6.Электрические контакты (общие сведения, режимы работы)

Электрическим контактом называется соединение двух проводников, позволяющее проводить ток между ними. Соприкасающиеся проводники называются контактами или контакт-деталями.

Как бы тщательно не были обработаны поверхности соприкосновения контактов, электрический ток проходит между ними только в отдельных точках, в которых эти поверхности касаются, так как получить абсолютно гладкую поверхность практически не возможно.

Сопротивление в области касания, обусловленное явлениями стягивания линий тока, называется переходным сопротивлением контакта.

Режимы работы контактов

А) Включение цепи

При включении эл. аппаратов в их контактных системах могут происходить следующие процессы: 1) вибрация контактов; 2) эрозия на поверхности контактов в результате образования электрического разряда между ними.

Контакты во включенном состоянии

В этом режиме следует различать два случая: через контакты проходит длительный номинальный ток и через контакты проходит ток КЗ

В) Отключение цепи

В процессе размыкания контактов контактное нажатие уменьшается, переходное сопротивление возрастает. И за счет этого растет температура точек касания.

В момент разъединения контакты нагреваются до температуры плавления между ними возникает мостик из жидкого металла.

При дальнейшем расхождении контактов мостик обрывается и в зависимости от параметров отключаемой цепи возникает либо дуговой, либо тлеющий разряд.

При высокой температуре происходит интенсивное окисление и распыление металла контактов в окружающем пространстве, перенос металла с одного электрода на другой и образование пленки. Износ, связанный с окислением и образованием на электродах пленок химических соединений материала контактов со средой, называется химическим износом или коррозией.

Для борьбы с эрозией контактов на токи от 1 до 600 А предпринимаются следующие меры:

‑‑‑ сокращается длительность горения дуги с помощью дугогасительных устройств;

‑‑‑ устраняется вибрация контактов при включении;

‑‑‑ применяются дугостойкие материалы контактов.

7.Электрические контакты (конструкция контактов, материалы)

к материалам контактов современных электрических аппаратов применяются следующие требования:

1.высокие электрическая проводимость и тепло проводимость;

2.высокая коррозийная стойкость в воздушной и других средах;

3.стойкость против образования пленок с высоким электрическим сопротивлением;

4.малая твердость для уменьшения необходимой силы нажатия;

5.высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключеньях;

6.малая эрозия;

7.высокая температура плавления;

8.высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;

9.простота обработки, низкая стоимость.

Наиболее распространенными материалами являются:‑‑‑ медь:

Достоинства: высокая удельная проводимость и теплопроводность.

Недостатки: низкая температура плавления, на воздухе покрывается слоем оксидов;

‑‑‑ серебро:Достоинства: высокие электрическая проводимость и теплопроводность, пленка имеет малую механическую прочность, малое переходное сопротивление. Недостатки: малая дугостойкость и недостаточная твердость;

‑‑‑ алюминий:Достоинства: высокие электрическая проводимость и теплопроводность, малая масса.

Недостатки: образование на воздухе и в других средах пленок с высокой механической прочностью и сопротивлением; низкая дугостойкость; малая механическая стойкость, электрохимическая коррозия.

Конструкция твердометаллических контактов

а) неподвижные разборные и неразборные контакты

Такие контакты служат для соединения неподвижных токоведущих деталей шин, кабелей и проводов. Эти детали могут находиться как внутри аппарата, так и вне его.В последнем случае они служат для присоединения аппарата к источнику или нагрузке

б) подвижные неразмыкающиеся контактные соединения.

Такие соединения используются либо для передачи тока с подвижного контакта на неподвижный, либо при небольшом перемещении неподвижного контакта пол действием подвижного.

Наиболее простым соединением такого типа является гибкая связь, изготавливаемая из медной ленты или многожильного жгута из медных жил.

При больших ходах и больших номинальных токах применяются контактные соединения в виде скользящих токосъемов.

в) разрывные контакты.

Контакты многих аппаратов разрывают связь с током, большим, чем минимальный ток дугообразования I_д. Возникающая электрическая дуга приводит к быстрому износу контактов.. для надежного гашения дуги, образующейся при отключении, необходимо определенное расстояние между неподвижным и подвижным контактами, которое выбирается с запасом. Расстояние между неподвижным и подвижным контактами в отключенном состоянии называется зазором контактов.

Существуют следующие виды контактов: 1) контактный узел с перекатыванием подвижного контакта; 2)неподвижный розеточный контакт; 3) щеточный контакт; 3) пальцевый самоустанавливающийся контакт недостатками твердометаллических контактов

1.С ростом длительного номинального тока возрастают необходимое значение контактного нажатия, габариты и масса контактов. При токах 10 ка и выше резко увеличиваются масса и габариты;2.Эрозия контактов ограничивает износостойкость аппарата;3.Окисление поверхности, возможность приваривания контактов понижают надежность аппарата. При больших токах КЗ контактные нажатия достигают больших значений, что увеличивает необходимую мощность привода, габариты и массу аппарата

Преимущества ЖМК над твердометаллическими контактами:

1.Малое переходное сопротивление и высокие допустимые плотности тока на поверхности раздела жидкий металл – электрод, что позволяет резко сократить габаритные размеры контактного узла и контактное нажатие;

2.Отсутствие вибрации, припаивания, залипания и окисления контактов при их коммутации;

3.Возможность разработки коммутационных аппаратов на новом принципе;

4.Возможность работы ЖМК при высоких внешних давлениях, высоких температурах, в глубоком вакууме.Недостатками ЖМК являются:

1.Обычно применяемые контактные материалы галий и его сплавы с другими металлами требуют предварительного прогрева контактов до момента включения, так как температура окружающей среды может быть ниже температуры затвердевания этих материалов;

2.Большинство аппаратов с ЖМК требуют определенного расположения в пространстве и подвержены влиянию сторонних механических воздействий (ударов, вибраций), что затрудняет их применение.