Kontakti elektroinstalācijās un elektriskajās iekārtās

Atsevišķu elementu savienojuma punktus, kas veido jebkuru elektrisko ķēdi, sauc par elektriskajiem kontaktiem.

Elektriskais kontakts — vadu savienojums, kas ļauj pārvadīt elektrisko strāvu. Strāvas vadītāju kontaktu veidošanos sauc par kontaktķermeņiem vai pozitīvajiem un negatīvajiem kontaktiem atkarībā no tā, kuram strāvas avota polam tie ir pievienoti.

Vārds "kontakts" nozīmē "pieskarties", "pieskarties". Elektriskajā sistēmā, kas apvieno dažādas ierīces, mašīnas, līnijas utt., To savienošanai tiek izmantots milzīgs kontaktu skaits. Iekārtas uzticamība un sistēmas darbība lielā mērā ir atkarīga no kontaktu savienojumu kvalitātes.

Elektrisko kontaktu klasifikācija

Elektriskie kontakti ir fiksēti un pārvietojami. Fiksētie kontakti - visu veidu noņemamie un integrālie, paredzēti ilgstošai vadu savienošanai. Noņemamie kontakti tiek izgatavoti ar skavām, bultskrūvēm, skrūvēm utt., integrāli - lodējot, metinot vai kniedējot.Kustīgos kontaktus iedala pārtrauktajos (releju, pogu, slēdžu, kontaktoru uc kontakti) un bīdāmajos (kontakti starp kolektoru un sukām, slēdžu kontakti, potenciometri utt.).

Vienkāršākais elektriskā kontakta veids ir kontaktu pāris. Sarežģīts kontakta veids ir, piemēram, kontakts, kas veido dubultās paralēlās ķēdes slēgšanu vai dubultās sērijas slēgšanu (pēdējo sauc par savienojumu). Kontaktu, kas pārslēdz ķēdi, kad ierīce tiek iedarbināta, sauc par pāreju. Komutācijas kontaktu, kas pārtrauc ķēdi pārslēgšanas brīdī, sauc par komutācijas kontaktu, bet ķēdes pārtraukšanu pārslēgšanas brīdī sauc par pārejas kontaktu.

Atkarībā no formas elektriskos kontaktus iedala:

• punkts (augšā — plakne, sfēra — plakne, sfēra — sfēra), ko parasti izmanto jutīgās ierīcēs un relejos, kas pārslēdz nelielas slodzes;

• lineāri — rodas pie kontaktiem cilindrisku korpusu veidā un pie kontaktiem;

• planārs — lielas strāvas komutācijas iekārtās.

Parasti kontakti tiek piestiprināti plakanām atsperēm, tā sauktajām kontakts (izgatavots no niķeļa sudraba, fosfora un berilija bronzas un retāk tērauda), kam tiek izvirzītas augstas prasības attiecībā uz to mehānisko īpašību noturību visā ierīces kalpošanas laikā, bieži vien desmitos un vairāk nekā miljons ciklos. Atsperu komplekts, kas izgatavots atsevišķa bloka veidā, kas tiek ieslēgts vienlaikus, veido kontaktu grupu (vai komplektu).

Elektrisko kontaktu savienojumu darbības raksturlielumi

Kontaktu saskare nenotiek pa visu virsmu, bet tikai atsevišķos punktos saskares virsmas raupjuma dēļ ar jebkādu tās apstrādes precizitāti. Gandrīz neatkarīgi no kontaktu veida kontaktu elementu saskare vienmēr notiek nelielās vietās.

Tas izskaidrojams ar to, ka saskares elementu virsma nevar būt pilnīgi plakana. Tāpēc praksē saskares virsmām tuvojoties viena otrai, tās vispirms saskaras ar vairākiem izvirzītiem galiem (punktiem) un pēc tam, palielinoties spiedienam, notiek saskares materiāla deformācija un šie punkti pārvēršas par maziem rotaļu laukumiem.

Šiem kontaktpunktiem tiek piesaistītas elektriskās strāvas līnijas, kas iet no viena kontakta uz otru. Tāpēc kontakts ar to savienotajā ķēdē ievada papildu kontakta pretestību Rk.

Ja kontaktvirsma ir pārklāta ar plēvi, tad R tiek palielināts. Tomēr ļoti plānas plēves (līdz 50 A) neietekmē kontakta pretestību tunelēšanas efekta dēļ. Biezākas plēves var saplīst saskares spēka vai pieliktā sprieguma ietekmē.

Kontaktplēvju elektrisko bojājumu sauc par fritēšanu. Ja plēves netiek iznīcinātas, tad Rk galvenokārt nosaka plēvju pretestība. Tūlīt pēc kontakta noņemšanas, kā arī ar pietiekamu kontakta spēku un spriegumu kontakta ķēdē tā pretestību galvenokārt nosaka kontrakcijas zonu pretestība.

Jo lielāks spēks tiek pielikts kontaktiem un jo mīkstāks ir to materiāls, jo lielāks ir kontaktu virsmu kopējais saskares laukums un attiecīgi mazāk aktīva elektriskā pretestība krustojumā (pārejas slāņa zonā starp saskares virsmām). Šo aktīvo pretestību sauc par pārejošu pretestību.

Pārejoša pretestība — viens no galvenajiem elektrisko kontaktu kvalitātes parametriem, kas raksturo kontaktsavienojumā absorbētās enerģijas daudzumu, kas pārvēršas siltumā un uzsilda kontaktu. Kontakta pretestību var būtiski ietekmēt kontaktvirsmu apstrādes veids un to stāvoklis. Piemēram, ātri veidojas oksīda plēve uz alumīnija kontaktiem var ievērojami palielināt kontakta pretestību.

Kad strāva iet caur kontaktiem, tie tiek uzkarsēti, un kontakta virsmā tiek novērota augstākā temperatūra pārejas pretestības klātbūtnes dēļ. Kontaktu sildīšanas rezultātā kontakta materiāla pretestība un attiecīgi pārejas pretestība.

Turklāt kontakta temperatūras paaugstināšanās veicina oksīdu veidošanos uz tās virsmas, kas vēl būtiskāk palielina pārejošo pretestību. Un, lai gan, paaugstinoties temperatūrai, kontakta materiāls var nedaudz mīkstināt, kas ir saistīts ar saskares virsmas palielināšanos, kopumā šis process var izraisīt kontaktu iznīcināšanu vai to metināšanu. Pēdējais, piemēram, ir ļoti bīstams atvērtiem kontaktiem, jo ​​rezultātā ierīce ar šiem kontaktiem nevarēs izslēgt ķēdi. Tāpēc dažāda veida kontaktiem tiek noteikta maksimālā pieļaujamā temperatūra ar garu strāvu, kas plūst caur tiem.

Lai samazinātu apkuri, ir iespējams palielināt kontaktu metāla masu un to atdzesēto virsmu, kas uzlabos siltuma izkliedi. Lai samazinātu kontaktu pretestību, nepieciešams palielināt kontakta spiedienu, izvēlēties atbilstošu materiālu un kontaktu veidu.

Piemēram, atvērtus kontaktus, kas paredzēti ārējai lietošanai, ieteicams izgatavot no materiāliem, kas ir viegli oksidējami, vai arī pārklāt to virsmu ar pretkorozijas slāni. Pie šādiem materiāliem jo īpaši pieder sudrabs, ko var izmantot saskares virsmu pārklāšanai.

Vara neplīstošos kontaktus var alvot (skārdotās virsmas ir grūtāk oksidējamas). Tiem pašiem mērķiem saskares virsmas ir pārklātas ar smērvielu, piemēram, vazelīnu. Eļļā iegremdētie kontakti ir labi aizsargāti pret koroziju bez citiem īpašiem pasākumiem. To izmanto eļļas slēdžos.

Jebkuras elektriskās ierīces darbība sastāv no 4 posmiem - atvērta stāvokļa, īssavienojuma, slēgta stāvokļa un atvēršanas, no kuriem katrs ietekmē kontakta uzticamību.

Atvērtā stāvoklī ārējā vide iedarbojas uz elektrisko kontaktu, un rezultātā uz to virsmas veidojas plēves.

Slēgtā stāvoklī, kad kontakti tiek saspiesti kopā un strāva iet caur tiem, tie uzkarst un deformējas; dažos apstākļos, ja kontakti pārkarst, var rasties metināšana.

Kad kontakti aizveras un atveras, rodas tilta vai izlādes parādības, ko pavada metāla kontakta iztvaikošana un pārnešana, mainot tā virsmu. Turklāt ir iespējams mehānisks nodilums. kontakti, kas rodas, atsitoties un slīdot vienam pret otru.

Tā kā kontakti tuvojas viens otram ļoti mazos attālumos, pat pie maziem barošanas avota spriegumiem, lauka gradients kļūst tik liels, ka spraugas dielektriskā izturība sabojājas un notiek pārrāvums. Ja uz virsmas ir svešas daļiņas, īpaši tās, kas satur oglekli, tad, saskaroties ar tām, notiek iztvaikošana un tiek radīti apglabāšanas apstākļi.

Atvēršana parasti ir grūtākā darba daļa. elektriskais kontakts Atkarībā no ķēdes parametriem (R, L un C) un pielietotā sprieguma lieluma atverot, rodas parādības, kas izraisa nodilumu Kontakti. Ja ķēdes spriegums ir lielāks par spriegumu Upl, kurā kūst kontaktu metāls, pēc to atdalīšanas kontaktspēks samazinās un līdz ar to palielinās kontakta laukums, pretestība un temperatūra.

Kad temperatūra pārsniedz metāla kušanas temperatūru, starp saskares virsmām izveidosies izkausēta metāla tilts, kas pakāpeniski stiepjas un pēc tam pārtrūkst karstākajā punktā. Augstā temperatūra pie tilta plīsuma atvieglo izmešanas sākšanos.

Pats tilts pastāv tikai omu shēmās, ja barošanas spriegums ir zemāks par loka spriegumu. Ja ķēdē ir induktivitāte, tad tās izraisītie pārspriegumi strāvas pārtraukšanas brīdī veicina dzirksteles parādīšanos strāvām zem loka strāvām, bet strāvām virs loka strāvām - lokiem. Tā kā ķēdē gandrīz vienmēr ir induktivitāte, tiltus vairumā gadījumu pavada izlāde. Minimālais dzirksteles spriegums elektrības kontaktligzdā — 270-300 V.

Jebkura veida kontaktiem jānodrošina ne tikai nepārtraukta darbība bez nepieņemamas pārkaršanas normālos apstākļos, bet arī nepieciešamā termiskā un elektrodinamiskā pretestība īssavienojuma režīmā. Kustīgos plīstošos kontaktus nedrīkst iznīcināt arī augstā elektriskā loka temperatūra, kas veidojas, kad tie tiek atvērti, un droši aizvērties bez metināšanas un kušanas, kad tie tiek ieslēgti īssavienojuma dēļ. Iepriekš apspriestie pasākumi arī veicina šo prasību izpildi.

Metālkeramikas kontakti, kas ir sasmalcināta vara pulveru maisījums ar volframu vai molibdēnu un sudraba ar volframu.

Šāds savienojums vienlaikus piemīt laba elektrovadītspēja vara vai sudraba izmantošanas dēļ un augsta kušanas temperatūra, ko izraisa volframa vai molibdēna izmantošana.

Pastāv vēl viens veids, kā novērst esošo pretrunu, kas sastāv no tā, ka materiāliem ar labu elektrovadītspēju (sudrabs, varš utt.) parasti ir salīdzinoši zema kušanas temperatūra, bet ugunsizturīgiem materiāliem (volframam, molibdēnam) zema elektriskā vadītspēja. Tas ir dubultkontaktu sistēmas izmantošana, kas sastāv no paralēli savienotiem darba un loka kontaktiem.

Darba kontakti ir izgatavoti no materiāla ar augstu elektrovadītspēju un loka kontakti — izgatavoti no ugunsdroša materiāla. Normālā režīmā, kad kontakti ir aizvērti, lielākā daļa strāvas plūst caur darba kontaktiem.

Kad ķēde ir atvienota, vispirms atveras darba kontakti, pēc tam loka kontakti.Tāpēc faktiski ķēde tiek pārtraukta ar loka kontaktiem, kuriem pat īsslēguma strāva nerada lielu apdraudējumu (nozīmīgām īsslēguma strāvām papildus tiek izmantotas īpašas loka ierīces).

Kad ķēde ir ieslēgta, vispirms tiek aizvērti loka kontakti, pēc tam darba kontakti. Tādējādi darba kontakti faktiski nesalauž vai pilnībā neaizver ķēdi. Tas novērš kušanas un metināšanas risku.

Lai novērstu kontaktu spontānas atvēršanās iespēju no elektrodinamiskie centieni plūstot īssavienojuma strāvām, kontaktu sistēmas ir veidotas tā, lai elektrodinamiskie spēki šajos apstākļos nodrošinātu papildu kontakta spiedienu un novērstu iespējamu kontaktu kušanu un metināšanu īssavienojuma ieslēgšanās brīdī, paātrinātu pārslēgšanu.

Lai novērstu būtiskas elastīgas ietekmes draudus uz kontaktu virsmām, izmantojiet kontaktu iepriekšēju presēšanu ar speciālām atsperēm... Šajā gadījumā tiek nodrošināts gan liels pārslēgšanas ātrums, gan iespējamo vibrāciju novēršana, jo atspere ir iepriekšēja saspiests un pēc pieskaršanās kontaktiem stumšanas spēks sāk augt nevis no nulles, bet gan no noteiktas norādītās vērtības. režīmā, bet arī nepieciešamo termisko un elektrodinamisko pretestību īssavienojuma režīmā.

Kustīgos plīstošos kontaktus nedrīkst iznīcināt arī augstā elektriskā loka temperatūra, kas veidojas, kad tie tiek atvērti, un droši aizvērties bez metināšanas un kušanas, kad tie tiek ieslēgti īssavienojuma dēļ.Iepriekš apspriestie pasākumi arī veicina šo prasību izpildi.

Kontakti, kas izgatavoti no metālkeramikas, kas ir sasmalcināta vara pulveru maisījums ar volframu vai ar molibdēnu un sudrabu ar volframu, ir īpaši izturīgi pret elektriskā loka postošo darbību.

Šādam savienojumam ir gan laba elektrovadītspēja, pateicoties vara vai sudraba izmantošanai, gan augsta kušanas temperatūra, pateicoties volframa vai molibdēna izmantošanai.

Elektroinstalāciju un elektroierīču kontaktu pamatprojekti

Stacionāro (cieto) neplīstošo kontaktsavienojumu konstrukcijai jānodrošina uzticama kontaktvirsmu iespīlēšana un minimāla kontakta pretestība. Riepas labāk savienot ar vairākām mazākām skrūvēm, nevis ar vienu lielu, jo tas nodrošina vairāk saskares punktu. Savienojot riepas, kontakta pretestība ir mazāka nekā tad, ja tiek izmantotas skrūves, kad riepās ir nepieciešams urbt caurumus. Kontaktsavienojuma augsto kvalitāti nodrošina kopņu metināšana.

Kustīgi pārraujamie kontakti — komutācijas ierīču pamatelements... Papildus vispārīgajām prasībām visiem kontaktiem, tiem jābūt ar loka pretestību, spēju droši ieslēgt un izslēgt ķēdi īssavienojuma gadījumā, kā arī izturēt noteiktu skaitu pārslēgšanas darbību un izslēgšanu bez mehāniskiem bojājumiem.

Vienkāršākais šāda veida kontakts ir plakans griešanas kontakts. Kad tas ir ieslēgts, kustīgais asmens iekļūst starp fiksētajām atsperes spīlēm. Šāda plakana kontakta trūkums ir tas, ka saskares virsmu saskare notiek vairākos punktos šo virsmu nelīdzenumu dēļ.

Lineāra kontakta iegūšanai uz naža sloksnēm tiek iespiesti puscilindriski izvirzījumi, bet spiediena palielināšanai sloksnes tiek saspiestas ar tērauda skavu ar atsperi.Pārraušanas kontaktus visbiežāk izmanto slēdžos un atdalītājos.

Pašizlīdzinošā pirksta kontakta saskares daļa ir izgatavota pirkstu veidā, plāksnē - plākšņu veidā, beigās - plakanas augšdaļas formā, ligzdā - lameļu veidā ( segmentos), otā - elastīgu, plānu vara vai bronzas plākšņu suku veidā.

Norādītās kontaktu daļas (detaļas) vairākos konstrukcijās ierobežotās robežās var mainīt savu pozīciju attiecībā pret fiksētajiem kontaktiem. To uzticamam elektriskajam savienojumam ir paredzēti elastīgi strāvu nesošie savienojumi.

Pārraušanas kontaktu stabilitāte un nepieciešamais spiedes spēks parasti tiek panākts ar lokšņu vai spirālveida atsperu palīdzību.

Pirkstu kontaktus un kontaktus izmanto ierīcēs ar spriegumu virs 1000 V dažādām strāvām kā darba un loka kontaktus, bet plakanos kontaktus izmanto kā darba kontaktus. Gala kontaktus izmanto spriegumam 110 kV un augstākam, strāvai, kas nepārsniedz 1 - 1,5 kA, kā darba un loka kontaktus. Birstes kontakti tiek izmantoti ierīcēm dažādiem spriegumiem un ievērojamām strāvām, bet tikai kā darba kontakti, jo elektriskā loka var sabojāt salīdzinoši plānas sukas.