Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические аппараты. Электрические контакты коммутационных аппаратов. Учебное пособие
.pdf
Если после замыкания контактов электрической цепи не происходит
их совместного движения или перемещения одной контакт-детали
по другой (рис. 1.2, а), то под провалом контакта понимают расстояние
, на которое перемещаются подвижные части электрического ап-
l
1
парата после соприкосновения подвижной 2 контакт-детали с неподвижной 1 контакт-деталью.
Расстояние
l между подвижной 2 и неподвижной 1 контакт-дета-
лью в разомкнутом положении называется раствором контактов. Величина этого расстояния обусловлена испытательными напряжениями,
принятыми для данного аппарата, и электрическими свойствами среды,
в которой находятся контакты (рис. 1.2).
Расстояние, на которое перемещается подвижная контакт-деталь
между своими предельными положениями, соответствующими включенному и выключенному
состоянию аппарата, называется ходом контакта электрической цепи. Величина хода подвижного контакта электрической цепи равна сумме провала и раствора контактов.
Замыкание и размыкание коммутирующих контактов и перемещение подвижной контакт-детали в токоснимающих контактах может сопровождаться скольжением рабочей поверхности одной контакт-детали
по другой контакт-детали. При каждом замыкании
и размыкании коммутирующих контактов или перемещении подвижной контакт-детали
в токоснимающих контактах их рабочие поверхности в той или иной
мере зачищаются от оксидов, покрывающих рабочие поверхности. Такой процесс называется самоочищением контактов, а контакты – самоочищающимися.
В случае, когда замыкание и размыкание коммутирующих контак-
тов и перемещение подвижной контакт-
детали в токоснимающих контактах не сопровождаются трением скольжения, самоочищения рабочих
поверхностей контакт-деталей не происходит. Такие контакты называются несамоочищающимися.
11
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ
КОНТАКТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Коммутирующие и токоснимающие контакты электрической цепи
принято классифицировать по следующим признакам.
1. По степени свободы контакт-деталей
а) Самоустанавливающиеся контакты, в которых одна из контактдеталей (подвижная контакт-деталь или неподвижная контакт-деталь)
имея не менее двух степеней свободы и поворачиваясь в двух плоскостях, будет иметь, по крайней мере, три точки соприкосновения с рабочей поверхностью другой контакт-детали.
б) Несамоустанавливающиеся контакты, в которых контакт-детали
имеют одну степень свободы и, следовательно, соприкасаются одна
с другой только в одной точке.
2. По геометрической форме и числу точек соприкосновения кон-
такт-деталей (рис. 1.3)
а
) Точечный электрический контакт, при котором соприкосновение
рабочих поверхностей контакт-деталей происходит в одной точке или
практически по поверхности очень малого радиуса (в точке) (рис.1.3, а).
Точечный контакт, созданный контакт-деталями «сфера – сфера», целесообразно применять при малых значениях номинальных токов, измеряемых долями и единицами ампер; при этом допустимы небольшие
силы контактного нажатия. Точечный контакт, созданный контакт-деталями «сфера – плоскость», применяется в аппаратах, коммутирующих токи до нескольких десятков ампер. Точечная форма даже одной из
контакт-деталей способствует очищению пыли в месте контактирования. Малые значения силы нажатия обусловливают применение неокисляющихся металлов.
б) Линейный электрический контакт, при котором соприкосновение
рабочих поверхностей контакт-деталей происходит в отдельных точках,
расположенных по линии или практически по очень узкой поверхности
(рис. 1.3, б). Линейный контакт целесообразно применять при больших
значениях тока, измеряемых сотнями ампер. При более высоких значениях тока применяют несколько параллельно включенных контактов.
При одинаковой силе нажатия переходное сопротивление линейных
12
медных контактов в два-три раза меньше плоскостных. Узкая площадка
линейного контакта создает хорошие условия для очистки окислов,
пыли и продуктов разрушения металла дугой в процессе скольжения одной контакт-детали по другой.
а б в
Рис. 1.3. Геометрическая форма контакт-деталей
в) Плоскостной (поверхностный) электрический контакт, при котором соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по совокупности поверхностей отдельных точек касания (рис. 1.3, в).
Плоскостной электрический контакт целесообразно применять при
больших значениях номинального тока, что обусловливает необходимость создания больших сил нажатия контактов. Условия удаления
с контактной поверхности окислов, пыли и прочих
продуктов разрушения металла хуже, чем при линейном контакте. При этом вследствие
большой силы нажатия контактная поверхность в нескольких местах
очищается и образуются зоны чистого металла.
Точечные электрические контакты как самоустанавливающиеся, так
и несамоустанавливающиеся имеют одну точку касания.
Линейные самоустанавливающиеся электрические контакты минимально имеют одну точку касания. Линейные самоустанавливающиеся
электрические контакты типа «цилиндр – плоскость» и «цилиндр –
цилиндр) имеют две точки касания. Линейные самоустанавливающиеся электрические контакты типа «сфера, находящаяся внутри конуса»
имеют две или три точки касания.
13
Плоскостные (поверхностные) несамоустанавливающиеся электрические контакты минимально имеют одну точку касания. Поверхностные
самоустанавливающиеся электрические контакты типа «плоскость –
плоскость» имеют три точки касания.
3. По устройству пружинящих элементов
а) Коммутирующие контакты, в которых токоведущие элементы выполняют одновременно функции пружинящих элементов (рис. 1.2, б).
При значительных коммутируемых токах нагрев снижает пружинящие
свойства токоведущих
элементов.
б) Коммутирующие контакты с отдельными (нетоковедущими) пружинящими элементами (рис. 1.2, а). Витые цилиндрические винтовые
пружины при прочих равных условиях более надежны и износостойки,
чем пластинчатые – консольные. Однако при малых значениях тока
и качественном изготовлении пластинчатые пружины широко применяются в различных реле.
4. По наличию токоведущих гибких связей (соединений
)
а) Контакты с гибкими связями (соединениями) (см. рис. 1.2, б, в).
б) Контакты без гибких связей (соединений) (см. рис. 1.2, г).
Гибкие связи (соединения) подвижных коммутирующих контактов
являются ненадежным элементом конструкции аппарата вследствие
интенсивности изнашивания, особенно при большом числе включений
в час.
5. По виду среды, в которой происходит коммутирование
а
) Контакты, коммутирующие в воздухе.
б) Контакты, коммутирующие в вакууме.
в) Контакты, коммутирующие в инертных газах;
г) Контакты, коммутирующие в трансформаторном масле.
6. По способу охлаждения
а) Контакты с естественным охлаждением (в воздухе, в трансформа-
торном масле, в вакууме).
б) Контакты с искусственным воздушным охлаждением.
в) Контакты с водяным охлаждением.
Коммутирующие
контакты дополнительно классифицируют по сле-
дующим признакам.
14
1. По величине отключаемого тока
I
I
а) Малонагруженные контакты электрической цепи, коммутирую-
щие цепи с током, недостаточным для образования электрической дуги
();II
мин
величины
приведены в таблице.
мин
б) Средненагруженные контакты электрической цепи, коммутирую-
щие цепи с током, при котором уже возникает электрическая дуга (электрическая искра), но еще не происходит оплавления и разбрызгивания
металла контакт-деталей; значения тока от
до 50 А.
мин
в) Сильнонагруженные контакты электрической цепи, износ кото-
рых определяется термическими действиями электрической дуги.
Граница между сильно- и средненагруженными контактами элек-
трической цепи не определена. Эта граница зависит как от материала
контакт-деталей, так и от внешних факторов. Предполагают, что оплавление металла контакт-деталей при переменном токе возникает
в про-
цессе отключения токов 50…200 А.
2. По участию в проведении тока
а) Главные контакты, предназначенные для номинального тока, но
не рассчитанные на воздействие электрической дуги.
б) Предварительные контакты, предназначенные для защиты глав-
ных контактов от обгорания; они замыкаются несколько ранее, а размыкаются несколько позднее главных контактов.
в) Дугогасительные контакты
, предназначенные для разрыва электрической дуги, возникающей при размыкании контактов; они замыкаются ранее главных и предварительных контактов и размыкаются немного позже их.
Главные, предварительные и дугогасительные контакты электрически связаны между собой. Причем во многих аппаратах функции главных, предварительных и дугогасительных контактов совмещены в одном контакте.
3. По конструктивному выполнению
а) Стыковой (торцевой) электрический контакт – электрический контакт, образовавшийся при перемещении одной контакт-детали в направлении, перпендикулярном к поверхности первого соприкосновения
с другой контакт-деталью. В стыковых (торцевых) электрических контактах (см. рис. 1.2, а, б; рис. 1.4, а) на участке хода в неподвижной 1
15
контакт-детали (провала контакта) не происходит перемещения рабочей поверхности подвижной 2 контакт-детали относительно рабочей
поверхности неподвижной 1 контакт-детали; эти контакты являются
несамоочищающимися. Стыковые электрические контакты могут
быть самоустанавливающимися и несамоустанавливающимися, с гибкими связями и без гибких связей и т. д. Для предотвращения скопления пыли целесообразно размещать
контактные поверхности контакт-
деталей вертикально.
Минимальные значения тока и напряжения дугообразования
Материал контактов
мин
, АI
Вольфрам в воздухе 1,0…1,4 15,0…17,5
Золото 0,38 11,5…15,0
Золото – никель 0,4 15,0
Золото – платина 0,4 12,5
Иридий 0,9 18,0
Медь в воздухе 0,4…0,6 12,3…13,0
Молибден 0,75…1,0 17,0
Никель 0,4…1,5 14,0
Рений 0,3 12,0
Родий 0,8 13,0
Платина 0,7…1,0 15…17,5
Платина – иридий 0,8…1,1 20,0
Палладий 0,6…0,8 14,0
Палладий – медь 0,6 13,0
Палладий – серебро 0,5…0,6 10,0
Серебро в воздухе 0,3…0,4 12,0
Серебро – золото 0,25 11,0
Серебро – медь 0,25 10,0
Серебро – никель 0,28 13,0
Серебро – палладий 0,3 11,0
мин
, ВU
16
б) Мостиковый контакт электрической цепи (мостиковый контакт) –
контакт электрической цепи, образующийся при соединении одной
подвижной токопроводящей части с двумя неподвижными. Подвижная
токопроводящая часть, которая представляет собой контактный мостик
с припаянными к нему контакт-деталями, устанавливается на подвижной части аппарата. Неподвижная часть мостикового контакта жестко
закреплена на неподвижной конструкции (см. рис
. 1.2, а).
в) Вставной контакт электрической цепи (вставной контакт) – контакт электрической цепи, образующийся введением одной контакт-детали в другую при приложении осевого усилия, причем его разделению препятствует сила трения. Вставной контакт электрической цепи
принято также называть розеточным контактом. Розеточные контакты (рис. 1.4, б) состоят из нескольких ламелей (колодок)
1 трапецеидальной формы или пластин, которые прижимаются пружинами 2
к подвижному цилиндрическому контакту 3. Ламели 1 соединяются
с неподвижным контактом 4 посредством гибких связей 5. Пружины 2
удерживаются изоляционным кольцом.
4
1
а б
Рис. 1.4. Разновидности контактов электрической цепи
3
5
2
Розеточные контакты могут использоваться и как главные, и как
дугогасительные, могут быть как с гибкими связями, так и без гибких
связей. Розеточные контакты применяются в выключателях высокого
напряжения на номинальные токи, измеряемые сотнями ампер. С целью увеличения дугостойкости торцевую часть стержня и концевые
части ламелей розетки целесообразно облицевать дугостойстойкими
металлокерамическими
композициями.
17
г) Рычажный контакт электрической цепи (рычажный контакт) –
А
А
А
А
А
А
контакт электрической цепи, образующийся между неподвижной
контакт-деталью 2 и подвижной контакт-деталью 1, имеющей форму
рычага и осуществляющей угловое перемещение (см. рис. 1.2, в).
Рычажные контакты электрической цепи для присоединения к токоподводу требуют гибкой связи, механическая износостойкость которой в ряде случаев оказывается
ниже других деталей контактного со-
единения.
д) Притирающиеся контакты электрической цепи (рис. 1.5), в которых подвижная контакт-деталь 2, поворачиваясь на изоляционном рычаге 3 вокруг центра
О
, перемещается перпендикулярно неподвижной
контакт-детали 3 (или под некоторым углом в ней). Рабочие поверхности контакт-деталей перекатывающегося контакта разделяются на две
зоны: зону рабочего тока (район точки
(район точки
чала в точке
). Соприкосновение контакт-деталей происходит сна-
н
(левый рисунок); при дальнейшем движении подвиж-
н
ная контакт-деталь 2 (которая поворачивается как вокруг центра
и вокруг центра
) перекатывается по неподвижной контакт-детали 1
О
1
) и зону электрической дуги
к
О , так
с небольшим проскальзыванием (притиранием). При этом пленка окислов на рабочих поверхностях контакт-деталей частично разрушается.
В полностью замкнутом положении контакта соприкосновение контактдеталей происходит в точке
(рис. 1.5, а).
к
При размыкании контактной системы точка касания контакт-де-
талей сначала перекатывается из точки
(рис. 1.5, а) в точку
к
н
(рис. 1.5, б) и далее происходит разрыв электрической цепи. Перекатывание подвижной контакт-детали по неподвижной контакт-детали
при достаточно контактном нажатии создает самоочистку поверхности контакт-деталей от образовавшихся капель и бугорков металла,
пленок окислов под действием дуги. Однако это порождает повышенный износ контакт-деталей и дополнительный дребезг контактов
при
замыкании.
е) Врубной контакт электрической цепи (врубной контакт) – контакт
электрической цепи, образующийся введением плоской контакт-детали
между двумя пружинящими контакт-деталями. Разновидностью врубных контактов являются врубные контакты, в которых подвижная
18
А
н
А
2
1
О
1
О
1
О
1
к
О
1
О
а б
Рис. 1.5. Разновидности контактов электрической цепи
3
О
контакт-деталь, выполненная в виде одной или нескольких параллельно расположенных пластин, находит на (или входит в) неподвижную контакт-деталь, при этом контактное нажатие создается пружинами;
такие контакты называют пальцевыми. Пальцевые контакты (рис. 1.6, а)
состоят из отдельных плоских колодок (пальцев) 1, присоединяемых посредством гибких медных связей 2 к неподвижному
контактодержателю 3.
Контактное нажатие осуществляется с помощью стальных плоских пластин 4, один конец которых прикреплен к контактодержателю 3, а другой – свободно размещен на шаровой поверхности (сферической головке)
заклепки, что позволяет пальцам 1 поворачиваться и прижиматься к поверхности подвижной контакт-детали 5, т. е. обеспечивать самоустанавливаемость пальца.
Стальная скоба 6, прикрепленная к пальцу 1, ограни-
чивает его перемещение.
В случае, когда палец 1 будет склепан со стальной плоской пластиной (пружиной) 4, формируется несамоустанавливающийся пальцевый
контакт.
При прохождении больших токов одинакового направления в параллельно расположенных пальцах порождаются электродинамические
силы, увеличивающие нажатие в контактах.
Пальцевые контакты могут быть
как главными, так и дугогаситель-
ными; могут не иметь гибких связей (см. рис. 1.2, г).
ж) Пакетно-пластинчатые контакты (рис. 1.6, б) содержат подвижную контакт-деталь 2, которая представляет собой пакет, набранный
19
большим числом тонких пластин из твердой меди (щетка) и прижимаемый
к рабочей поверхности другой 1 контакт-детали (неподвижный контакт).
3
2
4
1
2
6
а б
Рис. 1.6. Разновидности контактов электрической цепи
1
5
3
Контактное нажатие создается за счет упругости материала пластин.
Для увеличения контактного нажатия применяется плоская стальная
пружина 3. Торцевая плоскость пакета образует некоторый угол с рабочей поверхностью неподвижной 1 контакт-детали, к которой прижимается. При замыкании контакта медные пластины поочередно входят
в соприкосновение с рабочей поверхностью неподвижной контакт-де-
и на участке провала контакта скользят по ней. В результате про-
тали
исходит очищение рабочей поверхности от оксидов. Каждая пластинка,
соприкасаясь с рабочей поверхностью, имеет не менее одной точки соприкосновения, и, следовательно, общее минимальное число таких точек не меньше числа медных пластин в пакете. Однако контактное
нажатие в каждой
точке касания небольшое.
4. По роду относительного перемещения поверхностей подвижной
и неподвижной контакт-детали при включении и отключении
а) Электрические контакты без взаимного перемещения поверхностей контакт-деталей при совместном движении подвижной и неподвижной контакт-детали (торцевые).
б) Электрические контакты, в которых поверхность одной контакт-детали перекатывается по
поверхности другой контакт-детали (роликовые).
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]