Kontaktai elektros instaliacijose ir elektros aparatuose

Atskirų elementų, sudarančių bet kurią elektros grandinę, sujungimo taškai vadinami elektriniais kontaktais.

Elektros kontaktas – laidų, leidžiančių perduoti elektros srovę, sujungimas. Srovės laidininkų kontaktų susidarymas yra vadinamas kontaktiniais kūnais arba teigiamais ir neigiamais kontaktais, priklausomai nuo to, prie kurio srovės šaltinio polių jie yra prijungti.

Žodis „kontaktas“ reiškia „palietimas“, „lietimas“. Elektros sistemoje, jungiančioje įvairius įrenginius, mašinas, linijas ir pan., jiems prijungti naudojamas didžiulis kontaktų skaičius. Įrangos patikimumas ir sistemos veikimas labai priklauso nuo kontaktinių jungčių kokybės.

Elektrinių kontaktų klasifikacija

Elektriniai kontaktai yra fiksuoti ir judantys. Fiksuoti kontaktai – visų tipų nuimami ir integraliniai, skirti ilgalaikiam laidų sujungimui. Nuimami kontaktai daromi spaustukais, varžtais, varžtais ir pan., vientisai – lituojant, suvirinant ar kniedijant.Judamieji kontaktai skirstomi į pertraukiamuosius (relių, mygtukų, jungiklių, kontaktorių kontaktai ir kt.) ir slankiuosius (kontaktai tarp kolektoriaus ir šepečių, jungiklių kontaktai, potenciometrai ir kt.).

Paprasčiausias elektros kontaktų tipas yra kontaktų pora. Sudėtingas kontaktų tipas yra, pavyzdžiui, kontaktas, sudarantis dvigubą lygiagrečią grandinės uždarymą arba dvigubą serijinį uždarymą (pastarasis vadinamas sujungimu). Kontaktas, kuris perjungia grandinę, kai įrenginys įjungiamas, vadinamas perjungimu. Perjungimo kontaktas, kuris nutraukia grandinę perjungimo metu, vadinamas perjungimo kontaktu, o nenutrūkęs grandinės perjungimo metu vadinamas pereinamuoju.

Priklausomai nuo formos, elektriniai kontaktai skirstomi į:

• taškas (viršus – plokštuma, sfera – plokštuma, sfera – sfera), kurie dažniausiai naudojami jautriuose įrenginiuose ir relėse, kurios perjungia nedideles apkrovas;

• linijinis - atsiranda kontaktuose cilindrinių korpusų pavidalu ir šepečių kontaktuose;

• plokštuminis — didelės srovės perjungimo įrenginiuose.

Dažniausiai kontaktai tvirtinami prie plokščių spyruoklių, vadinamųjų kontaktiniai (pagaminti iš nikelio sidabro, fosforo ir berilio bronzos bei rečiau plieno), kuriems keliami aukšti reikalavimai dėl jų mechaninių savybių pastovumo per visą prietaiso tarnavimo laiką, dažnai skaičiuojant dešimtimis ir daugiau nei milijonu ciklų. Atskiro bloko pavidalo spyruoklių rinkinys, kuris perjungiamas vienu metu, sudaro kontaktinę grupę (arba paketą).

Elektrinių kontaktinių jungčių eksploatacinės charakteristikos

Kontaktų sąlytis vyksta ne per visą paviršių, o tik atskiruose taškuose dėl kontaktinio paviršiaus šiurkštumo su bet kokiu jo apdorojimo tikslumu. Beveik nepriklausomai nuo kontaktų tipo, kontaktinių elementų kontaktas visada vyksta nedideliuose plotuose.

Tai paaiškinama tuo, kad kontaktinių elementų paviršius negali būti visiškai plokščias. Todėl praktikoje, kai kontaktiniai paviršiai artėja vienas prie kito, jie pirmiausia susiliečia su keliais išsikišusiais antgaliais (taškais), o vėliau, tačiau didėjant slėgiui, atsiranda kontaktinės medžiagos deformacija ir šie taškai virsta mažomis žaidimų aikštelėmis.

Prie šių kontaktinių taškų traukiamos elektros srovės linijos, einančios iš vieno kontakto į kitą. Todėl kontaktas į jo prijungtą grandinę įveda tam tikrą papildomą kontaktinę varžą Rk.

Jei kontaktinis paviršius padengtas plėvele, tada R padidėja. Tačiau labai plonos plėvelės (iki 50 A) neturi įtakos kontaktinei varžai dėl tunelinio efekto. Storesnės plėvelės gali nutrūkti veikiant kontaktinei jėgai arba veikiant įtempimui.

Kontaktinių plėvelių elektros gedimas vadinamas fritavimu. Jei plėvelės nėra sunaikintos, tai Rk daugiausia lemia plėvelių atsparumas. Iš karto po kontakto pašalinimo, taip pat esant pakankamai kontaktinei jėgai ir įtampai kontaktinėje grandinėje, jo varžą daugiausia lemia susitraukimo zonų varža.

Kuo didesnė jėga veikia kontaktus ir kuo minkštesnė jų medžiaga, tuo didesnis bendras kontaktinių paviršių kontaktinis plotas ir, atitinkamai, tuo mažiau aktyvūs. elektrinė varža sandūroje (pereinamojo sluoksnio tarp kontaktinių paviršių zonoje). Ši aktyvioji varža vadinama trumpalaikiu pasipriešinimu.

Laikinoji varža – vienas iš pagrindinių elektros kontaktų kokybės parametrų, apibūdinantis kontaktiniame junginyje sugertos energijos kiekį, kuris virsta šiluma ir įkaitina kontaktą. Kontaktų varžą gali stipriai įtakoti kontaktinių paviršių apdorojimo būdas ir jų būklė. Pavyzdžiui, greitai besiformuojanti oksido plėvelė ant aliuminio kontaktų gali žymiai padidinti kontaktinį atsparumą.

Kai srovė praeina per kontaktus, jie įkaista, o kontaktiniame paviršiuje stebima aukščiausia temperatūra dėl pereinamojo pasipriešinimo. Dėl kontaktinio šildymo, kontaktinės medžiagos atsparumas ir atitinkamai perėjimo atsparumas.

Be to, kontaktinės temperatūros padidėjimas skatina oksidų susidarymą jos paviršiuje, o tai dar labiau padidina trumpalaikį atsparumą. Ir nors padidėjus temperatūrai, kontaktinė medžiaga gali šiek tiek suminkštėti, o tai susiję su kontaktinio paviršiaus padidėjimu, apskritai šis procesas gali sukelti kontaktų sunaikinimą arba jų suvirinimą. Pastarasis, pavyzdžiui, yra labai pavojingas atviriems kontaktams, nes dėl to įrenginys su šiais kontaktais negalės išjungti grandinės. Todėl skirtingų tipų kontaktams nustatoma maksimali leistina temperatūra, kai per juos teka ilga srovė.

Norint sumažinti kaitinimą, galima padidinti kontaktų metalo masę ir jų aušinamą paviršių, o tai padidins šilumos išsklaidymą. Norint sumažinti kontaktinį pasipriešinimą, būtina padidinti kontaktinį slėgį, pasirinkti tinkamą kontaktų medžiagą ir tipą.

Pavyzdžiui, atvirus kontaktus, skirtus išoriniam naudojimui, rekomenduojama gaminti iš mažai oksiduojančių medžiagų arba padengti jų paviršių antikoroziniu sluoksniu. Tokios medžiagos visų pirma apima sidabrą, kuris gali būti naudojamas kontaktiniams paviršiams padengti.

Variniai nedūžtantys kontaktai gali būti skardinami (alavuoti paviršiai sunkiau oksiduojasi). Tais pačiais tikslais kontaktiniai paviršiai padengiami tepalu, pavyzdžiui, vazelinu. Alyva panardinti kontaktai yra gerai apsaugoti nuo korozijos be kitų specialių priemonių. Tai naudojama alyvos grandinės pertraukikliuose.

Bet kurios elektros veikimas susideda iš 4 etapų - atviros būsenos, trumpojo jungimo, uždaros būsenos ir atidarymo, kurių kiekvienas turi įtakos kontakto patikimumui.

Atviroje būsenoje išorinė aplinka veikia elektrinį kontaktą, todėl ant jų paviršiaus susidaro plėvelės.

Uždaroje būsenoje, kai kontaktai suspaudžiami ir per juos praeina srovė, jie įkaista ir deformuojasi; tam tikromis sąlygomis, jei kontaktai perkaista, gali įvykti suvirinimas.

Kai kontaktai užsidaro ir atsidaro, atsiranda tilto ar iškrovos reiškiniai, lydimi metalinio kontakto išgaravimo ir pernešimo, keičiant jo paviršių. Be to, galimas mechaninis susidėvėjimas. kontaktai, atsirandantys atsitrenkus ir slystant vienas į kitą.

Kai kontaktai artėja vienas prie kito labai mažais atstumais, net esant mažoms maitinimo šaltinio įtampoms, lauko gradientas tampa toks didelis, kad tarpo dielektrinė stipris nutrūksta ir įvyksta gedimas. Jei ant paviršiaus yra pašalinių dalelių, ypač turinčių anglies, tada, kai jos liečiasi, įvyksta išgaravimas ir susidaro sąlygos šalinimui.

Atidarymas paprastai yra sunkiausia darbo dalis. elektrinis kontaktas Priklausomai nuo grandinės parametrų (R, L ir C) ir atsidarius veikiančios įtampos dydžio, atsiranda reiškinių, sukeliančių susidėvėjimą Kontaktai. Jeigu grandinės įtampa didesnė už įtampą Upl, kurioje tirpsta kontaktų metalas, jiems atsiskyrus kontaktinė jėga mažėja, todėl padidės kontakto plotas, varža ir temperatūra.

Kai temperatūra viršija metalo lydymosi tašką, tarp kontaktinių paviršių susiformuoja išlydyto metalo tiltelis, kuris palaipsniui tempiasi ir lūžta pačiame karščiausiame taške. Aukšta temperatūra tilto plyšimo metu palengvina išmetimo pradžią.

Pats tiltas egzistuoja tik ominėse grandinėse, kai maitinimo įtampa yra mažesnė už lanko įtampą. Jei grandinėje yra induktyvumas, tada jo sukeliami viršįtampiai srovės nutrūkimo momentu prisideda prie kibirkšties atsiradimo srovėse, esančiose žemiau lanko srovės, o esant srovėms virš lanko srovių - lankams. Kadangi grandinėje beveik visada yra induktyvumas, tiltus dažniausiai lydi iškrova. Minimali kibirkšties įtampa elektros lizde – 270-300 V.

Bet kokio tipo kontaktai turi užtikrinti ne tik nuolatinį veikimą be nepriimtino perkaitimo normaliomis sąlygomis, bet ir būtiną šiluminę bei elektrodinaminę varžą trumpojo jungimo režimu. Kilnojamųjų trūkinėjančių kontaktų taip pat neturėtų sugadinti aukšta elektros lanko temperatūra, kuri susidaro juos atidarius, o įjungus dėl trumpojo jungimo patikimai užsidaro be suvirinimo ir lydymosi. Aukščiau aptartos priemonės taip pat prisideda prie šių reikalavimų vykdymo.

Metalo keramikos kontaktai, tai yra susmulkinto vario miltelių su volframu arba molibdenu ir sidabro su volframu mišinys.

Toks junginys vienu metu turi geras elektros laidumas dėl vario arba sidabro naudojimo ir aukštos lydymosi temperatūros dėl volframo ar molibdeno naudojimo.

Yra dar vienas būdas pašalinti esamą prieštaravimą, kurį sudaro tai, kad medžiagos, turinčios gerą elektrinį laidumą (sidabras, varis ir kt.), paprastai turi santykinai žemą lydymosi temperatūrą, o ugniai atsparios medžiagos (volframas, molibdenas) mažas elektros laidumas. Tai yra dvigubos kontaktinės sistemos, susidedančios iš lygiagrečiai sujungtų darbo ir lanko kontaktų, naudojimas.

Darbiniai kontaktai pagaminti iš didelio elektros laidumo medžiagos, o lankiniai – iš ugniai atsparios medžiagos. Įprastu režimu, kai kontaktai yra uždaryti, didžioji srovės dalis teka per darbinius kontaktus.

Kai grandinė išjungiama, pirmiausia atsidaro darbiniai kontaktai, o po to - lankiniai kontaktai.Todėl iš tikrųjų grandinę pertraukia lankiniai kontaktai, kuriems net ir trumpojo jungimo srovė nekelia didelio pavojaus (esant reikšmingoms trumpojo jungimo srovėms, papildomai naudojami specialūs lankiniai įtaisai).

Įjungus grandinę, pirmiausia uždaromi lankiniai kontaktai, o po to - darbiniai kontaktai. Taigi darbiniai kontaktai iš tikrųjų nenutrūksta arba visiškai neuždaro grandinės. Tai pašalina lydymosi ir suvirinimo pavojų.

Pašalinti galimybę spontaniškai atsidaryti kontaktus iš elektrodinamines pastangas kai teka trumpojo jungimo srovės, kontaktų sistemos projektuojamos taip, kad tokiomis sąlygomis veikiančios elektrodinaminės jėgos suteiktų papildomą kontaktinį slėgį ir užkirstų kelią galimam kontaktų tirpimui ir suvirinimui trumpojo jungimo grandinės įjungimo momentu, pagreitintu perjungimu.

Kad būtų išvengta didelio elastingumo poveikio kontaktiniams paviršiams, naudokite išankstinį kontaktų presavimą specialiomis spyruoklėmis... Tokiu atveju užtikrinamas tiek didelis perjungimo greitis, tiek galimų vibracijų pašalinimas, nes spyruoklė yra iš anksto suspaustas ir palietus kontaktus stūmimo jėga pradeda augti ne nuo nulio, o nuo tam tikros nurodytos reikšmės. režimą, bet ir reikalingą šiluminę bei elektrodinaminę varžą trumpojo jungimo režimu.

Kilnojamųjų trūkinėjančių kontaktų taip pat neturėtų sugadinti aukšta elektros lanko temperatūra, kuri susidaro juos atidarius, o įjungus dėl trumpojo jungimo patikimai užsidaro be suvirinimo ir lydymosi.Aukščiau aptartos priemonės taip pat prisideda prie šių reikalavimų vykdymo.

Kontaktai, pagaminti iš metalo keramikos, tai yra susmulkinto vario miltelių mišinys su volframu arba su molibdenu ir sidabru su volframu, yra ypač atsparūs ardomam elektros lanko poveikiui.

Toks junginys turi gerą elektros laidumą dėl vario ar sidabro ir aukštą lydymosi temperatūrą dėl volframo ar molibdeno naudojimo.

Pagrindiniai elektros instaliacijų ir elektros prietaisų kontaktų projektai

Stacionarių (standžių) nelūžtančių kontaktinių jungčių konstrukcija turi užtikrinti patikimą kontaktinių paviršių užspaudimą ir minimalią kontaktinę varžą. Padangas geriau jungti keliais mažesniais varžtais nei vienu dideliu, nes taip atsiranda daugiau sąlyčio taškų. Jungiant padangas kontaktinis pasipriešinimas yra mažesnis nei naudojant varžtus, kai būtina padangose ​​gręžti skylutes. Aukštą kontaktinio sujungimo kokybę užtikrina šynų suvirinimas.

Kilnojamieji trūkinamieji kontaktai — pagrindinis perjungimo įtaisų elementas... Be bendrųjų reikalavimų visiems kontaktams, jie turi turėti lanko varžą, galimybę patikimai įjungti ir išjungti grandinę trumpojo jungimo atveju, taip pat atlaikyti tam tikrą skaičių perjungimo operacijų ir išjungimo be mechaninių pažeidimų.

Paprasčiausias tokio tipo kontaktas yra plokščias pjovimo kontaktas. Įjungtas judantis peilis patenka tarp fiksuotų spyruoklinių nasrų. Tokio plokščio kontakto trūkumas yra tas, kad dėl šių paviršių nelygumų kontaktinių paviršių kontaktas vyksta keliuose taškuose.

Linijiniam kontaktui gauti ant peilio juostelių štampuojami pusiau cilindriniai iškyšos, o slėgiui padidinti juostos suspaudžiamos plienine spaustuku su spyruokle.Nutrūkimo kontaktai dažniausiai naudojami automatiniuose pertraukikliuose ir skyrikliuose.

Savaime išsilyginančio piršto kontakto kontaktinė dalis pagaminta pirštų pavidalu, plokštėje - plokščių pavidalu, gale - plokščio viršaus pavidalu, lizde - lamelių pavidalu ( segmentai), šepetyje - elastingų, plonų varinių arba bronzinių plokščių šepečių pavidalu.

Nurodytos kelių konstrukcijų kontaktinės dalys (detalės) gali keisti savo padėtį fiksuotų kontaktų atžvilgiu. Jų patikimam elektros prijungimui yra numatytos lanksčios srovės jungtys.

Nutrūkimo kontaktų stabilumas ir reikiama gniuždymo jėga dažniausiai pasiekiami naudojant lakštines arba spyruokles.

Pirštų kontaktai ir kontaktai naudojami įrenginiuose, kurių įtampa didesnė nei 1000 V įvairioms srovėms, kaip darbiniai ir lankiniai kontaktai, o plokšti – kaip darbiniai kontaktai. Galiniai kontaktai naudojami 110 kV ir aukštesnei įtampai, ne didesnėms kaip 1 — 1,5 kA srovėms kaip darbiniai ir lankiniai kontaktai. Šepečių kontaktai naudojami įvairioms įtampoms ir didelėms srovėms skirtuose įrenginiuose, tačiau tik kaip darbiniai kontaktai, nes elektros lankas gali sugadinti palyginti plonus šepečius.