Контакти у електричним инсталацијама и електричним апаратима

Тачке спајања појединачних елемената који чине било које електрично коло називају се електрични контакти.

Електрични контакт — повезивање жица које омогућавају пренос електричне струје. Настанак контакта струјних проводника називају се контактна тела или позитивни и негативни контакти, у зависности од тога на који пол извора струје су повезани.

Реч "контакт" значи "додир", "додир". У електричном систему који комбинује различите уређаје, машине, водове итд., За њихово повезивање се користи огроман број контаката. Поузданост опреме и рад система у великој мери зависи од квалитета контактних веза.

Класификација електричних контаката

Електрични контакти су фиксни и покретни. Фиксни контакти - све врсте одвојиви и интегрални, дизајнирани за дуготрајно повезивање жица. Одвојиви контакти се израђују стезаљкама, завртњима, завртњима итд., интегрални — лемљењем, заваривањем или закивањем.Покретни контакти се деле на прекинуте (контакти релеја, дугмади, прекидача, контактора и сл.) и клизне (контакти између колектора и четкица, контакти прекидача, потенциометара итд.).

Најједноставнији тип електричног контакта је контактни пар. Тежак тип контакта је, на пример, контакт који формира двоструко паралелно затварање кола или двоструко серијско затварање (последње се зове спрега). Контакт који укључује струјно коло када се уређај активира назива се променом. Преклопни контакт који прекида струјно коло у тренутку укључивања назива се прекидачки контакт, а неокидање кола у тренутку укључивања назива се прелазни контакт.

У зависности од облика, електрични контакти се деле на:

• тачка (врх — раван, сфера — раван, сфера — сфера), који се обично користе у осетљивим уређајима и релејима који пребацују мања оптерећења;

• линеарни — јављају се на контактима у облику цилиндричних тела и на контактима четкице;

• планар — у расклопној опреми велике струје.

Обично су контакти причвршћени за равне опруге, тзв контакт (од никл сребра, фосфорне и берилијум бронзе и ређе челика), који подлежу високим захтевима у погледу постојаности њихових механичких својстава током целог радног века уређаја, често израчунатог у десетинама и више од милион циклуса. Скуп опруга, направљен у облику засебног блока, који се истовремено пребацује, формира контактну групу (или пакет).

Карактеристике перформанси електричних контактних веза

До контакта контаката не долази преко целе површине, већ само на појединим тачкама због храпавости контактне површине уз било какву тачност њене обраде. Готово без обзира на врсту контаката, контакт контактних елемената се увек одвија на малим површинама.

Ово се објашњава чињеницом да површина контактних елемената не може бити савршено равна. Стога, у пракси, када се контактне површине приближавају једна другој, оне прво долазе у додир са неколико истурених врхова (тачака) а затим, са повећањем притиска, долази до деформације контактног материјала и ове тачке се претварају у мала игралишта.

Линије електричне струје које пролазе од једног контакта до другог привлаче се овим контактним тачкама. Дакле, контакт уноси додатни отпор Рк у коло које је њиме повезано.

Ако је контактна површина прекривена филмом, онда се Р повећава. Међутим, веома танки филмови (до 50 А) не утичу на контактни отпор због ефекта тунелирања. Дебљи филмови се могу сломити под утицајем контактне силе или примењеног напрезања.

Електрични квар контактних филмова назива се фритинг. Ако филмови нису уништени, онда је Рк углавном одређен отпором филмова. Непосредно након уклањања контакта, као и са довољном контактном силом и напоном у контактном колу, његов отпор је одређен углавном отпором зона контракције.

Што је већа сила која се примењује на контакте и што је њихов материјал мекши, већа је укупна површина контакта контактних површина и, сходно томе, мање је активна електрична отпорност на споју (у зони прелазног слоја између додирних површина). Овај активни отпор се назива пролазни отпор.

Пролазни отпор — један од главних параметара квалитета електричних контаката, јер карактерише количину енергије апсорбоване у контактном једињењу, која се претвара у топлоту и загрева контакт. На отпор контакта може снажно утицати начин на који се контактне површине третирају и њихово стање. На пример, брзо формирајући оксидни филм на алуминијумским контактима може значајно повећати отпор контакта.

Када струја пролази кроз контакте, они се загревају и на површини контакта се примећује највећа температура због присуства прелазног отпора. Као резултат загревања контакта, отпор контактног материјала и, сходно томе, отпор транзиције.

Поред тога, повећање контактне температуре промовише формирање оксида на његовој површини, што још значајније повећава пролазни отпор. И иако са повећањем температуре, контактни материјал може донекле омекшати, што је повезано са повећањем контактне површине, генерално, овај процес може довести до уништења контаката или њиховог заваривања. Ово последње је, на пример, веома опасно за отворене контакте, јер као резултат тога, уређај са овим контактима неће моћи да искључи коло. Због тога се за различите врсте контаката одређује максимално дозвољена температура са дугом струјом која тече кроз њих.

Да би се смањило загревање, могуће је повећати масу метала контаката и њихове охлађене површине, што ће побољшати дисипацију топлоте. Да бисте смањили контактни отпор, потребно је повећати контактни притисак, одабрати одговарајући материјал и врсту контаката.

На пример, отворени контакти намењени за спољну употребу препоручује се да буду направљени од материјала који се благо оксидирају или да се њихова површина прекрије антикорозивним слојем. Такви материјали укључују, посебно, сребро, које се може користити за премазивање контактних површина.

Бакарни нераскидиви контакти се могу калајисати (калајисане површине теже оксидирају). За исте сврхе, контактне површине су прекривене мазивом, на пример, вазелином. Контакти потопљени у уље су добро заштићени од корозије без других посебних мера. Ово се користи у уљним прекидачима.

Рад било ког електричног уређаја састоји се од 4 степена - отвореног стања, кратког споја, затвореног стања и отварања, од којих сваки утиче на поузданост контакта.

У отвореном стању, спољашње окружење делује на електрични контакт, и као резултат, на њиховој површини се формирају филмови.

У затвореном стању, када су контакти притиснути заједно и струја пролази кроз њих, они се загревају и деформишу; под неким условима, ако се контакти прегреју, може доћи до заваривања.

Када се контакти затворе и отворе, јављају се феномени премошћавања или пражњења, праћени испаравањем и преносом металног контакта, мењајући његову површину. Поред тога, могуће је механичко хабање. контакти који настају услед ударања и клизања један о други.

Како се контакти приближавају један другом на веома малим растојањима, чак и при малим напонима извора напајања, градијент поља постаје толики да се диелектрична чврстоћа процепа распада и долази до слома. Ако на површини има страних честица, посебно оних које садрже угљеник, онда када дођу у контакт долази до испаравања и стварају се услови за одлагање.

Отварање је обично најтежи део посла. електрични контакт У зависности од параметара кола (Р, Л и Ц) и величине примењеног напона при отварању, јављају се појаве које изазивају хабање Контакти. Ако је напон кола већи од напона Упл, где се метал контаката топи, након њиховог раздвајања, контактна сила се смањује и самим тим ће се повећати површина контакта, отпор и температура.

Када температура пређе тачку топљења метала, између контактних површина ће се формирати мост од растопљеног метала, који се постепено растеже, а затим ломи на најтоплијој тачки. Висока температура при руптуру моста олакшава почетак избацивања.

Сам мост постоји само у омским колима при напонима напајања испод напона лука. Ако у колу постоји индуктивност, онда њоме изазвани пренапони у тренутку прекида струје доприносе појави варнице при струјама испод струја лука, а при струјама изнад струја лука - лукова. Пошто у колу скоро увек постоји индуктивност, мостови су у већини случајева праћени пражњењем. Минимални напон варнице на електричној утичници — 270-300 В.

Контакти било које врсте морају да обезбеде не само континуирани рад без неприхватљивог прегревања у нормалним условима, већ и неопходну топлотну и електродинамичку отпорност у режиму кратког споја. Покретни прекидни контакти такође не би требало да буду уништени високом температуром електричног лука који се формира када су отворени, а поуздано затворени без заваривања и топљења када су укључени због кратког споја. Горе наведене мере такође доприносе испуњавању ових захтева.

Метал-керамички контакти, који су мешавина здробљеног бакарног праха са волфрамом или молибденом и сребра са волфрамом.

Такво једињење истовремено поседује добра електрична проводљивост због употребе бакра или сребра и високе тачке топљења због употребе волфрама или молибдена.

Постоји још један начин да се елиминише постојећа контрадикција, која се састоји у чињеници да материјали са добром електричном проводљивошћу (сребро, бакар, итд.), по правилу, имају релативно ниску тачку топљења, а ватростални материјали (волфрам, молибден) имају ниска електрична проводљивост. Ово је употреба система двоструких контаката који се састоји од радних и лучних контаката повезаних паралелно.

Радни контакти су израђени од материјала са високом електричном проводљивошћу, а лучни контакти — од материјала отпорног на ватру. У нормалном режиму, када су контакти затворени, већина струје тече кроз радне контакте.

Када је струјно коло без напона, прво се отварају радни контакти, а затим контакти са лучним луком.Дакле, у ствари, струјно коло је прекинуто лучним контактима, за које чак ни струја кратког споја не представља велику опасност (за значајне струје кратког споја додатно се користе специјални лучни уређаји).

Када је коло укључено, прво се затварају лучни контакти, а затим радни контакти. Дакле, радни контакти заправо не прекидају или потпуно затварају коло. Ово елиминише опасност од топљења и заваривања.

Да би се елиминисала могућност спонтаног отварања контаката из електродинамички напори када теку струје кратког споја, контактни системи су пројектовани тако да електродинамичке силе у овим условима обезбеђују додатни контактни притисак и спречавају евентуално топљење и заваривање контаката у тренутку укључивања кола кратког споја, убрзано пребацивање.

Да бисте елиминисали опасност од значајног еластичног удара на контактне површине, користите предпресовање контаката специјалним опругама... У овом случају је обезбеђена и велика брзина пребацивања и елиминисање могућих вибрација, пошто је опруга претходно компримована и након додиривања контаката, сила гурања почиње да расте не од нуле, већ од одређене одређене вредности. режима, али и потребног топлотног и електродинамичког отпора у режиму кратког споја.

Покретни прекидни контакти такође не би требало да буду уништени високом температуром електричног лука који се формира када су отворени, а поуздано затворени без заваривања и топљења када су укључени због кратког споја.Горе наведене мере такође доприносе испуњавању ових захтева.

На деструктивно дејство електричног лука посебно су отпорни контакти од метал-керамике, која је мешавина здробљеног бакарног праха са волфрамом или са молибденом и сребра са волфрамом.

Такво једињење има и добру електричну проводљивост због употребе бакра или сребра и високу тачку топљења због употребе волфрама или молибдена.

Основни пројекти контаката у електричним инсталацијама и електричним уређајима

Конструкција фиксних (крутих) нераскидивих контактних спојева мора да обезбеди поуздано стезање контактних површина и минималан контактни отпор. Боље је спојити гуме са неколико мањих вијака него са једним великим, јер то обезбеђује више додирних тачака. Приликом спајања гума, контактни отпор је мањи него код употребе вијака, када је потребно бушење рупа у гумама. Висок квалитет контактне везе обезбеђује се заваривањем сабирница.

Покретни прекидни контакти — основни елемент склопних уређаја... Поред општих захтева за све контакте, морају имати отпорност лука, могућност поузданог укључивања и искључивања струјног кола у случају кратког споја, као и издржати одређени број операција пребацивања и искључивања без механичких оштећења.

Најједноставнији контакт овог типа је раван контакт за сечење. Када је укључено, покретно сечиво улази између фиксних чељусти са опругом. Недостатак оваквог равног контакта је што се контакт додирних површина јавља на неколико тачака због неправилности ових површина.

За добијање линеарног контакта на ножним тракама се утискују полуцилиндричне избочине, а за повећање притиска траке се сабијају челичном стезаљком са опругом.Прекидни контакти се најчешће користе у прекидачима и растављачима.

Контактни део самопоравнајућег контактног прста је направљен у облику прстију, у плочици — у облику плоча, на крају — у облику равног врха, у утичници — у облику ламела ( сегменти), у четкици — у облику четкица од еластичних, танких бакарних или бронзаних плоча.

Наведени контактни делови (делови) у бројним изведбама могу да мењају, у ограниченим границама, свој положај у односу на фиксне контакте. За њихову поуздану електричну везу обезбеђени су флексибилни струјни прикључци.

Стабилност прекидачких контаката и потребна сила притиска обично се постижу помоћу лиснатих или спиралних опруга.

Прсти контакти и контакти се користе у уређајима са напонима изнад 1000 В за различите струје као радни и лучни контакти, а равни контакти се користе као радни контакти. Крајњи контакти се користе за напоне 110 кВ и више, за струје не веће од 1 — 1,5 кА као радни и лучни контакти. Контакти четкица се користе у уређајима за различите напоне и значајне струје, али само као радни контакти, јер електрични лук може оштетити релативно танке четке.