Контакти в електрически инсталации и електрически апарати

Точките на свързване на отделните елементи, които изграждат всяка електрическа верига, се наричат електрически контакти.

Електрически контакт — свързване на проводници, позволяващи извършване на електрически ток. Формиране на токови проводници контакт се наричат ​​контактни тела или положителни и отрицателни контакти, в зависимост от това към кой полюс на източника на ток са свързани.

Word «контакт» означава „докосване“, „докосване“. В електрическа система, която обединява различни устройства, машини, линии и т.н., за свързването им се използва огромен брой контакти. Надеждността на оборудването и работата на системата до голяма степен зависи от качеството на контактните връзки.

Класификация на електрическите контакти

Електрическите контакти са неподвижни и подвижни. Фиксирани контакти-всички видове разглобяеми и неразделни, предназначени за дългосрочно свързване на проводници. Разглобяем контактите се осъществяват чрез скоби, болтове, винтове и др., неразделни — чрез запояване, заваряване или занитване. Подвижни контактите са разделени на прекъснати (контакти на релета, бутони, превключватели, контактори и т.н.) и плъзгащи се (контакти между колектора и четките, контакти на ключове, потенциометри и др.).

Най -простият вид електрически контакт е контактна двойка. Труден тип контакт е например контакт, образуващ двойно паралелно затваряне на верига или двойно последователно затваряне (последното се нарича свързване). Контактът, който превключва веригата при задействане на устройството, се нарича смяна. Превключване контакт, който прекъсва веригата в момента на превключване, се нарича превключващ контакт, а не прекъсването на веригата в момента на превключване се нарича преходен контакт.

В зависимост от формата, електрическите контакти се разделят на:

• точка (върх — равнина, сфера — равнина, сфера — сфера), които обикновено се използват в чувствителни устройства и релета, които превключват незначителни товари;

• линейни — възникват при контакти под формата на цилиндрични тела и при четка Контакти;

• планарни — в комутационно оборудване с голям ток.

Обикновено контактите са прикрепени към плоски пружини, т.нар. контакт (изработени от никелово сребро, фосфорни и берилиеви бронзи и по -рядко стомана), които са предмет на високи изисквания по отношение на постоянството на техните механични качества през целия експлоатационен живот на апарата, често изчислени в десетки и повече от милион цикли. Комплект пружини, направени под формата на отделен блок, които се превключват едновременно, образуват контактна група (или пакет).

Характеристики на работата на електрическите контактни връзки

Контактът на контактите не се случва по цялата повърхност, а само в отделни точки поради грапавост на повърхността контакт с всякаква точност на обработката му. Почти независимо от вида на контактите, контактът на контактните елементи винаги се осъществява върху малки площи.

Това се обяснява с факта, че повърхността контактните елементи не могат да бъдат идеално плоски. Следователно на практика когато контактните повърхности се доближат една до друга, те първо влизат в контакт няколко изпъкнали върха (точки) и след това, но с увеличаването му налягане, деформация на контактния материал настъпва и тези точки превръщат в малки детски площадки.

Линии на електрически ток, преминаващи от една контакт с другия, са привлечени към тези точки за контакт. Следователно, контактът въвежда известно допълнително контактно съпротивление Rk във веригата, включена от него.

Ако контактната повърхност е покрита с филм, тогава Rда се увеличава. Въпреки това, много тънките филми (до 50 A) не влияят на съпротивлението контакт поради тунелния ефект. По -дебелите филми могат да се счупят под въздействието на контактната сила или приложеното напрежение.

Електрическа повреда на филмите контактът се нарича фритинг. Ако филмите не бъдат унищожени, тогава Rk се определя главно от съпротивлението на филмите. Веднага след събличане контакт, както и с достатъчна контактна сила и напрежение в контактната верига, неговото съпротивление се определя главно от съпротивлението на зоните на свиване.

Колкото по -голяма е силата, приложена към контактите, и по -мекият им материал, толкова по -голяма е общата контактна площ на контактните повърхности и съответно по -малко активна електрическо съпротивление на кръстовището (в зоната на преходния слой между контактните повърхности). Това активно съпротивление се нарича преходно съпротивление.

Преходно съпротивление — един от основните параметри на качеството на електрическите контакти, тъй като характеризира количеството енергия, погълнато в контактното съединение, което се превръща в топлина и загрява контакта. Контактното съпротивление може да бъде силно повлияно от начина на обработка на контактните повърхности и тяхното състояние. Например, бързо образуващият се оксиден филм върху алуминиеви контакти може значително да увеличи контактното съпротивление.

Когато токът преминава през контактите, те се нагряват и най -високата температура се наблюдава на контактната повърхност поради наличието на съпротивление на прехода. В резултат на контактно нагряване, съпротивление на контактния материал и съответно съпротивлението на прехода.

В допълнение, повишаване на контактната температура насърчава образуването на оксиди на повърхността му, което увеличава преходното съпротивление още по -значително. И въпреки че с повишаване на температурата контактният материал може да омекне донякъде, което е свързано с увеличаване на контактната повърхност, като цяло този процес може да доведе до разрушаване на контактите или тяхното заваряване. Последното например е много опасно за отворени контакти, тъй като в резултат на това устройството с тези контакти няма да може да изключи веригата. Следователно, за различни видове контакти, определено максимално допустима температура с дълъг ток, протичащ през тях.

За да се намали нагряването, е възможно да се увеличи масата на метала на контактите и охладената им повърхност, което ще засили разсейването на топлината. За да се намали контактното съпротивление, е необходимо да се увеличи контактното налягане, да се избере подходящият материал и тип контакти.

Например, отворените контакти, предназначени за външна употреба, се препоръчват да бъдат направени от материали, които са леко окисляеми, или да покрият повърхността им с антикорозионен слой. Такива материали включват по -специално сребро, което може да се използва за покриване на контактни повърхности.

Медните нечупливи контакти могат да бъдат калайдисани (консервираните повърхности се окисляват по-трудно). За същите цели контактните повърхности са покрити със смазка, например вазелин. Контактите, потопени в масло, са добре защитени от корозия без други специални мерки. Това се използва в маслени прекъсвачи.

Работата на всеки електрически се състои от 4 етапа — отворено състояние, късо съединение, затворено състояние и отваряне, всеки от които влияе върху надеждността на контакта.

В отворено състояние външната среда действа върху електрическия контакт и в резултат на това върху тяхната повърхност се образуват филми.

В затворено състояние, когато контактите са притиснати един към друг и през тях преминава ток, те се нагряват и деформират; при някои условия, ако контактите се прегряват, може да възникне заваряване.

Когато контактите се затварят и отварят, възникват явления на мост или разряд, придружени от изпаряване и прехвърляне на метал контакт., променяйки повърхността му. Освен това е възможно механично износване. контакти в резултат на удари и плъзгане един срещу друг.

Тъй като контактите се приближават един към друг на много малки разстояния, дори при малки напрежения на източника на захранване, градиентът на полето става толкова голям, че диелектричната якост на пролуката се нарушава и се получава разрушаване. Ако на повърхността има чужди частици, особено тези, съдържащи въглерод, тогава когато влязат в контакт, настъпва изпаряване и се създават условия за изхвърляне.

Отварянето обикновено е най -трудната част от работата. електрически контакт В зависимост от параметрите на веригата (R, L и C) и големината на приложеното напрежение при отваряне възникват явления, които причиняват износване Контакти. Ако напрежението на веригата е по -голямо от напрежението Upl, в там, където металът на контактите се топи, след като при тяхното разминаване контактната сила намалява и следователно контактната площ, съпротивлението и температурата ще се увеличат.

Когато температурата надвиши точката на топене на метала, между контактните повърхности ще се образува разтопен метален мост, който постепенно се разтяга и след това се счупва в най -горещата точка. Високата температура при разкъсването на моста улеснява началото на изхвърлянето.

Самият мост съществува само в омични вериги при напрежения на захранването под напрежението на дъгата. Ако във веригата има индуктивност, тогава пренапреженията, причинени от нея в момента на прекъсване на тока, допринасят за появата на искра при токове под токовете за образуване на дъга, и при токове над токовете за образуване на дъга — дъги. Тъй като във веригата почти винаги има индуктивност, мостовете в повечето случаи са придружени от разряд. Минимално искрово напрежение pa електрически контакт — 270-300 V.

Контактите от всякакъв тип трябва да осигуряват не само продължителна работа без неприемливо прегряване при нормални условия, но и необходимото термично и електродинамично съпротивление в режим на късо съединение. Подвижните разкъсващи контакти също не трябва да се разрушават от високата температура на електрическата дъга, която се образува при отварянето им, и надеждно затворени без заваряване и стопяване при включване за късо съединение. Обсъдените по -горе мерки също допринасят за изпълнението на тези изисквания.

Контакти от металокерамика, което е смес от натрошени медни прахове с волфрам или молибден и сребро с волфрам.

Такова съединение едновременно притежава добра електропроводимост поради използването на мед или сребро и високата точка на топене поради използването на волфрам или молибден.

Има и друг начин за премахване на съществуващото противоречие, което се състои в това, че материалите с добра електропроводимост (сребро, мед и др.), Като правило, имат относително ниска точка на топене, а огнеупорни материали (волфрам, молибден) имат ниска електрическа проводимост. Това е употребата система с двоен контактсъстоящ се от работещи и дъгови контакти, свързани паралелно.

Работни контакти са изработени от материал с висока електропроводимост и дъгови контакти — изработени от огнеупорен материал. В нормален режим, когато контактите са затворени, по -голямата част от тока протича през работните контакти.

Когато веригата е изключена, първо се отварят работните контакти, а след това и дъговите контакти. Следователно всъщност веригата се прекъсва от дъгови контакти, за които дори токът на късо съединение не представлява голяма опасност (при значителни токове на късо съединение, допълнително се използват специални дъгови устройства).

Когато веригата е включена, първо се затварят дъговите контакти, а след това и работните контакти. По този начин работните контакти всъщност не прекъсват или затварят напълно веригата. Това елиминира опасността от топене и заваряване.

За да се елиминира възможността за спонтанно отваряне на контакти от електродинамични усилия когато текат токове на късо съединение, контактните системи са проектирани така, че електродинамичните сили при тези условия да осигурят допълнително контактно налягане и да предотвратят евентуално топене и заваряване на контактите в момента на включване на веригата за късо съединение, ускорено включване.

За да се елиминира опасността от значително еластично въздействие върху контактните повърхности, използвайте предварително притискане на контакти със специални пружини… В този случай се осигурява както висока скорост на превключване, така и премахване на възможните вибрации, тъй като пружината е предварително компресирана и след докосване на контактите, натискащата сила започва да расте не от нула, а от определена определена стойност. режим, но и необходимото термично и електродинамично съпротивление в режим на късо съединение.

Подвижните разкъсващи контакти също не трябва да се разрушават от високата температура на електрическата дъга, която се образува при отварянето им, и надеждно затворени без заваряване и стопяване при включване за късо съединение. Обсъдените по -горе мерки също допринасят за изпълнението на тези изисквания.

Контактите от металокерамика, която е смес от натрошени медни прахове с волфрам или с молибден и сребро с волфрам, са особено устойчиви на разрушителното действие на електрическа дъга.

Такова съединение има както добра електропроводимост поради използването на мед или сребро, така и висока точка на топене поради използването на волфрам или молибден.

Основни дизайни на контакти в електрически инсталации и електрически устройства

Конструкцията на неподвижни (твърди) нечупливи контактни съединения трябва да гарантира надеждно затягане на контактните повърхности и минимално съпротивление на контакта. По -добре е да свържете гумите с няколко по -малки болта, отколкото с един голям, тъй като това осигурява повече точки на контакт. Когато свързвате гумите, контактното съпротивление е по -ниско, отколкото при използване на болтове, когато са необходими пробиване на отвори в гумите. Високото качество на контактната връзка се осигурява от заваряването на шините.

Подвижни прекъсващи контакти — основен елемент превключващи устройства… В допълнение към общите изисквания за всички контакти, те трябва да имат съпротивление на дъгата, възможност за надеждно включване и изключване на веригата в случай на късо съединение, както и да издържат на определен брой операции на включване и изключване без механични повреди.

Най -простият контакт от този тип е плосък контакт за рязане. Когато е включен, подвижният нож влиза между фиксираните пружинирани челюсти. Недостатъкът на такъв плосък контакт е, че контактът на контактните повърхности се получава в няколко точки поради неравностите на тези повърхности.

За да се получи линеен контакт, полуцилиндричните издатини се щамповат върху лентите на ножа, а за увеличаване на налягането, лентите се компресират със стоманена скоба с пружина.Прекъсващите контакти най -често се използват в прекъсвачи и разединители.

Контактната част на самоподравняващия се контакт на пръста е направена под формата на пръсти, в плочата — под формата на плочи, в крайна сметка — под формата на плосък връх, в гнездото — под формата на ламели ( сегменти), в четката — под формата на четки от еластични, тънки медни или бронзови плочи.

Посочените контактни части (части) в редица конструкции могат да променят, в ограничени граници, своето положение спрямо фиксираните контакти. За тяхната надеждна електрическа връзка са предвидени гъвкави тоководещи връзки.

Устойчивостта на прекъсващите контакти и необходимата сила на натиск обикновено се постигат с помощта на листови или спирални пружини.

Контактите на пръстите и контактите се използват в устройства с напрежение над 1000 V за различни токове като работни и дъгови контакти, а плоските контакти се използват като работни контакти. Крайните контакти се използват за напрежения 110 kV и по -високи, за токове, които не надвишават 1 — 1,5 kA като работни и дъгови контакти. Контактите на четката се използват в устройства за различни напрежения и значителни токове, но само като работни контакти, тъй като електрическа дъга може да повреди относително тънки четки.