维修电工
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2.2 导线的电气连接

导线连接是维修电工必须掌握的一项重要的基本功,也是线路安装及维修过程中经常用到的操作技能。导线的连接方法很多,有绞接、焊接、压接、紧固螺钉压接等,各种连接方法适用于不同导线及不同的工作地点。导线的连接无论采用哪种方法,都不外乎四个步骤:剥离绝缘层、导线线芯连接、接头焊接或压接、恢复绝缘。

2.2.1 导线绝缘层的剖削

在导线连接前,必须把导线端部的绝缘层剥去,要求剖削后的芯线长度必须适合连接需要,不应过长或过短,且不应损伤芯线。

(1)塑料硬线绝缘层的剖削

线芯截面积为4mm2以下的塑料硬线,一般用钢丝钳进行剖削,如图2-25所示。剖削方法是:用左手握住电线,根据线头所需长度用钢丝钳刀口切割绝缘层,但不可切入线芯。然后用右手握住钢丝钳头部用力向外勒出绝缘层。剥削出的芯线应保持完整无损,若损伤较大应重新剖削。

图2-25 钢丝钳剖削导线绝缘层

对于线芯截面积大于4mm2的塑料导线,可用电工刀来剖削绝缘层,如图2-26所示。剖削方法是:根据所需的长度用电工刀以倾斜45°角切入塑料层;刀面与芯线保持25°角左右,用力向线段推削,不可切入芯线,削去上面一层塑料绝缘层;将下面塑料绝缘层向后扳翻,最后用电工刀齐根切去。剖削过程如图2-27所示。

图2-26 剖削截面积大于4mm2的塑料导线

图2-27 电工刀剖削塑料绝缘层过程

(2)塑料软线绝缘层的剖削

塑料软线绝缘层只能用剥线钳或钢丝钳剖削,不可用电工刀剖削,用钢丝钳剖削绝缘层的方法如图2-28所示。剖削方法是:用左手捏住线头,按连接所需长度,用钳头刀口轻切绝缘层,轻切时不可用力过大,只要切破绝缘层即可,因软线每股芯线较细,极易被切断。迅速移动握位,从柄部移至头部,在移动过程中不可松动已切破绝缘层的钳头。同时,左手食指应绕上一圈导线,然后握拳捏导线,再两手反向同时用力,右手抽左手勒,即可把端部绝缘层剥离,剥离绝缘层时右手用力要大于左手。

图2-28 钢丝钳剖削塑料软线绝缘层

(3)塑料护套线绝缘层的剖削

塑料护套线绝缘层必须用电工刀来剖削,如图2-29所示。剖削方法是:按所需长度用刀尖对准芯线缝隙划开护套层,向后扳翻护套层,用刀齐根切去。在距离护套层5~10mm处,用电工刀以倾斜45°角切入绝缘层。

图2-29 塑料护套线绝缘层的剖削

2.2.2 导线的连接

(1)导线连接的基本要求

①接触紧密,接头电阻小,稳定性好。接头与同长度、同截面积导线的电阻比应不大于1。

②接头的机械强度应不小于导线机械强度的80%。

③耐腐蚀。对于铝与铝连接,如采用熔焊法,应主要防止残余焊剂或熔渣的化学腐蚀;对于铝与铜连接,应主要防止电化学腐蚀。在接头前后,要采取措施,避免这类腐蚀的存在。

④接头的绝缘层强度应与导线的绝缘层强度一样。

(2)铜芯导线的连接

1)单股铜芯线的连接

单股铜芯线有绞接和缠绕两种方法。绞接法适用于截面较小的导线,缠绕法适用于截面较大的导线。

绞接法是先剥去线端绝缘层约芯线直径40倍长,勒直芯线后,再按以下步骤进行:

①两根线头在离芯线根部的1/3处呈“×”状交叉,如图2-30(a)所示。

②把两线头如麻花状互相绞合2~3圈,如图2-30(b)所示。

③把一根线头扳起与另一根处于下边的线头保持垂直,如图2-30(c)所示。

④把扳起的线头按顺时针方向在另一根线头上紧缠6~8圈,圈间不应有缝隙,且应垂直排绕。缠毕切去芯线余端,并钳平切口,不准留有切口毛刺,如图2-30(d)所示。

⑤一端头的加工方法,按上述步骤第③、④步操作。连接好的导线如图2-30(e)所示。

图2-30 单股铜芯线的绞接法连接

缠绕法是将已去除绝缘层和氧化层的线头相对交叠,再用直径为1.6mm的裸铜线作缠绕线在其上进行缠绕,如图2-31所示。其中,直径在5mm及以下的线头,缠绕长度为6cm;直径大于5mm的,缠绕长度为9cm。

图2-31 用缠绕法连接单股芯线

2)单股铜芯线的T形连接

单股铜芯线T形连接时仍可用绞接法和缠绕法。绞接法是先将除去绝缘层和氧化层的支路芯线与干路芯线剖削处的芯线十字相交,注意在支路芯线根部留出3~5mm裸线,接着顺时针方向将支路芯线在干路芯线上紧密缠绕6~8圈,如图2-32所示,剪去多余线头,修整掉毛刺。

图2-32 单股铜芯线的T形连接

3)单股铜芯线与多股铜芯线的分支连接

先按单股铜芯线直径约20倍的长度剥除多股线连接处的中间绝缘层,并按多股线的单股芯线直径的100倍左右剥去单股线的线端绝缘层,勒直芯线后,再按以下步骤进行:

①在离多股线的左端绝缘层切口3~5mm处的芯线上,用一字旋具把多股芯线分成较均匀的组(如7股线的芯线以3股、4股分),如图2-33(a)所示。

②把单股铜芯线插入多股铜芯线的两芯线中间,但单股铜芯线不可插到底,应使绝缘层切口离多股铜芯线3mm左右。同时,应尽可能使单股铜芯线向多股铜芯线的左端靠近,以达到距多股线绝缘层的切口不大于5mm。按着用钢丝钳把多股线的插缝钳平、钳紧,如图2-33(b)所示。

③把单股铜芯线按顺时针方向紧缠在多股铜芯线上,务必要使每圈直径垂直于多股铜芯线轴心,并应使各圈紧挨密排,绕足10圈,然后切断余端,钳平切口毛刺,如图2-33(c)所示。

图2-33 单股铜芯线与多股铜线芯线的分支连接

4)多股铜芯线的直接连接

多股铜芯线的直接连接按以下步骤进行(以7股铜芯线为例):

①将剖去绝缘层的芯线头拉直,接着把芯线头全长的1/3根部进一步绞紧,然后把余下的2/3根部的芯线头,按图2-34(a)所示方法,分散成伞骨状,并将每股芯线拉直。

②把两导线的伞骨状线头隔股对叉,然后捏平两端每股线,如图2-34(b)、图2-34(c)所示。

③先把一端的7股芯线按2、2、3股分成三组,接着把第一组股芯线扳起,垂直于芯线,如图2-34(d)所示。然后按顺时针方向紧贴并缠绕两圈,再扳成与芯线平行的直角,如图2-34(e)所示。

④按照与上一步骤相同的方法继续紧缠绕第二组和第三组芯线,但在后一组芯线扳起时,如图2-34(f)、图2-34(g)所示,第三组芯线应紧缠三圈,如图2-34(h)所示。每组多余的芯线端应剪去,并钳平切口毛刺。导线的另一端连接方法相同。

图2-34 7股铜芯线的直接连接

5)多股铜芯线的分支连接

先将干线在连接处按支线的单股铜芯线直径约60倍长度剥去绝缘层。支线线头绝缘层的剥离长度约为干线单股铜芯线直径的80倍左右,再按以下步骤进行。

①把支线线头离绝缘层切口根部约1/10的一段芯线进一步绞紧,并把余下的9/10芯线头松散,并逐根勒直后分成较均匀且排成并列的两组(如7股线按3、4分),如图2-35(a)所示。

图2-35 多股铜芯线的分支连接

②在干线芯线中间略偏一端部位,用一字旋具插入芯线股间,分成较均匀的两组。接着把支路略多的一组芯线头插入干线芯线的缝隙中。同时移动位置,使干线芯线约2/5和3/5分留两端,即2/5一段供支线3股芯线缠绕,3/5一段供4股芯线缠绕,如图2-35(b)所示。

③先钳紧干线芯线插口处,接着把支线3股芯线在干线芯线上按顺时针方向垂直地紧紧排缠至三圈,剪去多余的线头,钳平端头,修去毛刺,如图2-35(c)所示。

④按前一步方法缠绕另4股支线芯线头,但要缠足四圈,芯线端口也应不留毛刺,如图2-35(d)所示。

(3)导线与针孔接线柱的连接

1)线头与针孔接线柱的连接

端子板、某些熔断器、电工仪表等的接线部位多是利用针孔附有压接螺钉压住线头完成连接的。电路容量小,可用一个螺钉压接;若电路容量较大,或接头要求较高时,应该用两个螺钉压接。

①单股芯线与接线柱连接时,最好按要求的长度将线头折成双股并排插入针孔,使压接螺钉顶紧双股芯线的中间。如果线头较粗,双股插不进针孔,也可直接用单股,但芯线在插入针孔前,应稍微朝着针孔上方弯曲,以防压紧螺钉稍松时线头脱出,如图2-36所示。

图2-36 单股芯线与针孔接线柱连接

②在针孔接线柱上连接多股芯线时,应该用钢丝钳将多股芯线进一步绞紧,以保证压紧螺钉顶压时不致松散。注意针孔和线头的大小应尽可能配合,如图2-37(a)所示。如果针孔过大可选一根直径大小相宜的铝导线作绑扎线,在已绞紧的线头上紧密缠绕一层,使线头大小与针孔合适后再进行压接,如图2-37(b)所示。如线头过大,插不进针孔时,可将线头散开,适量减去中间几股。通常7股可剪去1~2股,19股可剪去1~7股,然后将线头绞紧,进行压接,如图2-37(c)所示。

图2-37 多股芯线与针孔接线柱连接

无论是单股还是多股芯线的线头,在插入针孔时,一是注意插到底;二是不得使绝缘层进入针孔,针孔外的裸线头的长度也不得超过3mm。

2)线头与平压式接线柱的连接

平压式接线柱是利用半圆头、圆柱头或六角头螺钉加垫圈将线头压紧,完成导线的连接的。对载流量小的单股芯线,先将线头弯成接线圈,再用螺钉压接。其操作步骤如下:

①离绝缘层根部的3mm处向外侧折角,如图2-38(a)所示。

②以略大于螺钉直径的曲率弯曲圆弧,如图2-38(b)所示。

③剪去芯线余端,如图2-38(c)所示。

④修整圆圈,如图2-38(d)所示。

图2-38 单股芯线压接圈的弯法

对于横截面积不超过10mm2、股数为7股及以下的多股芯线,应按图2-39所示的步骤制作压接圈。对于载流量较大、横截面积超过10mm2、股数多于7股的导线端头,应安装接线耳。

图2-39 7股芯线压接圈的弯法

软线线头的连接也可用平压式接线柱。其工艺要求与上述多股芯线的压接相同。

(4)线头与瓦形接线柱的连接

瓦形接线柱的垫圈为瓦形,压接时为了使线头不致从瓦形接线柱内滑出,压接前应先将已去除氧化层和污物的线头弯曲成U形,再卡入瓦形接线柱压接,如图2-40(a)所示。如果在接线柱上有两个线头连接,应将弯成U形的两个线头反方向重叠,再卡入接线柱瓦形垫圈下方压紧,如图2-40(b)所示。

图2-40 线头与瓦形接线柱的连接

(5)铝芯线的连接

铝芯线的连接有以下几种方法:

1)小规格铝芯线的连接方法

①截面积在4mm2以下的铝芯线,允许直接与接线柱连接,但连接前必须经过清除氧化铝薄膜的技术处理。方法是,在芯线端头上涂抹一层中性凡士林,然后用细钢丝刷或铜丝刷擦芯线表面,再用清洁的棉纱或破布抹去含有氧化铝膜屑的凡士林,但不要彻底擦干净表面上的所有凡士林。

②各种形状接点的弯制和连接方法,均与小规格铜质导线的各种连接方法相同,均可参照应用。

③铝芯线质地很软,压紧螺钉虽能紧压住线头,使其不能松动,但也应避免一味拧紧螺钉而把铝芯线压扁或压断。

2)铜芯线与铝芯线的连接

由于铜与铝在一起时,日久会产生电化学腐蚀,因此,对于较大负荷的铜芯线与铝芯线连接应采用铜铝过渡连接管。使用时,连接管的铜端插入铜导线,连接管的铝端插入铝导线,利用局部压接法压接。

2.2.3 导线的封端

安装好的配线最终要与电气设备相连,为了保证导线线头与电气设备接触良好并具有较强的机械性能,对于多股铝线和截面积大于2.5mm2的多股铜线,都必须在导线终端焊接或压接一个接线端子,再与设备相连。这种工艺过程叫做导线的封端。

(1)铜导线的封端

铜导线的封端有以下两种方法:

①锡焊法。锡焊前,先将导线表面和接线端子孔用砂布擦干净,涂上一层无酸焊锡膏,将线芯搪上一层锡,然后把接线端子放在喷灯火焰上加热,当接线端子烧热后,把焊锡熔化在端子孔内,并将搪好锡的线芯慢慢插入,待焊锡完全渗透到线芯缝隙中后,即可停止加热。

②压接法。将表面清洁且已加工好的线头直接插入内表面已清洁的接线端子线孔,用压接钳压接。

(2)铝导线的封端

铝导线一般用压接法封端。压接前,剥掉导线端部的绝缘层,其长度为接线端子孔的深度加上5mm,除掉导线表面和端子孔内壁的氧化膜,涂上中性凡士林,再将线芯插入接线端子内,用压接钳进行压接。当铝导线出线端与设备铜端子连接时,由于存在电化学腐蚀问题,因此应采用预制好的铜铝过渡接线端子,压接方法同前所述。

2.2.4 导线绝缘层的恢复

在线头连接完成后,导线连接前破坏的绝缘层必须恢复,且恢复后的绝缘强度一般不应低于剖削前的绝缘强度,这样才能保证用电安全。在低压电路中,常用的恢复材料有黄蜡布带、聚氯乙烯塑料带和黑胶布等多种。一般采用20mm的规格,其包缠方法如下。

①包缠时,先将绝缘带从左侧的完好绝缘层上开始包缠,应包入绝缘层30~40mm,包缠绝缘带时要用力拉紧,带与导线之间应保持约45°倾斜,如图2-41(a)所示。

②进行每圈斜叠缠包,后一圈必须压叠住前一圈的1/2带宽,如图2-41(b)所示。

③包至另一端也必须包入与始端同样长度的绝缘带,然后接上黑胶布,并应使黑胶布包出绝缘带层至少半根带宽,即必须使黑胶布完全包住绝缘带,如图2-41(c)所示。

④黑胶布也必须进行1/2叠包,包到另一端也必须完全包住绝缘带,收尾后应用双手的拇指和食指紧捏黑胶布两端口,进行一正一反方向拧旋,利用黑胶布的黏性,将两端口充分密封起来,尽可能不让空气流通。这是一道关键的操作步骤,决定着加工质量的优劣,如图2-41(d)所示。

图2-41 对接接点绝缘层的恢复

在实际应用中,为了保证经恢复的导线绝缘层的绝缘性能达到或超过原有标准,一般均包两层绝缘带后再包一层黑胶布。