Контакти в електроустановках і електричних апаратах

Місця з`єднання окремих частин, що складають будь-яку електронну ланцюг, іменуються
електронними контактами.

Слово «контакт» означає «зіткнення», «дотик». В електронній системі, що об`єднує різні апарати, машини, смуги і т. Д., Для їх з`єднання вживається величезне число контактів. Від якості контактних з`єднань в значній мірі залежить надійність роботи обладнання та системи.

Систематизація електронних контактів

За призначенням і умовами роботи контакти можна поділити на дві основні групи -
неразмикаемие і розмикати контакти. Неразмикаемие контакти, в свою чергу, поділяється на
нерухомі і рухомі контакти. У нерухомих неразмикаемих контактах відсутня переміщення одних контактних частин щодо інших (наприклад, болтові з`єднання шин), в рухливих відбувається їх ковзання або кочення. Розмикати контакти - рухливі.

За родом дотичних поверхонь розрізняють також плоскі, лінійні і точкові контакти.
Плоскі контакти утворюються при зіткненні плоских контактних частин (плоских шин і т. П.).

Прикладом лінійних контактів може служити зіткнення 2-ух циліндрів з паралельними осями, а точкових - 2-ух сферичних поверхонь.

Особливості роботи електронних контактних з`єднань

Фактично незалежно від виду контактів зіткнення контактних частин завжди відбувається по маленьким майданчикам.

Пояснюється це тим, що поверхня контактних частин не може бути ідеально рівною. Тому фактично при зближенні контактних поверхонь спочатку в зіткнення приходять кілька виступаючих вершин (точок), а потім по мірі зростання тиску відбувається деформація матеріалу контактів і ці точки перетворюються в маленькі майданчики. Чим більше сила, прикладена до контактів, і м`якше їх матеріал, тим більше загальна площа зіткнення контактних поверхонь і відповідно менше активну електричний опір в місці стику (в зоні перехідного шару між контактуючими поверхнями). Це активний опір іменується перехідним.

Перехідний опір - один з основних показників якості
електронних контактів, тому що воно характеризує кількість енергії, що поглинається в контактному з`єднанні, яка перебігає в теплоту і нагріває контакт. На перехідний опір можуть чинити сильний вплив метод обробки контактних поверхонь і їх стан. Наприклад, стрімко утворюється плівка окису на алюмінієвих контактах може значно збільшити перехідний опір.

При проходженні струму через контакти вони гріються, при цьому більш висока температура спостерігається на контактної поверхні через наявність перехідного опору. В результаті нагрівання контакту зростає
питомий опір матеріалу контакту і відповідно перехідний опір.

Крім того, збільшення температури контакту сприяє утворенню оксидів на його поверхні, що в ще більше значній мірі нарощує перехідний опір. І хоча при підвищенні температури матеріал контакту може кілька розм`якшуватися, що пов`язано з підвищенням поверхні зіткнення, в цілому цей процес може привести до руйнування контактів або їх зварювання. Останнє, наприклад, для розмикаються дуже небезпечно, тому що в результаті апарат з цими контактами не зможе відключити ланцюг. Тому для різних типів контактів встановлена ​​певна
максимально допустима температура при тривало протікає через їх струмі.

Для зменшення нагрівання можна збільшити масу металу контактів і їх охлаждаемую поверхню, що посилить тепловідвід.
Щоб знизити перехідний опір, потрібно підвищити контактний тиск, обрати відповідний матеріал і тип контактів.

Наприклад, розмикати контакти, створені для роботи на відкритому повітрі, рекомендується виготовляти з матеріалів, слабо піддаються окисленню, або покривати їх поверхню антикорозійним шаром. До таких матеріалів відноситься, а саме, срібло, яким можна покрити контактні поверхні.

Мідні неразмикаемие контакти можна лудити (луджена поверхня складніше піддається окисленню). Для тих же цілей використовують покриття контактних поверхонь мастилом, наприклад, вазеліном. Відмінно вживають запобіжних засобів від корозії без інших особливих заходів контакти, занурені в масло. Це вживається в масляних вимикачах.

Контакти будь-якого типу повинні забезпечити не тільки довгострокову роботу без
неприпустимого перегріву в умовах звичайного режиму, але також і необхідну
теплову і електродинамічну стійкість в режимі короткого замикання. 
Рухливі розмикати контакти не повинні також руйнуватися під дією високої
температури електронної дуги, яка з`являється при їх розмиканні, і міцно
замикатися без приварювання і оплавлення при включенні на короткий замикання. Розглянуті вище заходи сприяють також виконання і цих вимог.

Особливо добре пручаються руйнівній дії електронної дуги контакти з
металокераміки, яка представляє собою суміш подрібнених порошків міді з вольфрамом або з молібденом і срібла з вольфрамом.

Таке з`єднання має відразу непоганий електропровідністю внаслідок використання міді або срібла і високою температурою плавлення завдяки використанню вольфраму або молібдену.

Є й інший шлях для усунення наявного протиріччя, що полягає в тому, що матеріали, які володіють непоганий електропровідністю (срібло, мідь і ін.), Мають, зазвичай, відносно низьку температуру плавлення, а тугоплавкі матеріали (вольфрам, молібден) - низьку електропровідність. Це - впровадження
подвійний контактної системи, що складається з паралельно включених робітників і дугогасильних контактів.

Робочі контакти роблять з матеріалу з високою електропровідністю, а
дугогасительниє контакти - з тугоплавкого матеріалу. У звичайному режимі, коли контакти замкнуті, основна частина струму протікає через робочі контакти.

При виключенні ланцюга першими розмикаються робочі контакти, а потім дугогасильні. Тому практично ланцюг розривають дугогасительниє
контакти, для яких не становить великої загрози навіть ток короткого
замикання (при значних токах короткого замикання додатково використовують спеціальні дугогасительниє пристрої).

При включенні ланцюга спочатку замикаються дугогасильні контакти, а потім вже робочі. Таким чином, робочі контакти практично повного розриву або замикання ланцюга не виробляють. Це виключає небезпеку їх оплавлення і зварювання.

Для усунення можливості самовільного розмикання контактів від
електродинамічних зусиль при протіканні струмів короткого замикання контактні
системи конструюють так, щоб електродинамічні зусилля при цих умовах
забезпечували додаткове контактний тиск, а для запобігання ймовірному
оплавлення і зварювання контактів в момент включення ланцюга на короткий замикання - прискорене включення.

Для того щоб при цьому прибрати небезпека значимого пружного удару контактних поверхонь,
вживають попереднє натискання контактів особливими пружинами. В
цьому випадку забезпечується і велика швидкість включення, і усунення можливої
вібрації, тому що пружина завчасно стиснута і після торкання контактів сила натискання
починає наростати не з нуля, а з якогось певного значення. режиму, але
також і необхідну теплову і електродинамічну стійкість в режимі короткого
замикання.

Рухливі розмикати контакти не повинні також руйнуватися під дією
високої температури електронної дуги, яка з`являється при їх розмиканні, і
міцно замикатися без приварювання і оплавлення при включенні на короткий
замикання. Розглянуті вище заходи сприяють також виконання і цих вимог.

Особливо добре пручаються руйнівній дії електронної дуги контакти з металокераміки, яка представляє собою суміш подрібнених порошків міді з вольфрамом або з молібденом і срібла з вольфрамом.

Таке з`єднання має відразу непоганий електропровідністю внаслідок використання міді або срібла і високою температурою плавлення завдяки використанню вольфраму або молібдену.

Головні конструкції контактів в електроустановках і електронних апаратах

Конструкція нерухомих (жорстких) неразмикаемих контактних з`єднань повинна забезпечувати надійне притиснення контактних поверхонь і малий перехідний опір. Шини краще з`єднувати декількома болтами меншого діаметру, ніж одним величезним, тому що при цьому забезпечується більша кількість точок дотику. При стягуванні шин накладками перехідний опір нижче, ніж при використанні наскрізних болтів, коли в шинах потрібно свердлити отвори. Найвища якість контактного з`єднання дає зварювання шин.

Рухливі розмикати контакти - основний елемент комутаційних апаратів. На додаток до загальних вимог для всіх контактів вони повинні володіти дугостійкості,
здатністю міцно ввімкнути або вимкнути ланцюг при короткому замиканні, також витримувати певну кількість операцій включення і відключення без механічних пошкоджень.

Простий контакт цього типу - рубає тонкий. При включенні рухливий ножик заходить між нерухомими пружними губами. Недолік такого плоского контакту полягає в тому, що зіткнення контактуючих поверхонь виходить в декількох точках через нерівності цих поверхонь.

Для отримання лінійного контакту на смугах ножика штампують напівциліндричні виступи, а для
зростання натискання смуги стискаються металевої пружною скобою. Контакти рубає типу вживають в більшості випадків в рубильниках і роз`єднувачах.

Контактна частина пальцевого Самоустановлювальні контакту виконана у вигляді пальців, у пластинчастого - у вигляді пластинок, у торцевого - у вигляді плоского наконечника, у розеточного - у вигляді ламелей (частин), у щеточного - у вигляді щіток, набраних з пружних, тонких мідних або бронзових пластинок.

Окреслені контактні частини (деталі) в ряді конструкцій можуть змінювати в обмежених межах своє становище щодо нерухомих контактів. Для їх надійного електронного з`єднання передбачаються гнучкі струмопровідні зв`язку.

Пружність спорогенезів контактів і потрібна сила тиску досягаються зазвичай за допомогою пластинчастих або спіральних пружин.

Пальцеві і розеткові контакти використовують в апаратах напругою вище 1000 В на різні струми в якості робітників і дугогасильних контактів, а пластинчасті - як робочу силу. Торцеві контакти використовують на напругу 110 кВ і вище, на струми менше 1 - 1.5 кА як робочу силу і дугогасильних. Щіткові контакти вживають в апаратах на різні напруги і значущі струми, але виключно в якості робочих контактів, тому що електронна дуга може зруйнувати порівняно тонкі пластинки щіток.