Электрические контакты.

Электрическая схема любой электроустановки или устройства, в том числе и распределительного устройства, состоит из ряда определенным образом соединенных элементов, образующих цепь электрического тока. Эти соединения выполняются с помощью электрических контактов.

Электрический контакт представляет собой место перехода тока из одного токоведущего элемента в другой. Для обеспечения электрического контакта создаются контактные узлы, состоящие из ряда связанных между собой контактных элементов. Контактные узлы являются ответственными элементами электрических аппаратов, токо- проводов и линий. Как показывает практика эксплуатации электроустановок, многие аварии являются результатом плохо выполненных контактов или результатом отсутствия постоянного за ними ухода и контроля.

Контакт — это такой контактный узел, где контактирующие поверхности перемещаются относительно друг друга. При соединении двух контактных поверхностей образуется контакт на площади, ограниченной их геометрическими размерами. По сути, контакт является условным, так как фактическая площадь контакта отлична от геометрической из-за наличия на соприкасающихся поверхностях (даже при тщательной обработке) микроскопических неровностей. Вследствие этого контакт получается лишь в отдельных точках, как показано на рис. 2.13.

Ток проходит от одной контактной поверхности к другой через места соприкосновения, поэтому линии тока как бы стягиваются в этих местах, что вызывает достаточно большое местное сопротивление.

Сопротивление стягивания зависит от контактного давления поверхностей, числа точек соприкосновения, материала и формы контактов, а также от способа обработки и состояния контактной поверхности.

Переходное сопротивление существенно зависит от наличия пленок на поверхности контактов. Пленки могут быть образованы под воздействием кислорода воздуха, азота, озона, сероводорода и т.п. Они образуются также в результате химических реакций под воздействием высокой температуры искры и дуги. Во влажной среде может возникнуть коррозия контактов, которая также приводит к образованию слоя с высоким удельным сопротивлением. В результате переходное сопротивление контактов может возрасти во много раз.

Типы контактов

Рис. 2.13. Типы контактов: условная и физическая картины контактирования:

а, г — точечный контакт; б, д — линейный контакт; в — поверхностный контакт

Для снижения влияния сопротивления пленок контакты на малые токи и небольшие контактные давления изготовляют из неокисля- емых металлов (золота, платины и др.). В сильно нагруженных контактах сопротивление пленки снижается за счет разрушения ее при большом давлении контактов или самозачистки контактов благодаря проскальзыванию. Хорошие результаты, как показывает опыт эксплуатации, дает применение защитных смазок.

Переходное сопротивление существенно зависит от материала контактов. Наибольшее распространение в качестве контактных материалов получили медь, алюминий, серебро, вольфрам и их сплавы с никелем, платиной, молибденом и другими металлами, а также металлокерамические композиции на основе этих материалов.

Наилучшим контактным материалом, с точки зрения контактного сопротивления, является серебро, которое обладает высокой электро- и теплопроводностью, медленно окисляется, однако окислы серебра имеют достаточно высокую проводимость и малую механическую и термическую стойкость. Такие качества серебра способствуют тому, что переходное сопротивление контактов из серебра, а также сплавов на его основе обладают стабильным низким переходным сопротивлением в широком диапазоне температур. Недостатками серебра как контактного материала являются малая износостойкость при частых включениях и отключениях (при наличии дуги), а также высокая стоимость.

Медь и ее сплавы являются наиболее распространенными материалами для большинства контактных узлов благодаря высокой электропроводности, износостойкости, технологичности и сравнительно невысокой стоимости. Недостатком ее является образование на поверхности пленки окислов (особенно при нагреве), обладающей высоким сопротивлением и легко разрушаемой при сжатии и трении, а также при горении дуги. Для предотвращения образования окислов в контактных соединениях после зачистки их покрывают нейтральной смазкой. Контактирующие поверхности покрывают также антикоррозийным покрытием из серебра, олова, кадмия, никеля или цинка.

Все большее применение находит алюминий, который значительно дешевле и легче меди, однако имеет меньшую проводимость и механическую прочность. Существенным недостатком алюминия является наличие прочной окисной пленки с высоким сопротивлением. Преимущественное применение алюминий и его сплавы находят в токо- проводах и для конструкционных деталей электрооборудования.

В ответственных контактах поверхности серебрят, меднят, армируют медью. Контакты аппаратов с большой частотой коммутации работают в тяжелых условиях, поэтому требуется высокая дуго- и эрозионная стойкость, а также стойкость против сваривания. Этими свойствами в достаточной мере обладают вольфрам и его сплавы с молибденом, платиной, иридием. Недостатками вольфрама являются высокое удельное сопротивление и образование стойких оксидных и сульфидных пленок. Вольфрам применяют в дугогасительных контактах до 100 кА и более.

Сильный износ коммутирующих контактов наблюдается при коротких замыканиях и во многом зависит от индуктивности цепи (увеличивается при росте индуктивности), от частоты включения и отключения (увеличивается при росте частоты) и ряда других факторов. Износ контактов в процессе эксплуатации может привести к ослаблению контактного давления и даже появлению промежутков между контактами при их замыкании. Поэтому все коммутирующие контакты имеют некоторый ход (провал) с момента касания контактов:

  • • для контактов реле 0,2—1 мм;
  • • в контакторах 3—6 мм;
  • • в аппаратах высокого напряжения 8—20 мм.

Для надежной работы контактных соединений необходим регулярный контроль за их состоянием. Периодичность контроля и обслуживания контактов устанавливают в зависимости от требований к их надежности [21].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >