Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрические аппараты. Электрические контакты коммутационных аппаратов. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

1 / 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Л. А. НЕЙМАН

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

АППАРАТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Утверждено

Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2025

УДК 621.3.038(075.8) Н46

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор С. В. Горелов

д-р техн. наук, профессор З. С. Темлякова

Работа подготовлена на кафедре электротехнических комплексов

для студентов дневного и заочного отделений

электротехнических и технических специальностей

Нейман Л. А.

Н46 Электрические аппараты. Электрические контакты коммутаци-

онных аппаратов: учебное пособие / Л

. А. Нейман. – Новосибирск:

Изд-во НГТУ, 2025. – 92 с.

ISBN 978-5-7782-5414-5

Учебное пособие содержит основные сведения о конструктивных формах и классификационных признаках наиболее распространенных конструкций контактных соединений и электрических контактов коммутационных аппаратов. Представлен анализ физико-технических свойств металлов, наиболее широко используемых в качестве материалов для контакт-деталей электрических контактов коммутационных аппаратов. Рассмотрены особенности работы электрических контактов коммутационных аппаратов. Приведены основные расчетные соотношения для определения электрических параметров, соответствующие номинальному режиму работы и режиму короткого замыкания.

Учебное пособие предназначено для студентов электротехнических и технических специальностей.

Нейман Людмила Андреевна

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Учебное пособие

Редактор И.Л. Кескевич

Выпускающий редактор И.П. Брованова

Дизайн обложки А.В. Ладыжская

Компьютерная верстка Л.А. Веселовская

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции

_______________________________________________________________________________

Подписано в печать 12.05.2025. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 50 экз.

Уч.-изд. л. 5,34. Печ. л. 5,75. Изд. № 246/24. Заказ № 133. Цена

_______________________________________________________________________________

Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)

Новосибирского государственного технического университета

Отпечатано в типографии

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

ISBN 978-5-7782-5414-5 © Нейман Л. А., 2025

УДК 621.3.038(075.8)

договорная

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ................................................................................................................... 4

1. Контактные соединения и электрические контакты

коммутационных аппаратов ............................................................................ 5

1.1. Общие понятия и виды контактных соединений ........................................ 5

1.2. Классификация и конструкция контактов электрической цепи .............. 12

1.3. Физико-технические свойства металлов коммутирующих контактов .... 21

2. Особенности работы коммутирующих контактов .................................... 37

2.1. Разомкнутое состояние электрических контактов коммутационных

аппаратов ...................................................................................................... 37

2.2. Физические процессы при замыкании контактов коммутационных

аппаратов ...................................................................................................... 38

2.3. Физические процессы

состоянии ...................................................................................................... 39

2.4. Нагрев электрических контактов коммутационных аппаратов

при прохождении тока короткого замыкания ........................................... 59

2.5. Физические процессы при размыкании электрических контактов

коммутационного аппарата ......................................................................... 67

2.6. Примеры расчета параметров электрических контактов

коммутационных аппаратов ........................................................................ 75

Приложения ............................................................................................................ 81

Библиографический список .................................................................................. 92

на контактах при работе в замкнутом

ВВЕДЕНИЕ

Особенностью электрических аппаратов является многообразие их видов, различающихся по назначению, функциональным возможностям и условиям работы в процессе эксплуатации. В настоящее время не существует электротехнических установок, применяемых в электроэнергетике, промышленности, на транспорте, в быту и иных отраслях, в которых те или иные виды электрических аппаратов не нашли бы приме нения. Независимо от конструктивных особенностей и выполняемых функций эксплуатируемых электрических аппаратов общим для всех конструктивным признаком является наличие контактной системы. Контактная система электрического аппарата токоведущих элементов, определяющая надежность, экономичность и долговечность аппарата в процессе его эксплуатации, представляет собой совокупность токоведующих частей и электрических контактов. Условия работы электрических контактов, в коммутационных электрических аппаратах, определяются совокупностью целого ряда физических процессов.

В учебном пособии приведены основные сведения о конструктивных формах и классификационных признаках наиболее распространенных конструкций контактных соединений и электрических контактов коммутационных аппаратов. Представлен анализ физико-технических свойств металлов, наиболее широко используемых в качестве лов для контакт-деталей электрических контактов коммутационных аппаратов. Рассмотрены особенности работы электрических контактов коммутационных аппаратов. Приведены основные расчетные соотношения для определения основных параметров, характеризующих работу электрических контактов коммутационных аппаратов.

обеспечивающих коммутацию в электрических цепях,

материа-

1. КОНТАКТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

1.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ВИДЫ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Электрическим контактом называется соприкосновение двух токоведущих элементов произвольной конфигурации, обеспечивающее непрерывность электрической цепи [1].

Под электрическим контактированием, как правило, понимается образование и существование электрического контакта [1].

Совокупность токоведущих элементов, соединенных между собой тем или иным способом, называется контактным узлом.

Совокупность контактных узлов аппарата, соединенных последовательно или параллельно-последовательно, называется токоведущей системой аппарата.

Контактные узлы, применяемые в электрических аппаратах разнообразных конструкций, разделены на два основных типа: контактные соединения и контакты электрической цепи.

Контактное соединение – контакт электрической цепи, предназначенный только для проведения электрического тока и не предназначен-

для коммутации электрической цепи при заданном действии

ный устройства [1].

Под контактными соединениями принято понимать такие контактные узлы, в которых при работе аппарата не происходит отделения (разъединения) или перемещения одной рабочей поверхности контактдетали относительно рабочей поверхности другой контакт-детали. Иными словами: обе рабочие поверхности, образующие контактные

и токоведущих элементов одного

соединения, неподвижны по отношению одна к другой, тем не менее совместно они могут находиться в движении.

Контактные соединения (табл. П1), применяемые в токопроводах электрических аппаратов, по конструктивному исполнению принято разделять на следующие подгруппы.

1. Разборное контактное соединение – контактное соединение, разъединяемое путем разборки без его разрушения; в разборных контактных соединениях обеспечивается

сжатие соединяемых деталей между собой.

2. Неразборные контактные соединения – контактные соединения, которые не могут быть разъединены без их разрушения; в неразборных контактных соединениях контакт-детали соединены между собой посредством электросварки контактным разогревом и угольным электродом, контактной стыковой сварки, газовой сварки, холодной сварки давлением, пайки, клепки, склепки и т.

д.

3. Разъемное контактное соединение – контактное соединение, которое может быть разомкнуто (замкнуто) без разборки (сборки).

4. Контактные соединения с гибкими связями (рис. 1.1, г) представляют собой два контактных соединения (разборные или неразборные), соединенных между собой гибким токоведущим элементом, позволяющим одному из контактных соединений несколько перемещаться относительно другого. Для обеспечения

необходимой эластичности гибкий токоведущий элемент изготовляется из медной ленты толщиной 0,1 мм и менее или же из многожильного плетеного проводника, состоящего из медных жил диаметром 0,08 … 0,1 мм. При этом гибкий токоведущий элемент не должен иметь при работе резких перегибов.

На рис. 1.1 приведены типичные конструкции контактных соедине-

ний: болтовое соединение шин – а;

соединение круглых проводников при помощи конусных муфт – б; соединение круглого проводника с плоской шиной при помощи накладок с болтами – в; соединение с гибкими связями – г.

Для обеспечения надежности в длительной эксплуатации контактные соединения должны длительно, в пределах срока службы всей установки в целом и без повреждений допускать

протекание токов нормального режима и кратковременных токов аварийных режимов работы. В связи с чем контактное соединение должно обладать способностью противостоять как воздействию окружающей среды, так и воздействию механических и электродинамических усилий, возникающих в процессе эксплуатации.

а б

в г

Рис. 1.1. Типичные конструкции контактных соединений

Контакт электрической цепи – часть электрической цепи, предна-

значенная для коммутации и проведения электрического тока [1, 2]. Под контактами электрической цепи, или просто контактами, принято понимать такие контактные узлы, в которых при работе аппарата происходит перемещение рабочей поверхности одной контакт-детали относительно поверхности другой контакт-детали.

Контакт-деталь – деталь, соприкасающаяся с другой

при образова-

нии электрического контакта [1].

Рабочей поверхностью контакт-детали называется часть ее поверхно-

сти, предназначенная для осуществления электрического контакта [1].

По виду рабочей поверхности контакт-детали различаются следую-

щим образом [1].

1. Плоская контакт-деталь – контакт-деталь, имеющая плоскую ра-

бочую поверхность.

2. Цилиндрическая контакт-деталь – контакт-деталь, имеющая ци-

линдрическую рабочую поверхность.

3. Сферическая контакт-деталь – контакт-деталь, имеющая сфериче-

скую рабочую поверхность.

4. Гнездовая контакт-деталь – контакт-деталь, предназначенная

для ввода штыревой контакт-детали и электрического контактирования с ней по своей внутренней поверхности.

5. Штыревая контакт-деталь – контакт-деталь, предназначенная для ввода в гнездовую контакт-деталь и электрического контактирования с ней по всей внешней поверхности.

6. Биметаллическая контакт-деталь – контакт-деталь, выполненная из

двух слоев различных материалов, образующих между собой по всей

плоскости неразборное контактное соединение.

7. Металлокерамическая контакт-деталь – контакт-деталь, выполненная методом порошковой металлургии.

8. Композиционная контакт-деталь – контакт-деталь, состоящая из материалов, которые практически не растворяются друг в друге.

Контакты электрической цепи разделяются на два типа:

1) токоснимающие (скользящие или катящиеся)

контакты, в которых должно быть обеспечено лишь перемещение (поступательное или вращательное) одной рабочей поверхности контакт-детали по поверхности другой контакт-детали без нарушения электрического контакта между ними;

2) коммутирующие (размыкающиеся) контакты, в которых должно быть обеспечено отделение одной поверхности контакт-детали от другой поверхности контакт-детали, чтобы электрическая

связь между

ними была полностью прервана.

В токоснимающих и коммутирующих контактах электрической цепи контактное нажатие обеспечивается или за счет упругих свойств материала контактных элементов, или при помощи пружин сжатия-растяжения. Величина контактного нажатия может составлять от нескольких граммов до десятков и сотен килограммов.

Как токоснимающие, так и коммутирующие контакты

электрической цепи состоят из двух основных частей: неподвижной 1 контактдетали и подвижной 2 контакт-детали (рис. 1.2).

Подвижной контакт-деталью называется контакт-деталь, жестко или упруго связанная с подвижной частью электрического аппарата, перемещающей подвижную контакт-деталь на требуемое расстояние [1, 3].

Неподвижной контакт-деталью называют контакт-деталь, жестко или упруго связанную

с неподвижным токоведущим элементом элек-

трического аппарата и остающуюся неподвижной при работе аппарата.

Некоторые конструкции неподвижных контакт-деталей содержат подвижную 4 часть, которая имеет возможность незначительно перемещаться относительно ее неподвижного элемента 2 (рис. 1.2, б).

а б

в г

Рис. 1.2. Разновидности контактов электрической цепи

Переход тока с подвижной части 2 на неподвижную часть 1 осуществляется либо пружинящим токоведущим элементом 3 (рис. 1.2, б), либо по гибким связям 3 (рис. 1.2, в), либо прижатием пружиной 3 сжатия-растяжения друг к другу рабочих поверхностей подвижной 2 и неподвижной 1 контакт-деталей (рис. 1.2, а, г). Направление перемещения подвижной

4 части неподвижной контакт-детали может совпадать с направлением движения подвижной контакт-детали 2 (рис. 1.2, б и в) или образовывать с подвижной контакт-деталью 2 некоторый угол (рис. 1.2, г).

Коммутирующие контакты электрической цепи, выполняющие размыкание, замыкание или переключение электрической цепи, по которой проходит или может проходить электрический

ток, могут находиться в замкнутом (соответствующая цепь включена) или разомкнутом (соответствующая цепь отключена) положении.

Различают следующие виды коммутирующих контактов электриче-

ской цепи [1, 2].

Замыкающий контакт электрической цепи – контакт электрической цепи, разомкнутый в начальном положении аппарата и замыкающийся при переходе аппарата в замкнутое конечное положение

Размыкающий контакт электрической цепи – контакт электрической цепи, замкнутый в начальном положении аппарата и размыкающийся при переходе аппарата в разомкнутое конечное положение.

Переключающий

контакт электрической цепи (переключающий контакт) – контакт электрической цепи, который размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую при заданном действии аппарата.

Неперекрывающий контакт электрической цепи (переключающий контакт) – переключающий контакт электрической цепи, размыкающий одну электрическую цепь до замыкания следующей.

Переход из разомкнутого положения контакта электрической цепи в замкнутое называют процессом включения (

при наличии напряжения или без него). Переход из замкнутого положения контакта электрической цепи в разомкнутое называется процессом отключения (без тока или с током).

При замыкании коммутирующих контактов электрической цепи совместное движение обеих контакт-деталей или перемещение подвижной 2 контакт-детали по неподвижной 1 контакт-детали происходит с момента их соприкосновения

до «прихода» их в положение, соответ-

ствующее замкнутому состоянию.

Расстояние, на которое переместится подвижная контакт-деталь 2, не теряя электрической связи с неподвижной контакт-деталью 1 (или с подвижной частью 4 неподвижной контакт-детали) при размыкании или замыкании электрической цепи, называется провалом контакта или ходом подвижной контакт-детали (рис. 1.2, б).

размыкании коммутирующих контактов электрической цепи

При происходит либо совместное движение подвижной 2 контакт-детали и неподвижной 1 контакт-детали (рис. 1.2, б), либо перемещение одной контакт-детали по другой на расстояние

(рис. 1.2, г), отсчитывая от

момента начала движения подвижной контакт-детали 2 до момента расхождения ее с неподвижной контакт-деталью 1.

1 / 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]