51 мм.
Выбирать провод категории 5e.
Желательно, чтобы оболочка была плотная, но мягкая, а пары в проводе не перемещались при сдавливании провода.
Для полноценной сети нужны все полные пары — две под интернет, две под видеонаблюдение, телефонию. Или все четыре для гигабитной сети.
Если это провод для дома, а рядом нет микроволновок или GSM-усилителей, то можно брать обычный UTP.
Если нужно провести интернет по улице — выбираем жесткую оплетку и желательно с экранизацией. Учитываем, что для экранированного кабеля нужны специальные коннекторы.

Казалось бы, что может быть проще соединения проводов? Ведь существует несколько способов соединения проводов. Это скрутка проводов, пайка проводов, сварка проводов, обжим и соединение проводов с помощью клеммника. Даже школьник знает самый постой способ скрутки проводников. Надо приложить вместе кончики металлических проводов, называемых жилами, и свить в одну «косичку», после чего замотать изолентой. Не надо паяльника, клеммника, соединительных колпачков и прочих «ненужностей».
Любой «сам себе электромонтер» освоил такую операцию. И, случись необходимость, применяет такой способ в своей повседневной практике. Например, сращивает провода сетевого шнура бытового прибора, адаптера планшета или компьютера после обрыва.
Такую технологию скрепления проводов российские «технари» используют повсеместно. Вот только в правилах устройства электроустановок ПЭУ «скрутки», всевозможные «загибы» и «клепки» не предусмотрены. Отсутствуют такие способы электромонтажа и в прочих нормативных документах. Почему?

Соединение «на скорую руку» с большими последствиями

О последствиях от подобной «упрощенки» мы часто не задумываемся. Между тем, ненадежный контакт подведет в самый неподходящий момент, всегда может прекратиться подача питания потребителям/электроприемникам. От «бросков» напряжения происходит пробой элементов каскадов питания сложной бытовой техники СБТ. Не спасают от поломки даже специальные устройства защиты, применяемые в самых «навороченных» моделях зарубежных производителей.

Наводку коротких электромагнитных импульсов напряжением несколько тысяч вольт на электронную начинку вызывает «безобидное» искрение в местах соединений. При этом стандартное оборудование защиты, которым оборудуются сейчас квартиры (УЗО, автоматические выключатели, предохранители) подобные короткие слаботочные импульсы «не видят», поэтому от них попросту не срабатывают, а устанавливать для этого специальные устройства у нас не принято. Источники бесперебойного питания компьютеров тоже не стали панацеей от импульсов переходных процессов. Возникновение «тычков» вызывает сбои в работе электронной аппаратуры и компьютерной техники, приводит к выходу из строя электротехнических компонентов и дорогостоящих модулей функционала.
К еще более катастрофическим последствиям приводит перегрев в месте плохого соединения, при прохождении тока ослабленный соединительный узел раскаляется докрасна. Нередко от этого происходят возгорания и пожары, наносящие владельцам помещений огромный ущерб. Статистика свидетельствует, что 90% всех неисправностей электропроводки возникает по причине скруток и плохих контактных соединений проводников. В свою очередь, сама неисправность электрической проводки и оборудования, по данным МЧС, является причиной одной трети пожаров, происходящих в России.

Однако так исторически сложилось, что несколько десятилетий назад в условиях дефицита электрофурнитуры/медных проводников скручивание алюминиевых проводов считалась основным способом, применявшимся в электромонтажных работах. Скрутка в качестве соединения может применяться в электрике при проведении ремонтно-восстановительных работ.

Как правильно надо соединять провода

Как соединить провода: начинаем с очистки от изоляции. Правильное соединение проводников должно удовлетворять трем основным требованиям:

Обеспечивать надежный контакт с минимальным переходным сопротивлением между собой приближенным к сопротивлению цельного куска провода.
Сохранять прочность на растяжение, стойкость на излом и вибрацию.
Соединять только однородные металлы (медь с медью, алюминий с алюминием).

Способов соединения, удовлетворяющих этим требованиям, существует несколько. В зависимости от требований, предъявляемых к электропроводке и возможностей практического применения, используются следующие виды соединения проводов:

Скрутка.
Сварка.
Спайка.
Обжим.
Клеммное соединение.

Все эти способы требуют предварительной подготовки провода или кабеля – снятия изоляции для оголения соединяемых жил. Традиционно материалом изолирующей оболочки служат резина, полистирол, фторопласт. Дополнительно внутри изоляцией служат полиэтилен, шелк и лак. В зависимости от структуры токопроводящей части провод может быть одножильным или многожильным.
Под одножильным подразумевается провод, сечение которого образовано изолирующей оболочкой с металлическим сердечником или проводком внутри.

В многожильном проводе металлическая сердцевина образована несколькими тонкими проводками. Они обычно переплетены и представляют свивку, окруженную снаружи изолятором. Часто отдельные жилки покрываются полиуретановым лаком, а в структуру между ними добавляются капроновые нити для повышения прочности провода. Эти материалы, как и матерчатая оплетка снаружи, усложняет процесс снятия изоляции.

В зависимости от вида соединения с каждого конца провода снимается 0,2 – 5,0 см изоляции. Для этого используется несколько типов инструмента.
По 5-ти бальной системе можно оценить качество снятия изоляции и степень защиты от надрезания — повреждения жил каждым приспособлением:

Монтерский (кухонный) нож — 3/3
Бокорезы (кусачки) — 4/3
Стриппер — 5/4
Паяльник или петлевой электровыжигатель — 4/4

В слаботочных телевизионных/компьютерных сетях применяют коаксиальные кабели. В процессе разделки важно аккуратно надрезать и снять изолирующую рубашку, не повредив при этом экранирующую оплетку. Для доступа к центральной жиле она распушивается и удаляется, оголяя ствол. После чего полиэтиленовая изоляция надрезается ножом или специальным приспособлением, обрезок снимается с жилы.
Бифиляр в экране состоит из пары проводов в экране, который для доступа к проводникам также предварительно распушивается на проводки, открывая доступ к каждой жиле.

Важно! Чтобы снять изолирующий материал эмалированного провода сечением меньше 0,2 мм² следует применять паяльник. Эмаль аккуратно удаляется с помощью наждачной «нулевки» перемещением бумаги вдоль проводков.

Как скрутить провода правильно

Чаще всего скрутка применяется при ремонте электропроводки, шнуров и переходников (включая слаботочные) бытовой техники и аппаратуры. Если вести речь о домашней электросети, то нормами предусмотрено использование в домах провода с сечением токонесущей жилы 1,5–2,0 мм из меди и 2,5–4,0 мм из алюминия. Обычно для разводки используют провода марок ВВГ и ПВ в полихлорвиниловой оболочке. Силовые шнуры марок ШВЛ и ШТБ с резиновой или ПВХ изоляцией имеют сечение 0,5 – 0,75 мм.
Пошагово сращивание проводов между собой можно производить следующим образом:

Обезжириваем оголенные концы проводов, протерев ацетоном/спиртом.
Удаляем слой лака или оксидную пленку, зачищая проводники наждачной бумагой.
Накладываем кончики так, чтобы они скрестились. Накручиваем по часовой стрелке не менее 5 витков одной жилы на другую. Чтобы скрутка получилась плотной, используем плоскогубцы.
Изолируем открытые токонесущие части проводов с помощью изоленты, или накручиваем изолирующий колпачок. Они должны заходить за изоляцию на 1,5–2,0 с, чтобы прикрыть оголенные участки проводников.

Для сращивания между собой многожильного зачищенного провода с одножильным используется другая техника навивки:

Многожильным проводом обкручивается одинарный провод, оставляя свободным конец без навивки.
Конец одножильного провода загибается на 180°так, чтобы он прижал скрутку, затем прижимается плоскогубцами.
Место соединения должно быть прочно зафиксировано изолентой. Для лучшей эффективности следует использовать изолирующую термотрубку. Для этого отрезок кембрика нужной длины натягивается на соединение. Чтобы он плотнее обхватил проводку, трубку следует прогреть, к примеру, феном или зажигалкой.

При бандажном соединении свободные концы кладутся друг к другу и сверху обматываются имеющимся отрезком провода (бандажом) из однородного материала.
Сцепка желобком предусматривает, что перед взаимным перекручиванием конфигурируются небольшие крючки из концов провода, они перецепляются между собой, затем края обматываются.
Существуют более сложные разновидности параллельных/последовательных соединений. Соединение проводов методом скрутки используют профессиональные электроремонтники при проведении восстановительных работ.

Важно! Медь и алюминий имеют разное омическое сопротивление, при взаимодействии активно окисляются, соединение по причине разной жесткости получается непрочным, поэтому соединение этих металлов нежелательно. В случае крайней необходимости соединяемые кончики следует подготовить – облудить оловянно-свинцовым припоем (ПОС) с помощью паяльника.

Почему лучше обжать (опрессовать) провода

Опрессовка проводов – один из самых надежных и качественных способов механических соединений, применяющихся в настоящее время. При такой технологи шлейфы проводов и кабелей обжимаются в соединительной гильзе с помощью пресс-клещей, обеспечивая плотный контакт по всей длине.

Гильза представляет полую трубку и может изготавливаться самостоятельно. При размере гильз сечением до 120 мм² применяются механические клещи. Для больших сечений применяются изделия с гидравлическим пуансоном.

При обжатии гильза обычно приобретает форму шестигранника, иногда производится местное вдавливание в определенных частях трубки. В опрессовке применяются гильзы из электротехнической меди ГМ и алюминиевые трубочки ГА. Данный способ допускает обжатие проводников из разных металлов. Во многом этому способствует обработка составных компонентов кварцево-вазелиновой смазкой, предотвращающей последующее окисление. Для совместного использования существуют комбинированные алюмомедные гильзы или медные луженые гильзы ГАМ и ГМЛ. Соединение проводов методом обжима применяется для пучков проводников с суммарным диаметром сечения между 10 мм² и 3 см².

Пайка как надежная альтернатива скрутке

Ближайшей альтернативой скрутке, запрещенной для электромонтажа, является соединение проводов методом спайки. Он требует специальных приспособлений и расходных материалов, но обеспечивает абсолютный электрический контакт.

Совет! Спайка проводов внахлест считается самой ненадежной в технологии. В процессе эксплуатации припой крошится и соединение размыкается. Поэтому пред пайкой наложите бандаж, обмотайте кусочком провода меньшего диаметра соединяемые части, или скрутите вместе проводники.

Понадобится электропаяльник мощностью 60–100 Вт, подставка и пинцет (тонкогубцы). Жало паяльника следует очистить от окалины заточить, подобрав предварительно наиболее подходящую форму кончика в виде лопатки, а корпус прибора подсоедините к заземляющему проводу. Из «расходников» потребуется припой ПОС-40, ПОС-60 из олова и свинца, канифоль в качестве флюса. Можно использовать проволоку из припоя с, помещенной внутрь структуры, канифолью.

Если потребуется паять сталь, латунь или алюминий, потребуется специальная паяльная кислота.

Важно! Нельзя перегревать места примыкания. Чтобы не поплавилась изоляция при пайке обязательно используйте теплоотвод. Для этого придерживайте оголенный провод между местом нагрева и изоляцией пинцетом или тонкогубцами.

Зачищенные от изоляции жилы следует облудить, для чего разогретые паяльником кончики помещают в кусочек канифоли, они должны покрыться коричнево-прозрачным слоем флюса.
Помещаем кончик жала паяльника в припой, захватываем каплю расплавленного и равномерно обрабатываем поочередно провода, проворачивая и двигая по лопатке жала.
Приложить или скрутить вместе провода, зафиксировав неподвижно. Прогреть жалом в течении 2–5 с. Обработать спаиваемые участки слоем припоя, дав растечься капле по поверхностям. Перевернуть соединяемые провода и повторить операцию с обратной стороны.
После остывания места пайки изолируются по аналогии со скруткой. В некоторых соединениях они предварительно обрабатываются кисточкой, смоченной в спирте и покрываются сверху лаком.

Совет! Во время и после пайки в течении 5–8 с. провода нельзя дергать и шевелить, они должны находиться в неподвижном положении. Сигналом к тому, что структура затвердела, служит приобретение матового оттенка поверхностью припоя (в расплавленном состоянии он блестит).

А все-таки сварка предпочтительней

По прочности соединения и качеству контакта сварка превосходит все прочие технологии. В последнее время появились портативные сварочные инверторы, которые можно переносить в самые малодоступные места. Такие аппараты легко удерживаются на плече сварщика с помощью ремня. Это позволяет работать в труднодоступных местах, например, производить сварку со стремянки в распределительной коробке. Для сварки металлических жил в держатель сварочного аппарата вставляются угольные карандаши или обмедненные электроды.

Основной недостаток сварочной технологи – перегрев свариваемых деталей и оплавливание изоляции устраняется с помощью:

Правильной регулировки сварочного тока 70–120 А без перегрева (в зависимости от количества свариваемых проводов сечением от 1,5 до 2,0 мм).
Кратковременности процесса сварки не более 1–2 секунд.
Плотной предварительной скруткой проводов и установкой медного теплоотводящего зажима.

Производя соединение проводов методом сварки скручиваемые жилы следует выгнуть и срезом обязательно развернуть кверху. К торцу проводов, подсоединенных к массе, подносится электрод и зажигается электродуга. Расплавленная медь шариком стекает вниз и покрывает оболочкой проволочную скрутку. В процессе остывания на теплую структуру одевается изолирующий пояс из отрезка кембрика или другой изолирующий материал. В качестве изолирующего материала подойдет также лакоткань.

Клеммники – самые эргономичные электроустановочные изделия

Правилами ПУЭ, п.2.1.21 предусмотрен вид соединений с помощью сжимов (винтов, болтов). Существует соединение непосредственно с помощью элементов крепежа «на весу», когда сквозь петельки каждого из проводов продевается винт, шайба и фиксируется гайкой с обратной стороны.

Такая инсталляция оборачивается несколькими витками изоленты и считается достаточно практичной и надежной.
Более эргономичны электроустановочные изделия, называемые винтовыми клеммниками. Они представляют контактную группу, размещенную в корпусе из изолирующего материала (пластика, фарфора). Наиболее часто соединение проводов методом с помощью клеммников встречается в распределительных коробках и электрощитках. Чтобы подсоединить провод, надо его просунуть в гнездо и закрутить винт, прижимная планка надежно закрепит жилу на посадочном месте. К ответному гнезду, закороченному с первым, подключается другой соединяемый провод.

В самозажимных клеммниках типа WAGO провод защелкивается в гнезде, для лучшего контакта применяется специальная паста или гель.

Ответвительные зажимы представляют капитальный вариант винтового клемммника с несколькими закороченными отводами, используются преимущественно на улице и местах с неблагоприятными условиями окружающей среды.

Соединительные зажимы представляют изолирующий колпачок с резьбой внутри, он наворачиваются на скрутку, одновременно сжимая и защищая от механических воздействий.

ВКонтакте
Facebook
ok
Twitter
YouTube
Instagram
Яндекс.Дзен
TikTok

Выбор способа соединения жил кабелей и проводов при монтаже электропроводки – ответственная задача. Необходимо учесть совокупность факторов, среди которых – сечение и материал, из которого изготовлены жилы, рабочие условия, а также наличие нужных инструментов для работы. В данной статье мы поговорим о самых распространенных способах соединения проводников.

Клеммные колодки

Относительно простой способ соединения, часто используемый в распределительных коробках, а также для подключения осветительных приборов. Клеммная колодка представляет собой втулку из латуни, помещенную в корпус из пластика. Чтобы закрепить провод внутри нее, необходимо с усилием закрутить винты вручную при помощи отвертки.

Важно, чтобы размер клеммной колодки соответствовал сечению жил кабеля или провода. Если вам нужно соединить многопроволочные проводники, предварительно необходимо обжать их с помощью наконечников (например, НШВИ).

Основной минус клеммных колодок – возможность соединения только двух проводников. Также их нельзя применить для соединения жил из разнородных металлов (например, меди и алюминия).

Клеммы Wago

В основе клемм Ваго – специальный зажим рычажного типа. С его помощью можно быстро зафиксировать жилу кабеля или провода без риска повредить их. Существуют два вида клемм Ваго – неразъемные, которые можно использовать только один раз, и разъемные, которые могут не только соединить проводники, но и быстро разъединить их. Очевидно, что преимущества за разъемными клеммами.

Важное достоинство Wago – простое соединение проводников из меди и алюминия. Также возможно фиксирование двух и более жил проводов, а при соединении жил многопроволочного исполнения не требуется использовать дополнительные аксессуары. К недостаткам Ваго можно отнести их стоимость (она значительно выше, чем цена клеммных колодок) и ограниченная область применения – подключение освещения и розеток общего назначения.

Колпачки СИЗ

СИЗ – соединительные изолирующие зажимы. Проще говоря, это пластиковые колпачки с небольшой пружинкой для фиксации проводников внутри. Достоинства СИЗов – негорючесть, относительно низкая стоимость, а также удобство для маркировки проводов (в продаже есть СИЗ нескольких цветов). Однако медь и алюминий с их помощью соединять нельзя.

Опрессовка при помощи гильз

Очень надежный способ соединения. Однако одних гильз для него недостаточно. Необходим и специальный инструмент – пресс-клещи, а также термоусадочная трубка, делающая соединение герметично изолированным. Выбирая данный способ, учитывайте, что он относится к неразъемным соединениям. При ремонте или неправильном подключении соединение нужно будет обрезать и выполнить монтаж заново с применением новой гильзы.

Зажим типа «орех»

Еще один вид соединительного кабельного зажима – так называемый «орех». Он состоит из 2 пластин и 4 винтов, расположенных по углам. Алгоритм соединения следующий. Зачищаем 2 конца провода, фиксируем их внутри пластины, а затем надеваем оболочку из карболита. «Орешек» довольно удобен, но из-за больших размеров использовать его в распределительной коробке нельзя.

Соединение при помощи болта

Болт, 3 шайбы и гайка – вот и все, что вам понадобится для такого способа соединения. Пригодится он в том случае, когда нет материалов, необходимых для вышеперечисленных способов. Надеваем шайбу на резьбу болта, зачищаем жилу и накручиваем ее сверху. Затем устанавливаем вторую шайбу, надеваем жилу и третью шайбу, закручиваем и изолируем гайку. Таким способом можно соединить проводники с медными и алюминиевыми жилами.

Сварка

Для данного способа соединения вам понадобятся сварочный аппарат, электроды для сварки проводов, пассатижи и бокорезы, а также флюс (если планируется выполнить сварку алюминиевых жил). Не забудьте защитить глаза при помощи специальных очков. Алгоритм осуществления сварки следующий. Зачищаем жилы от изоляции, выполняем скрутку, а затем - сварку при помощи сварочного аппарата. Данный способ соединения жил и проводов достаточно надежен, но не стоит забывать, что он не подходит для соединения проводников из меди и алюминия.

Пайка

Популярный способ соединения, который, однако, не рекомендуется в соответствии с СП 76.13330.2016. Это неразъемное соединение, для осуществления которого необходимо зачистить концы проводов и окунуть их в расплавленный припой.

Скрутка

Еще один способ, использование которого запрещено ПУЭ (п. 2.1.21). Он довольно примитивный – жилы скручиваются между собой с использованием пассатижей. Изоляция осуществляется с помощью старой-доброй изоленты. Такой способ возможен только для временного соединения. Советуем не рисковать и выбирать более надежные способы соединения.

Читайте также: