Широкое применение в электрических аппаратах получили металлокерамические контакты, выполненные путем прессования смеси порошков различных металлов.

На контакты электрических аппаратов в моменты их включения и отключения действуют возникающие электродинамические и механические силы, которые влияют на переходное сопротивление и приводят к механическому износу контактов. В первый момент включения аппарата, когда на контакты еще полностью не действует нажатие, соприкосновение происходит по отдельным точкам, через которые устремляется весь ток (рис. 298, а). При этом линии тока в месте контактного перехода искривляются, располагаются параллельно и имеют в нижнем и верхнем контактных элементах противоположное направление (рис. 298,б). Магнитные поля этих токов, взаимодействуя друг с другом, создают электродинамические усилия взаимного отталкивания F, которые стремятся разомкнуть контакты и вызывают их вибрацию.

Кроме электродинамических усилий, отталкиванию контактов способствуют механические силы, возникающие в момент упругого удара одного контакта о другой. Упругий удар при соприкосновении контактов вызывает ряд повторных отскоков и совместных перемещений обоих контактных элементов под действием нажатия и инерции. Такие вибрации приводят к расплющиванию и механическому разрушению контактов.

В момент размыкания контактов переходное сопротивление резко увеличивается, возрастает температура и возникает электрическая дуга, что приводит к электрическому износу контактов (их выгоранию и эрозии).

Механический и электрический износ контактов в основном определяет срок службы аппарата (выражаемый числом его срабатываний) и максимально допустимую частоту его включений.

Рис. 298. Распределение тока по площади сечения контактов в момент включения

Рис. 299. Перекатывающиеся контакты Т-образной формы в начале (а) и в конце (б) включения

Способы уменьшения износа контактов. В аппаратах, рассчитанных на большое число включений и отключений (выключатели, контакторы, контроллеры), применяют конструкции контактов с перекатывающимися поверхностями. Такие контакты замыкаются и размыкаются, соприкасаясь одним участком поверхности, где происходит горение электрической дуги и наблюдается повышенный механический износ, а затем в процессе работы передвигаются друг относительно друга, и в дальнейшем электрический контакт поддерживается между чистыми поверхностями (рис. 299). Эти контакты бывают Г- или Т-образной формы и изготовляются из профильной твердой меди.

Перекатывающиеся контакты износостойки, поскольку при их работе трение скольжения невелико. При перекатывании контактных элементов происходит их самозачистка от окисных пленок.

Другим методом защиты контактной поверхности от обгорания является использование дополнительных дугогасительных контактов 1, которые включены параллельно главным контактам 2 (рис. 300). Главные контакты рассчитывают на длительное протекание рабочего тока, а дугогасительные — на меньший ток, но их контактные поверхности выполняют из тугоплавкого материала. При включении сначала замыкаются дугогасительные контакты, и электрическая дуга, возникающая при отскоках этих контактов, может вызывать некоторый их подгар. Затем включаются главные контакты, шунтируя дугогасительные.

При отключении сначала размыкаются главные контакты, но цепь остается замкнутой через дугогасительные контакты, и только после полного отключения главных контактов начинают размыкаться дугогасительные, разрывая электрическую цепь. Таким образом, при включении и при отключении аппарата электрическая цепь создается и разрывается дугогасительными контактами, на которых возникает электрическая дуга и образуются подгар и окисные пленки. Во всех случаях электрической дуги между главными контактами не возникает, и они соприкасаются чистыми поверхностями.

В электрических аппаратах высокого напряжения широкое применение получили торцовые контакты, образуемые при соприкосновении плоских контактных элементов. Подвижный контакт представляет собой полую трубу 1 (рис. 301,а) с плоским торцом. Неподвижный контакт 2 выполнен в виде цилиндра с плоским основанием. Для надежного прижатия контактных элементов друг к другу неподвижный контакт 2 имеет возможность незначительного перемещения из-за сжатия пружины 3. Благодаря этому перемещению компенсируются перекосы контактов и их износ в процессе эксплуатации.

Щеточные контакты (рис. 301,б) применяются в реостатах, различных командоконтроллерах, переключателях и относятся к линейным соединениям. Подвижной контакт 4 (щетка) состоит из набора пластин из твердой меди или специальной бронзы, срезанного под определенным углом. Он соприкасается с основанием неподвижного контакта 2. Для усиления механической прочности набора верхнюю пластинку выполняют более толстой. Такой контакт имеет большую поверхность соприкосновения, чем аналогичный сплошной.

В аппаратах барабанного типа — контроллерах часто используют пальцевые контакты (рис. 302, а). Неподвижный контакт 2 (палец) прижимается к барабану, вращающемуся на оси 4, с помощью привода, пружиной 1. Подвижные контакты 3, 5, 6 укреплены на барабане в виде полос или сегментов, обычно выполненных из меди.

В зависимости от значения тока параллельно может устанавливаться несколько пальцев.

В различных рубильниках, разъединителях, плавких предохранителях применяют рубящие контакты (рис. 302,б), состоящие из плоского медного или латунного ножа 7 (подвижного контакта) и неподвижного контакта 8 в виде стоек из упругого металла. При больших токах стойки усиливаются дополнительными стальными пружинами 9.

Рис. 300. Главные и дугогасительные контакты аппарата

Рис. 301. Торцовые (а) и щеточные (б) контакты

Рис. 302. Пальцевый (а), рубящий (б) и мостиковый (в) контакты

В кнопках управления, реле, путевых выключателях применяют мостиковые контакты (рис. 302, в). Контактный мостик 10 с припаянными к нему контактами 11 и 13 устанавливается на подвижной части аппарата. При включении такой мостиковый контакт замыкает неподвижные контакты 14 и 15, создавая между ними электрическую цепь. Нажатие контактов зависит от пружины 12.

На одной подвижной части может быть установлено несколько замыкающих и размыкающих контактов, каждый из которых включает или отключает свою электрическую цепь.

Дата добавления: 2015-07-14