Контакты электрических аппаратов

Типы контактных соединений. Электрическим контактом называют место перехода тока из одной токоведущей части аппарата или иного токопровода в другую часть. В аппаратах контактом также называют конструктивный элемент, с помощью которого в процессе работы аппарата осуществляется периодическое замыкание и размыкание электрической цепи.

Контактная система электрического аппарата состоит в большинстве случаев из пары или нескольких пар подвижных и неподвижных элементов, при замыкании которых образуется электрическая цепь.

Различают две группы контактных соединений: неподвижные и подвижные. Неподвижные контактные соединения служат для жесткого присоединения внутренних токоведущих частей и внешнего присоединения соединительных проводов к аппарату. Во время работы аппарата такие соединения не разъединяются. Подвижные контактные соединения имеют один или несколько подвижных контактов, которые в процессе работы, соприкасаясь с неподвижными контактами, создают электрическую цепь. В зависимости от характера соприкосновения элементов контактного соединения контакты подразделяют на поверхностные (плоскостные), линейные и точечные. В поверхностных контактах электрический контакт осуществляется по плоскости ABCD (рис. 295, а), в линейных — по линии АВ (рис. 295,б), в точечных — в точке А (рис. 295, в).

Условия работы контактов. Полное сопротивление контактного соединения включает в себя сопротивления собственного материала контактных элементов и переходного сопротивления в месте их соприкосновения. Переходное сопротивление зависит от материала контактов, силы прижатия их друг к другу, площади контактной поверхности, ее состояния и температуры. При соприкосновении двух контактных поверхностей 1 и 2 (рис. 296) электрическое соединение происходит не по всей поверхности, а по точкам соприкосновения, которые образуются из-за неточностей обработки поверхностей и их износа в результате воздействия электрической дуги. При нажатии контактов происходит частичное смятие материала контакта в точках соприкосновения. Чем больше контактное нажатие F и мягче материал контакта, тем больше площадь реального соединения и меньше переходное сопротивление Rп (рис. 297, а).

Каждый контактный материал характеризуется некоторым пре-

Рис. 295. Формы контактных поверхностей

Рис. 296. Соприкасающиеся контактные поверхности

Рис. 297. Зависимости переходного сопротивления от нажатия (а) и от температуры (б)

дельным значением нажатия, свыше которого переходное сопротивление практически не снижается. Очень резкую зависимость переходного сопротивления от нажатия имеют угольные контакты. Это свойство угольного контакта широко используют в угольных регуляторах напряжения, осуществляющих регулирование тока возбуждения электрических машин.

Чрезмерное нагревание контактов приводит к их окислению, а окисные пленки большинства металлов не проводят электрический ток и резко повышают переходное сопротивление (рис. 297, б). На участке а — Ь переходное сопротивление растет вследствие все более интенсивного возникновения окисной пленки. На участке b — с сопротивление падает вследствие нарушения прочности материала и его размягчения, что приводит к увеличению площади соприкосновения. На участке c — d сопротивление вновь начинает расти вследствие резкого увеличения удельного сопротивления материала. Этот рост будет продолжаться до полного расплавления материала.

Особенно значительные повышения температуры контактов могут иметь место при прохождении через них тока короткого замыкания. Предельно допустимая температура при токах короткого замыкания для контактов из меди составляет 200—300 °С, а для алюминиевых — 150—200 °С. В случаях превышения предельной допустимой температуры механическая прочность материала контактов резко уменьшается.

Нагревание контактов проходящим током может привести к расплавлению и привариванию контактов друг к другу.

Cвойства аппаратов выдерживать определенные значения аварийных токов без повреждения характеризуются его электродинамической стойкостью. Она определяется наибольшим значением тока, который может выдержать аппарат во включенном состоянии, не повреждаясь и не отключаясь самопроизвольно.

Размеры контактной поверхности мало влияют на контактное сопротивление, поскольку с увеличением поверхности и соответственно числа точек соприкосновения снижаются нажатие на единицу площади и смятие. Однако от поверхности контакта зависят условия его нагрева и при том же сопротивлении большие по размеру контакты допускают большую нагрузку током.

Материал контакта должен обладать высокой механической прочностью, хорошей электропроводностью, теплостойкостью и антикоррозионной стойкостью. Широкое распространение получили контакты из меди и ее сплавов (латунь, бронза) для изготовления как подвижных, так и неподвижных контактных соединений. При длительной непрерывной работе во избежание окисления медные контакты покрывают слоем олова или выполняют с серебряными накладками.

Алюминий и сталь применяют, главным образом, для неподвижных контактных соединений. Для защиты от коррозии алюминиевые контакты иногда оцинковывают, а стальные покрывают слоем кадмия. Большой теплостойкостью и твердостью обладают вольфрамовые контакты.

Дата добавления: 2015-07-14