2. Електричні контакти

Електричні контакти призначені для замикання і розмикання електричних кіл.

Суть поняття “електричний контакт” містить такі складові:

• контактуючі частини провідників електричних кіл, які й називаються контактом;

• конструкція самих контактів;

• механізм притиснення контактів між собою для забезпечення необхідних з’єднань електричного кола з мінімальним електричним опором;

• пристрій, який забезпечує працездатність контактів та ін.

2.1. Замикання контактів

Фізичні процеси при замиканні та розмиканні електричних кіл (при їх комутації) значно відрізняються один від одного.

Замикання контактів зводиться до з’єднання їх між собою. Якісне замикання контактів, тобто замикання з мінімальним перехідним електричним опором, залежить від матеріалу самих контактів, площини поверхні дотику та зусилля притиснення F_ЗП їх між собою.

Матеріали контактів повинні мати малий електричний опір, високу механічну стійкість і бути стійкими проти корозії.

П оверхня контактів не може бути абсолютно рівною, тому їх дотик відбувається в деяких точках (рис. 2.1), що значною мірою ускладнює фізичну картину процесів комутації. Аналогічна картина спостерігається при проходженні електричного струму між контактами і розподілі його в контактуючій частині.

Крім цього, процес проходження електричного струму значною мірою залежить від зусилля притиснення F_ЗП контактів між собою.

Отримати якісне замикання електричного кола, тобто одержати найнижчий електричний опір R_К між контактами можна користуючись емпіричним виразом:

,

де k – емпіричний коефіцієнт, який залежить від величини струму і матеріалу контактів.

Дослідні значення коефіцієнта k при зусиллі притиснення контактів F_ЗП ≈ 1Н зведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Матеріал	Великострумові контакти	Малострумові Контакти
Мідь	k = 3,16×10-4	k = 0,014-0,0175
Срібло	k = 1,58×10-4	k = 0,006

2.2. Розмикання контактів

Фізична картина процесів при розмиканні електричного кола зі струмом значно складніша у порівнянні з процесом замикання контактів.

При розмиканні контактів їх площа дотику швидко зменшується, що призводить до швидкого збільшення виділення теплоти (див. розділ 1.3). Це викликає збільшення температури в проміжках між контактами до температури плавлення матеріалу контактів. Крім того, в цих проміжках виникає дуговий розряд дуже високої температури. Все це спричиняє руйнування електричного контакта.

Основні засоби боротьби за працездатність контактів при розмиканні.

Найбільш небезпечним для працездатності контактів є дугоутворення між ними при розмиканні. В цьому випадку дуговий розряд виникає в невеликому проміжку між контактами вже з різницею потенціалів між ними приблизно 17 ... 20 В при струмі 1А.

Нині, в основному, використовуються такі способи підвищення працездатності контактів:

– скорочення тривалості горіння дуги;

– використання тугоплавких матеріалів контактів;

– використання різних способів тушіння дуги;

– використання різних схемних рішень в електричних колах з великим запасом електричної енергії (в колах обмоток збудження електричних машин постійного струму, рис. 2.2).

Металокераміка. Керамічні матеріали контактів (КМК) – різні з’єднання срібла, нікелю, вольфраму, окисів кадмію, міді. Фізичні властивості КМК – питомий опір ~ 0,03 Ом м, твердість за Брюнелем ~ 45–200.

М еталокерамічні композиції дозволяють отримати контакти з різними властивостями високої надійності.