Електричні контакти Загальні відомості

З’єднання елементів електричного кола для забезпечення протікання електричного струму здійснюється за допомогою електричних контактів. За своїм призначенням електричні контакти розділяють на дві групи:

1. з’єднуючі контакти, котрі служать тільки для з’єднання різних елементів електричного кола, тобто для забезпечення протікання струму від однієї ланки до іншої. Ці контакти завжди замкнені. Основною вимогою для таких контактів є забезпечення високої надійності при довготривалій експлуатації;

2. комутуючі контакти, призначені для вмикання, вимикання і перемикання електричних кіл.

Загальні вимоги до контактів:

• перехідний опір має бути невеликим (перевищувати не більш як 20 % опір монолітного струмопроводячого елементу того ж матеріалу);

• відсутність вібрації контактів при замиканні та при короткому замиканні;

• відсутність зварювання та відкидання контактів у режимі короткого замикання;

• при довготерміновій дії номінального струму в замкнених контактах їх температура має бути мінімально можливою;

• мінімальні ерозійні та механічні руйнування контактів при комутації.

Здебільше виконання цих вимог можна забезпечити комплексом технічних рішень: відповідним добором матеріалів контактів, форми та конструкції контактної системи. Велике значення мають також такі показники як: величина комутаційного струму, напруга мережі, принцип дугогасіння, середовище, в якому гасять дугу.

Конструкція контактів

Існує велика різновидність конструктивного виконання комутуючих і з’єднуючих контактів. Електричний контакт в з’єднуючих контактах може забезпечуватись за рахунок різного роду гвинтових з’єднань, а також вико­ристання спеціальних пружинних конструкцій розеткового або щіткового типів.

Рис. 8.1. Контактна система з голов­ними та дугогасними контактами. 1, 2 – дугогасні контакти; 3, 4 – головні контакти.

Комутуючі контакти можуть бути в замкненому, або розімкненому станах. Перехід від розімкненого стану до замкненого представляє собою процес вмикання, а із замкненого стану в розімкнений процес вимикання кола. Комутуючі контакти в апаратах, призначених для комутації струмів аварійного режиму (струмів короткого замикання), можуть бути головними і дугогасними (рис. 8.1). При цьому кінематична схема контактної системи виконується таким чином, що головні контакти шунтуються дугогасними, а при вимиканні дугогасні контакти розмикаються пізніше головних, що дає можливість захистити головні контакти від дії електричної дуги вимикання.

Комутуючі контакти електричних апаратів управління мають різноманітні конструкції (рис.8.2). В апаратах призначених для частих комутацій номіналь­ного струму переважно використовують торцеві, або перекочуючі контакти.

Рис. 8.2. Конструкція контактних систем апаратів керування: а) прямоходові; в) поворотного типу; б) мостикові г) релейного типу. 1 – нерухомий контакт; 2 – рухомий контакт; lпр – провал контактів; l3 – контактний зазор; lп – довжина пластин; hп – товщина пластини.

Конструкції розривних контактів визначаються величиною номінального струму, напруги, режимами роботи тощо. У залежності від величин струму використовують такі форми контактних поверхонь:

а) одноточкові (сфера-сфера, сфера-площина) - при струмах до 10 А;

б) лінійні (циліндр-циліндр, циліндр-площина) - при струмах до 100 А;

в) площина-площина - при струмах сотні А.

одноточкові	лінійні	площина-площина

Рис. 8.3. Форми контактних поверхонь

Позитивною якістю точкових контактів є спроможність самостійно руйнувати оксидну плівку на поверхні контакту та забруднення. Поверхневі контакти мають велику площу контактування, що дає можливість застосовувати їх в контактних системах апаратів на великі струми та високу напругу.

Для забезпечення більш надійної роботи малострумових апаратів контактну систему розміщують в захисному середовищі або вакуумі (рис.8.4). Такі герметичні контактні системи мають назву герконів та застосовують їх в апаратах керування та захисту. Подальший розвиток комутаційної системи цього типу знайшли в герсиконах (герметичні силові контакти). Рідкометалеві контакти широко використовуються як малострумові (контактрони), так і на значні струми.

	Герметичний контакт. 1- герметична оболонка; 2 – контактні елементи; 3 – котушка.
	Герсикон. 1 – герметична оболонка; 2,4 – полюси; 3 – котушка, 5,8 – виводи; 6 – штуцер; 7 – регулюючий гвинт; 9 – нерухомий контакт; 10 – рухомий контакт; 11 - пружина якоря; 12 - гнучкий зв’язок).
	Комутуючий пристрій з рідко металевими контактами: а) магнітокерований контак­трон; б) контактний вузол з рідко металевим та твердо металевими контактами.

Рис. 8.4. Герметичні контактні системи

Переваги герконових контактів

1. Повна герметизація контакту дає змогу використовувати їх в різноманітних умовах..

2. Простота конструкції, мала маса та габарити.

3. Висока швидкодія.

4. Висока діелектрична міцність міжконтактного проміжку.

5. Гальванічна розв’язка комутованих кіл і кіл керування.

6. Надійна робота в широкому діапазоні температур (-60¸+120°С).

Недоліки герконових контактів

1. Низька чутливість у МРС керування.

2. Прийнятність до впливу зовнішніх магнітних полів.

3. Чутливість до ударів.

4. Мала потужність комутованих кіл для герконів.

5. Можливість некерованого розмикання і замикання контактів герконів при великих струмах.

Якщо рухомі контакти мають можливість самовстановлюватись в положення з максимальним числом контактних площин, тоді такі контакти називають самовстановлюючими. Контактний вузол із само встановлюю­чим контактом показано на рис.8.5. Нерухомі контакти 1 і рухомий мостиковий контакт 2 в місці торкання мають сферичні (або циліндричні) накладки 3, виконані із срібла або металокераміки. Тиск на контакти здійснюється за допомогою контактної пружини 4. Після торкання контактів скоба 5 продовжує свій рух на величину , котру називають провалом контактів. Провалом називають відстань, на яку перемістився б рухомий контакт, якщо забрати нерухомий.

Рис. 8.5. Контактний вузол з контактом, що самовстановлюється.

В торцевих контактах провал переважно складає 3-5 мм, а в потужних вимикачах – до 10 мм. Провал контактів виконується у всіх без винятку комутуючих контактах для забезпечення необхідного тиску на контакти. Внаслідок зношування контактів в процесі експлуатації провал дещо зменшується, що приводить до збільшення перехідного опору контактів. Тому часто величина провалу є мірою зношування електричних контактів і для конкретних типів комутаційних апаратів може регламентуватись паспортними даними і технічними умовами.