4. Основные требования к коммутационным устройствам

и соединителям

Разнообразие требований, которые предъявляются к КУиС, привело к созданию большого числа их разновидностей, различающихся по функциональному назначению, принципу действия, конструкции, параметрам, техническим возможностям и областям применения.

Характерной особенностью КУ является многократное переключение (10⁵-10⁸) в процессе функционирования аппаратуры в течение срока службы (примерно 15-25 лет), т.е. при наличии токов и напряжений. При многократном замыкании и размыкании в электрических контактах происходит изменение состояния контактирующих поверхностей контакт-деталей и их разрушение, что предъявляет высокие требования к износоустойчивости контакт-деталей и других конструктивных элементов.

Соединители механически соединяют и разъединяют электрические цепи в течение срока службы сравнительно небольшое число раз (100-500) и в неработающей (отключенной от сети, обесточенной) аппаратуре. Это снижает требования к износоустойчивости контакт-деталей и позволяет выполнять их покрытие материалами с малым удельным сопротивлением.

Основными требованиями для КУиС являются:

- улучшение качества коммутации и соединения;

- повышение надежности;

- улучшение технологичности;

- улучшение конструктивно-технологической совместимости с интегральными микросхемами;

- уменьшение массо-габаритных показателей.

Дополнительно для КУ к основным требованиям относятся:

- снижение затрат энергии (мощности) на управление;

- повышение быстродействия.

Дополнительно для соединителей к основным требованиям относятся:

- уменьшение усилий сочленения и расчленения.

Широко распространенные контактные КУиС имеют ряд принципиальных огра­ничений и недостатков:

- механическое соединение контакт-деталей;

- наличие мелких деталей, выполняющих чисто механические функции, что затрудняет миниатюризацию, т.к. при соблюдении тех же отношений в размерах требуются более высокие классы точности механической обработки;

- жесткие требования к интервалу значений контактных нажатий для обеспечения надежного электрического контакта между металлическими контактами.

Основная трудность при конструировании контактных устройств является противоречие между требованиями уменьшения габаритов и повышения надежности, с одной стороны, и повышения требований к точности изготовления деталей конструкции и точности соблюдения параметров материалов с другой. Не менее важно качество обработки соединяемых поверхностей и выбор материала, из которого изготовлены контакт-детали.

Рассмотрим противоречия на примере пружин. Для увеличения контактного нажатия, казалось бы, следует использовать короткие и толстые пружины, т.е. жесткие пружины - при этом уменьшаются габариты конструкции. Это в случае, если деформация и ход пружины выполнены абсолютно точно. Реально эта величина непостоянна и имеет большие отклонения, обусловленные неточностью выполнения деталей и отклонениями начальной деформации пружины. Тогда усилия будут иметь тем меньше разброс, чем тоньше и длиннее пружина. Это и определяет на практике тенденцию к увеличению размеров пружины, которые и являются одним из основных факторов, тормозящих миниатюризацию контактных устройств. Следует отметить, что из-за отклонений хода может быть превышен предел упругости. Поэтому большое значение имеет выбор материалов с широкой зоной (областью) упругой деформации. Для малогабаритных контактных устройств рекомендуется использовать высококачественные пружины из бронзы.