Електричні контактні з єднання.
Місце перехіду струму від одной струмоведучой частини до іншой – електричний контакт. Електричний контакт виконується натисненням за допомогою контактних пружин, болтів, різьбових з єднань. Бачима та відома площі соприкосання. В дійсністі соприкосання відбувається не по всій бачимой поверхні, а лише окремими ділянками.
Кількість контактних ділянок залежить від міцністі матеріалу, сили натиснення,
обробки.
Контактна система – конструктивний вузел, за допомогою котрого в процесі роботи апарата призводиться замкнення або розімкнення електрічного ланцюга.
Головні типи контактної системи:
1.нерозмикаючиєся – не роз єднують в процесі роботи апарата (болтами, закліпками,
пайкой, зваркой);
2.розмикаючиєся – в процесі роботи замикають та розмикають свої контактні поверхні;
3.ковзаючи – контактні поверхні рухаються (ковзають) одна по одной, не порушуючи електрічний контакт.
Існує три типи контактів:
1.крапочний – соприкосання тільки в одній крапці (куля – куля, куля – плоскість,
конус – плоскість та інші),
2.лінійний – соприкосання по лінії (циліндр – циліндр, циліндр – плоскість, виток – виток та інші) мінимум дві ділянки,
3.поверхнєвий – бачиме соприкосання по поверхні, а фізичне – по ряду ділянок.
Перехідний опір контакту.
Електрічний опір в місці перехіду струму з одного провідника до другого. Опір контактного з єднання Rк R Rп , де R – опір металу контакту.
R – залежіть від матеріалу контактів та розмірів з єднання.
A |
B |
кола з радіусом
Дійсно соприкосaння між двома поверхнями відбувається дуже малими бугорками A, B, C. Звужені січення призводять до
збільшення плотністі струму в них, зростанню втрат та падінню C
напруги.
Визначим перехідний опір простішого однокрапочного контакту. Контакти мають одну ділянку соприкосання у формі
а. Величина ділянки соприкосновіння:
S0 |
a |
2 |
|
F |
, 1 , |
|
1 |
||||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
де F1 - сила натиснення на контакти, Н,
- тимчасовий опір контактів деформації,
Н |
|
м |
2 |
|
|
,
|
|
a – радіус кола прикосання. |
При |
S S0 |
- область розтікання струму в контакті від ділянки соприкосання |
приймається як напівбезкінцеве середовище. Малюнок електрічного поля в цьому випадку може бути представлен зарядженой пластиной з такім же радіусом.
Rn |
|
|
- в один бік. |
|
4a |
||||
|
|
|
Rn - в два боки.
2a
Так як радіус ділянки соприкосання |
a |
F |
, то: |
|
1 |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
n |
|
де
2
|
|
|
F |
||
|
||
1 |
|
2
к |
, |
|
F |
||
|
||
1 |
|
- кофіцієнт, залежачий від матеріалу контакта, методой
обробки та вигляду контактної поверхні, Н Ом .
2
Для контактів, маючих декілька крапок соприкасання:
Rn |
|
к |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
||
|
0,102F |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
де n – кофіцієнт форми контактної поверхні. |
|||||||||
n 0,5 |
для одноточочного контакта. |
||||||||
n 0,7...0,8 |
для линійного. |
||||||||
n 1 |
для плоского. |
|
|
|
|
|
|||
Значення кофіцієнтів отримані опитним шляхом для неокислених та нормально |
|||||||||
оброблених однокрапочних контактів: |
|
|
|
|
|
||||
Мідь 0,9...0,14, Н Ом 10 |
3 |
. |
|||||||
|
|||||||||
Латунь 0,67, Н Ом 10 |
3 |
|
. |
|
|||||
|
|
|
|||||||
Срібло 0,06, Н Ом 10 |
3 |
. |
|
||||||
|
|
|
|||||||
Сталь |
0,2...0,3, Н Ом 10 |
3 |
. |
||||||
|
|||||||||
На перехідний опір має вплив удільний опір та предел міцністі на зняття матеріалу (чим меньше ці величини, тім меньше опір контакту).
Контакти, виконані з тведого металу, вкривають більш м якими.
На Rn має вплив сила натиснення на соприкосаємі контактні поверхні.
Rn
1 – зріст контактного натиснення,
2 – зменьшення.
Різниця в ході пояснюється наявністю остаточних деформацій.
F
Зазавичай за норму сили натиснення приймають величину максимального моменту тиснення,више якого опір контакту мало зменьшується.
У нерухомих контактів коливається від 50 до 600
кг |
|
см |
2 |
|
|
. Максимальна сила натиснення в
рухомих контактах залежить від конструкції апарата.
Перехідний опір контактів залежить від температури. За основою ціх даних залежність має вигляд:
|
Rn |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Rno 1 |
3 |
0 , - рівняння Хольма, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де |
Rno - перехідний опір контакта при |
0 |
0 |
С, Ом; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
- температурний кофіцієнт опіру матеріала контакта, |
|||||||||
- температура контакта, |
0 |
С . |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
C |
|
|
;
Перехідний опір контакту:
R |
к |
|
R |
n |
|
2a
, тоді
|
max |
|
|
I |
2 |
R |
2 |
|
|
|
к |
|||
2 |
|
|
|||
|
|
|
|||
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
0,05 |
U |
2 |
|
|
|||
|
к |
||
|
|||
|
|
.
Перевищення температури контактної ділянки над температурой окружаючого середовища пропорційно квадрату падіння напруги в перехідном опірі контакта.
Корозія – хімічне руйнування поверхні контактів, що викликає зростання перехідного опіру контакту, зростання температури контакного з єднання та може привести до недопустимого перегріву. Діючий засіб від корозії – напиління шару олова або срібла для міді, цинку та алюмінія.
Головні типи контактних з єднань.
Нерозмикаючиїся (жорсткі) контактні з єднання .
При з єднанні двох або більше шин прямокутного січення вони заздалегідь зачищуються від окислів та змащиваються технічним вазеліном. Після сборки контакт та особливо шви розмальовуються вологостійкою фарбою або лаком. Провідники круглого типу з єднаються за допомогою накінцеників.
Нерозмикаючиїся контактні з єднання рухомих елементів.
Можуть виготовлятися з мідної лінти товщиной не більш 0,1мм або багатожильного мідного плетеного провідника з діаметром жил =<0,1мм (при пересуваннях =<250мм). При великих пересуваннях та струмах – ковзаючи та роликові струмоз ємники.
Розмикаючиїся контктні з єднання. Рухомий та нерухомий контакт.
В контактних з єднаннях на малі струми (до декільких А) – однокрапкове з соприкосанням (повищується удільний тиск в контактній крапці).
Контактне з єднання на середні (до сотен А) та велики (до тисяч А) діляться на головні та дугогасительни. Тіло головних контактів з міді, а в місці соприкосання – срібні пластинкі. Тіло дугогасительних контактів з міді, а область контактування з дугостійкого матеріалу або металокераміки.
Контактні з єднання за конструктивним рішенням бувають: пальцеві, місткові,
врубні, роликові та розеточні.
Пояснення пальцевой системи контактів.
1
2
При частом вмиканні – контакти з міді, при
3 нечастом вмиканні – із срібла або сплавів на його
основі.
02
4
01
Місткова система контактів.
1
2
3
Врубні контакти.
Оксидна плівка не стирається, тому з міді не виготовляють бо воно може розтрощитись при поштовхах або дії дуги.
Подвид – розеточні.
Ролікові контакти.
2
Складаються з двох нерухомих контактів, замикаючихся рухомими роліками.
Контактні поверхні мають линійний або крапочний контакт.
1
Ерозія та знос контактів.
Фізичне явище, при котором під впливом електрічного розряду відбувається направлений перенос металу з одного контакту до другого, називається електрічним зносом, або ерозієй. Як результат на аноді образується впадина, а на катоді бугорок.
При постійному струмі знос контактів відбувається скоріше, так як напрямок переносу металу не змінюється. Позитивна ерозія А К , негативна К А . Міра ерозії – втрата ваги або об єма контакту.
Ерозія залежить від матеріалу контактів. Сильно подвержені: золото, срібло.
Стійки: мідь, вольфрам.
Заходи боротьби:
1.Обмеження часу палання дуги.
2.Усування вібрації при вмиканні.
3.Застосування металокераміки та ерозієстійких матеріалів.
4.Спеціальні схеми (шунтування контактів диодом, R – C ланцюгом).
Механічний знос контактів (поштовхи, перекочування, прослизнення). Залежить від сили взаємного натиску контактів, числа їх замкнень. Механічний знос 
електрічного.