Содержание
Соединитель проводов – обобщённый термин для обозначения разных приспособлений, объединённых предназначением образовывать электрическое соединение между жилами различных проводов. Читателям окажется интересно прочитать обзор про Клеммную колодку. Под соединителем понимаются, помимо прочего, разъёмы, вилки, штепсельные розетки и прочее.
Из истории
В середине XVIII века образована первая электрическая цепь (изначально проводником статического электричества служили шёлковые нити). Люди не раз задумывались, как собрать воедино разрозненные проводники. Процесс ужесточился с ходом технической революции. Каждый захотел обзавестись электрическим освещением, откладывать далее изобретение соединителя проводов стало нерентабельным.
Дальнейшее изложение идёт по датам выпуска патентов, не отделяясь от современных конструкций по причине малого изменения за прошедшее время. Таким образом, любому практику полезно ознакомиться с предложенной историей.
Кабельная муфта
Опубликованный 5 февраля 1889 года патент US397424 A вводит в обиход понятие кабельной муфты, поныне верно служащей предприятиям, поставляющим электрическую энергию. Высоковольтные линии объединяются исключительно приспособлением, в особенности это касается подземных коммуникаций. Из рисунка видно, что количество жил и толщина – любые.
Винтовые зажимы плавно перекочевали в современную энергетику, в чем возможно лично убедиться, посмотрев видео на Ютуб youtube.com/watch?v=amaKOiMZYYM. Вильям Гриском и Генри Вайндер предвосхитили будущее развитие техники на поколения вперёд.
Примечательно, что разъем разрабатывался для железнодорожных составов, как и приведённый ниже. В обоих по три провода. Используется как электрический соединитель для переменного и постоянного тока (см. ниже). Конструкцию нельзя назвать легкоразборной, а современные кабельные муфты надеваются раз и навсегда.
Электрический соединитель американцев надёжно защищает контакт от попадания грязи и пыли.
Первая обжимная клипса для проводов
Из содержания патента за номером US438400 A, опубликованном 14 октября 1890 года:
«Да будет известно, что Джордж Бреннен из Линна, провинции Эссекс, штата Массачусетс изобрёл нечто новое касательно электрических проводников, о чем пойдёт дальнейшее изложение».
Эта типичная формулировка лишь кажется формальностью. По правилам изобретатель обязан представиться и немедленно доказать, что его изделие полезное для массового использования и гипотетически способно принести прибыль.
Джордж ввёл в обиход клипсовый коннектор, популярный среди монтажников электрических сетей. Этот маленький кусочек металла способен обжать жилы разного сечения для надёжного электрического соединения. Изобретатель упоминает по тексту скрутку и говорит, что его способ быстрее применим, практичнее (дешевле) и надёжнее. Клипсу в виде замкнутого овала специфической формы (см. рис.) предполагается изготовить из меди – материала, из которого, начиная с Вольты, состояли любые провода.
Удобство не вызывает сомнений, стоимость лежит в пределах экономической целесообразности. Сжатие предполагалось производить обычным молотком. Логично использовать тиски или специальный скримпер. Бреннен упоминал крепление на стены, подразумевая современную систему крепления проводов на вертикальной плоскости при помощи металлических клипс.
На рисунке изображён вариант на два провода. Автор не исключает изготовление клипс с большим количеством сокетов. Геометрические размеры отверстий чуть превышают сечение жил, чтобы до монтажа свободно протащить провод с зачищенной изоляцией внутрь. Причём диапазон калибров заведомо предполагается охватить предельно больший. Затем клипса обжимается ударами молотка.
Первый jack
Разъёмы типа jack сегодня известны не только студиям звукозаписи. Компьютерные колонки, наушники смартфона, микрофоны – малая часть приборов, где применяется этот практичный вариант электрического соединителя. Патент US465430 A Вильяма Десанта стал представителем множества похожих устройств, приближен к современному варианту.
Опубликованный 1 июля 1891 года текст утверждает, что разъем идеален для стыковки электрической оснастки железных дорог. По задумке изобретение разрешало стыковать и разъединять проводку максимально просто, быстро и надёжно. На половинке «папы» присутствует различимый жёлоб по окружности цилиндрического продольного наконечника. Противоположная сторона оснащена трёхлепестковым захватом с выпуклым жёлобом соответствующей формы. Каждый лепесток сделан из мягкого и упругого сплава, допускающего неоднократно выполнять соединение без потери контакта.
Для дополнительной прочности жёлоб венчика плотно охвачен стальным кольцом из пружины для одновременного повышения упругих свойств соединения. Внешняя оболочка разъёма выполнена из жёсткой резины для обеспечения изоляционных свойств.
Электрический соединитель для телефонной станции
Общеизвестно, что ранее труд телефонистов не был простым. Приходилось вручную коммутировать два провода между телефонами нужных абонентов. Вильям Гудридж 26 мая 1891 года получил патент за номером 453000 на изобретённый соединитель для телефонных станций. Он упрощал подведение к линии провода заземления, объединённого в единую шину, пристыкованную одновременно ко всем линиям.
Если присмотреться, указанный тип соединений и сегодня встречается на предприятиях связи.
Соединительный разъем на три фазы
Патент US468654 A на электрический соединитель для поездов получен Джорджем Гибсом 9 февраля 1892 года. Примечательно, что документ пылился на полке бюро почти 10 лет, заявленный 23 ноября 1881 года. Похожий случай наблюдался в деле по трёхфазному счётчику Чарльза Штайнметца. Предположительно, американский изобретатель не хотел идти на открытый конфликт с Эдисоном и К, поэтому придержал рассмотрение изобретения. Известно, что в начале 80-х годов Никола Тесла оказался дважды обведён вокруг ёлки на общую сумму 75 тыс. долларов упомянутыми лицами за попытку продвигать идеи использования переменного тока.
Теперь не кажется удивительным то, что Джордж Гибс не высказывал намерения повторить опыт европейского изобретателя. Патент не говорит прямо, что освещение состава идёт от переменного тока, но конструкция намекает на использование двух или даже трёх фаз (с изолированной нейтралью). Автор два вывода разъёма тактично даёт шанс закоротить специальным винтом с четырёхугольной головкой, чтобы использовать постоянный ток.
В конце XIX века каждый вагон имел фонари. История говорит, что полагалось бы изобрести разъёмные соединения для максимального упрощения труда железнодорожников. Что и выполнено Джорджем Гибсом.
Контакты разъёма зажимные – каждый из двух винтов, по каждой фазе внутри идёт сплошная медная шина солидного размера. Две соседние линии объединены винтом (см. выше). Уже в то время присутствует защита от неправильного включения путём ввода перемычки между двумя штекерами (из трёх). Дальнейшее понятно из изложения. Следует лишь добавить, что на многожильный провод предполагалось вначале надеть гильзу и лишь потом зажимать винтами.
Стыковка половинок разъёма производится с затяжкой центрального болта. Автор попутно объясняет, что отдельные соединители возможно подпружинить, когда нет механической нагрузки, для ускорения процесса стыковки. Эта идея сегодня присутствует в большинстве новейших выключателей, розеток, где зажимной винт отсутствует. Вместо этого соединители подпружиниваются.
Соединительный терминал
Этот популярный сегодня соединитель проводов по данным Википедии появился в марте 1923 года. Патент US1583479 A опубликован 4 мая 1926 года. Его автор, Вильям Патерсон Марр из провинции Онтарио (Канада), описывает новое и полезное изобретение, суть понятна из рисунка. Автор предполагает скрутку проводов изолировать диэлектрическим колпачком. Это хорошая идея, изоляционная лента быстро стареет и становится ломкой (эффект возрастной и тепловой деполимеризации).
Изготавливается металлическая гильза, закрытая с одного конца, с мелким резьбовым отверстием в боку, куда вкручивается винт. Скрутка из любого количества проводов вставляется в отверстие, плотно зажимается отвёрткой. В довершение конструкция плотно охватывается снаружи диэлектрическим колпачком. Полимер берётся жёстким, эффект разрушения материала во времени сильно сглажен. Требования к эластичности не предъявляется, что дополнительно упрощает выбор материала.
Автор обосновывает пользу изобретения тем, что «каждый электрик знает, как легко заделать стену, декоративные элементы и потолок, применяя пайку». Следы дыма и припой хорошо заметны на плоскости. Колпачок проще надеть, а скрутка закрепляется винтом. Этот способ сегодня применяется в большинстве розеток и выключателей в качестве соединителя проводов.
В нынешних вариантах встречаются изделия без бокового винта. Зато коническая резьба расположена на самой гильзе. Скрутка завинчивается туда, а диапазон калибров жил расширяется за счёт правильно подобранной конусности. Этот вариант нельзя назвать идеальным, зато он быстро разрешает изолировать скрутку небольшой длины для выполнения условий безопасной эксплуатации.
Передвижной коннектор
Эта разновидность обжимного соединителя включена в рассмотрение за оригинальность задумки. Патент US2837358 Джона Милларда опубликован 3 июня 1958 года. Из изложения видно, что автору часто приходилось сталкиваться с необходимостью сделать ответвление на открытой проводке. К примеру, местной линии распределения электроэнергии. Причём разрезать жилу не лучшее решение. Суть изобретения:
- Клипса из алюминия показывает два отверстия для заделки проводящих жил кабелей.
- В местах контакта изоляция зачищается, удаляются следы оксида, накипи, загрязнений.
- Проводки вставляются внутрь, исходя из соображений удобства. Допустимо заделывать и концы жил.
- В каждое отверстие вставляется фиксирующая пружина из материала заведомо более твёрдого, чем прочие части конструкции. К примеру, если клипса и жилы алюминиевые, спираль изготавливается из твёрдой нержавеющей стали.
- Конструкция обжимается тисками, кримпером, плоскогубцами и пр.
Дополнительным плюсом становится шанс при первоначальном монтаже линии делать без ограничений ответвления. Потребуется лишь вначале не забыть надеть нужное количество клипс. Это идеальное решение для мелких дачных поселков, частного сектора домовладений.
В результате обжатия стальные спирали прочно врезаются в провод и клипсу, что делает невозможным скольжение в электрическом соединителе.
