Érintkezők elektromos berendezésekben és elektromos készülékekben

Az elektromos áramkört alkotó egyes elemek csatlakozási pontjait elektromos érintkezőknek nevezzük.

Elektromos érintkező – olyan vezetékek csatlakoztatása, amelyek lehetővé teszik az elektromos áram átvitelét. Az áramvezetők érintkezőinek kialakulását érintkezőtesteknek vagy pozitív és negatív érintkezőknek nevezzük, attól függően, hogy az áramforrás melyik pólusára csatlakoznak.

A „kontaktus” szó „érintést”, „érintést” jelent. Egy elektromos rendszerben, amely különféle eszközöket, gépeket, vezetékeket stb. egyesít, nagyszámú érintkezőt használnak a csatlakoztatáshoz. A berendezés megbízhatósága és a rendszer működése nagymértékben függ az érintkező csatlakozások minőségétől.

Az elektromos érintkezők osztályozása

Az elektromos érintkezők rögzítettek és mozgathatók. Fix érintkezők - minden típusú levehető és integrált, vezetékek hosszú távú csatlakoztatására tervezték. A leszerelhető érintkezők bilincsekkel, csavarokkal, csavarokkal stb. készülnek, integrálva - forrasztással, hegesztéssel vagy szegecseléssel.A mozgatható érintkezők fel vannak osztva megszakított (relék, gombok, kapcsolók, kontaktorok stb. érintkezői) és csúszó érintkezőkre (érintkezők a kollektor és a kefék között, kapcsolók érintkezői, potenciométerek stb.).

Az elektromos érintkezők legegyszerűbb típusa az érintkezőpár. Nehéz érintkezési típus például a kettős párhuzamos áramköri zárást vagy kettős soros zárást képező érintkező (ez utóbbit csatolásnak nevezzük). Azt az érintkezőt, amely a készülék működtetésekor az áramkört kapcsolja, átkapcsolásnak nevezzük. Azt a kapcsolóérintkezőt, amely kapcsoláskor megszakítja az áramkört, kapcsolóérintkezőnek, a kapcsoláskor az áramkört nem szakító érintkezőt pedig tranziens kontaktusnak nevezzük.

A formától függően az elektromos érintkezők a következőkre oszthatók:

• pont (top — sík, gömb — sík, gömb — gömb), amelyeket általában kisebb terhelést kapcsoló érzékeny eszközökben és relékben használnak;

• lineáris – a hengeres testek formájú érintkezőknél és az ecset érintkezőknél fordulnak elő;

• sík — nagyáramú kapcsolóberendezésekben.

Általában az érintkezőket lapos rugókra, ún érintkezők (nikkel-ezüstből, foszfor- és berilliumbronzból és ritkábban acélból), amelyekre magas követelmények vonatkoznak mechanikai tulajdonságaik állandóságára az eszköz teljes élettartama alatt, gyakran tíz és több mint egymillió ciklusban számítva. Egy különálló blokk formájában készült rugókészlet, amelyet egyidejűleg kapcsolnak, érintkezőcsoportot (vagy csomagot) alkotnak.

Elektromos érintkező csatlakozások teljesítményjellemzői

Az érintkezők érintkezése nem a teljes felületen, hanem csak egyes pontokon történik az érintkező felület érdessége miatt, annak bármilyen feldolgozási pontosságával. Szinte az érintkezők típusától függetlenül az érintkezőelemek érintkezése mindig kis területeken történik.

Ez azzal magyarázható, hogy az érintkező elemek felülete nem lehet tökéletesen sík. Ezért a gyakorlatban az érintkezési felületek egymáshoz közeledésekor először több kiálló csúccsal (ponttal) érintkeznek, majd, de a nyomás növekedésével az érintkező anyag deformációja következik be, és ezek a pontok kis játszóterekké alakulnak.

Az egyik érintkezőről a másikra áthaladó elektromos áramvonalak ezekhez az érintkezési pontokhoz vonzódnak. Ezért az érintkező további Rk érintkező ellenállást vezet be az általa csatlakoztatott áramkörbe.

Ha az érintkezési felületet fólia borítja, akkor az R növekszik. A nagyon vékony filmek (50 A-ig) azonban az alagúthatás miatt nem befolyásolják az érintkezési ellenállást. A vastagabb fólia érintkezési erő vagy feszültség hatására eltörhet.

Az érintkező fóliák elektromos meghibásodását frittingnek nevezzük. Ha a filmek nem pusztulnak el, akkor az Rk-t elsősorban a filmek ellenállása határozza meg. Közvetlenül az érintkező csupaszítása után, valamint elegendő érintkezési erő és feszültség esetén az érintkező áramkörben az ellenállását főként az összehúzódási zónák ellenállása határozza meg.

Minél nagyobb az érintkezőkre kifejtett erő és minél lágyabb az anyaguk, annál nagyobb az érintkezési felületek teljes érintkezési felülete, és ennek megfelelően annál kevésbé aktív elektromos ellenállás találkozásánál (az érintkezési felületek közötti átmeneti réteg zónájában). Ezt az aktív ellenállást tranziens ellenállásnak nevezzük.

Átmeneti ellenállás - az elektromos érintkezők minőségének egyik fő paramétere, mivel ez jellemzi a kontaktvegyületben elnyelt energia mennyiségét, amely hővé alakul és felmelegíti az érintkezőt. Az érintkezési ellenállást erősen befolyásolhatja az érintkező felületek kezelésének módja és állapota. Például egy gyorsan képződő oxidfilm az alumínium érintkezőkön jelentősen megnövelheti az érintkezési ellenállást.

Amikor az áram áthalad az érintkezőkön, azok felmelegednek, és az érintkezési felületen a legmagasabb hőmérséklet figyelhető meg az átmeneti ellenállás jelenléte miatt. Az érintkező melegítés hatására az érintkező anyag ellenállása és ennek megfelelően az átmenet ellenállása.

Ezenkívül az érintkezési hőmérséklet emelkedése elősegíti az oxidok képződését a felületén, ami még jelentősebben növeli a tranziens ellenállást. És bár a hőmérséklet emelkedésével az érintkező anyag kissé meglágyulhat, ami az érintkezési felület növekedésével jár, általában ez a folyamat az érintkezők megsemmisüléséhez vagy hegesztéséhez vezethet. Ez utóbbi például nagyon veszélyes a nyitott érintkezőkre, mert ennek következtében az ezekkel az érintkezőkkel rendelkező eszköz nem tudja kikapcsolni az áramkört. Ezért a különböző típusú érintkezők esetében meghatározzák a megengedett maximális hőmérsékletet, amelyen keresztül hosszú áram folyik át.

A melegítés csökkentése érdekében növelhető az érintkezők fém tömege és hűtött felületük, ami fokozza a hőelvezetést. Az érintkezési ellenállás csökkentése érdekében növelni kell az érintkezési nyomást, meg kell választani a megfelelő anyagot és az érintkezők típusát.

Például a külső használatra szánt nyitott érintkezőket ajánlatos enyhén oxidálható anyagokból készíteni, vagy felületüket korróziógátló réteggel fedni. Ilyen anyagok közé tartozik különösen az ezüst, amely az érintkező felületek bevonására használható.

A réz törhetetlen érintkezők ónozhatók (az ónozott felületek nehezebben oxidálódnak). Ugyanebből a célból az érintkezési felületeket kenőanyaggal, például vazelinnel borítják. Az olajba merülő érintkezők jól védettek a korrózió ellen egyéb speciális intézkedések nélkül. Ezt olajmegszakítókban használják.

Bármely elektromos berendezés működése 4 szakaszból áll - nyitott állapot, rövidzárlat, zárt állapot és nyitás, amelyek mindegyike befolyásolja az érintkező megbízhatóságát.

Nyitott állapotban a külső környezet hat az elektromos érintkezőre, ennek hatására a felületükön filmek képződnek.

Zárt állapotban, amikor az érintkezők egymáshoz vannak nyomva, és az áram áthalad rajtuk, felmelegednek és deformálódnak; bizonyos körülmények között, ha az érintkezők túlmelegednek, hegesztés léphet fel.

Amikor az érintkezők záródnak és nyílnak, áthidaló vagy kisülési jelenségek lépnek fel, amelyeket párolgás és a fémkontaktus átvitele kísér, megváltoztatva a felületét. Ezen kívül mechanikai kopás is lehetséges. egymásnak ütközésből és csúszásból eredő érintkezések.

Mivel az érintkezők nagyon kis távolságban közelednek egymáshoz, még kis áramforrás feszültségeknél is, a térgradiens akkora lesz, hogy a rés dielektromos szilárdsága megbomlik és meghibásodás következik be. Ha idegen részecskék vannak a felületen, különösen azok, amelyek széntartalmúak, akkor érintkezésükkor párolgás következik be, és az ártalmatlanítás feltételei kialakulnak.

A nyitás általában a munka legnehezebb része. elektromos érintkezés Az áramkör paramétereitől (R, L és C) és a nyitáskor alkalmazott feszültség nagyságától függően olyan jelenségek lépnek fel, amelyek kopást okoznak Érintkezők. Ha az áramköri feszültség nagyobb, mint az Upl feszültség, ahol az érintkezők féme megolvad, szétválásuk után az érintkezőerő csökken, így az érintkezési felület, ellenállás és hőmérséklet nő.

Amikor a hőmérséklet meghaladja a fém olvadáspontját, az érintkezési felületek között olvadt fémhíd képződik, amely fokozatosan megnyúlik, majd a legmelegebb ponton eltörik. A magas hőmérséklet a híd szakadásánál megkönnyíti a kilökődés megindítását.

Maga a híd csak ohmos áramkörökben létezik az ívfeszültség alatti tápfeszültségnél. Ha van induktivitás az áramkörben, akkor az általa okozott túlfeszültségek az áram megszakításának pillanatában hozzájárulnak a szikra megjelenéséhez az íváramok alatti áramoknál, és az íváramok feletti áramoknál - az íveknél. Mivel az áramkörben szinte mindig van induktivitás, a hidak a legtöbb esetben kisüléssel járnak. Minimális szikrafeszültség az elektromos aljzatban – 270-300 V.

Bármilyen típusú érintkezőknek nemcsak folyamatos működést kell biztosítaniuk normál körülmények között elfogadhatatlan túlmelegedés nélkül, hanem a szükséges hő- és elektrodinamikai ellenállást rövidzárlati üzemmódban is. A mozgatható megszakítóérintkezőket sem szabad tönkretenni a nyitáskor keletkező elektromos ív magas hőmérséklete miatt, és rövidzárlat miatti bekapcsoláskor megbízhatóan, hegesztés és olvadás nélkül záródnak. A fent tárgyalt intézkedések is hozzájárulnak e követelmények teljesítéséhez.

Fém-kerámia érintkezők, amelyek zúzott rézporok volfrámmal vagy molibdénnel és ezüst és volfrám keveréke.

Egy ilyen vegyület egyidejűleg rendelkezik jó elektromos vezetőképesség a réz vagy ezüst használata miatt és a magas olvadáspont a wolfram vagy molibdén használatából eredően.

Van egy másik módja a fennálló ellentmondás megszüntetésének, amely abban áll, hogy a jó elektromos vezetőképességű anyagok (ezüst, réz stb.) általában viszonylag alacsony olvadásponttal rendelkeznek, a tűzálló anyagok (volfrám, molibdén) pedig alacsony elektromos vezetőképesség. Ez egy kettős érintkező rendszer alkalmazása, amely párhuzamosan kapcsolt működtető és íves érintkezőkből áll.

A munkaérintkezők nagy elektromos vezetőképességű anyagból, az íves érintkezők pedig tűzálló anyagból készülnek. Normál üzemmódban, amikor az érintkezők zárva vannak, az áram nagy része a működő érintkezőkön folyik át.

Az áramkör feszültségmentesítésekor először a működtető érintkezők nyílnak meg, majd az íves érintkezők.Ezért valójában az áramkört íves érintkezők szakítják meg, amelyeknél még a rövidzárlati áram sem jelent nagy veszélyt (jelentős rövidzárlati áramok esetén speciális íves eszközöket is használnak).

Az áramkör bekapcsolásakor először az íves érintkezők záródnak, majd az üzemi érintkezők. Így az üzemi érintkezők valójában nem szakítják meg vagy zárják le teljesen az áramkört. Ez kiküszöböli az olvadás és a hegesztés veszélyét.

Az érintkezők spontán nyitásának lehetőségének kiküszöbölésére elektrodinamikai erőfeszítések amikor zárlati áramok folynak, az érintkezőrendszereket úgy alakítják ki, hogy az ilyen körülmények között fellépő elektrodinamikus erők további érintkezési nyomást biztosítsanak, és megakadályozzák az érintkezők esetleges megolvadását és hegesztését a zárlati áramkör bekapcsolásának pillanatában, a gyorsított kapcsolás.

Az érintkezőfelületek jelentős elasztikus behatásának veszélyének kiküszöbölésére használjunk speciális rugókos érintkezők előpréselését... Ebben az esetben mind a nagy kapcsolási sebesség, mind az esetleges rezgések kiküszöbölése biztosított, hiszen a rugó elő- összenyomva, és az érintkezők megérintése után a tolóerő nem a nullától, hanem egy bizonyos meghatározott értéktől kezd növekedni. üzemmódban, hanem a szükséges hő- és elektrodinamikai ellenállást is rövidzár üzemmódban.

A mozgatható megszakítóérintkezőket sem szabad tönkretenni a nyitáskor keletkező elektromos ív magas hőmérséklete miatt, és rövidzárlat miatti bekapcsoláskor megbízhatóan, hegesztés és olvadás nélkül záródnak.A fent tárgyalt intézkedések is hozzájárulnak e követelmények teljesítéséhez.

A fémkerámiából készült érintkezők, amelyek zúzott rézpor és volfrám keveréke, vagy molibdén és ezüst volfrámmal készült keveréke, különösen ellenállnak az elektromos ív pusztító hatásának.

Az ilyen vegyület jó elektromos vezetőképességgel rendelkezik a réz vagy ezüst felhasználása miatt, és magas olvadáspontja a volfrám vagy molibdén használatának köszönhetően.

Elektromos berendezések és elektromos készülékek érintkezőinek alaptervei

A rögzített (merev) törhetetlen érintkező kötések kialakításának biztosítania kell az érintkezési felületek megbízható befogását és a minimális érintkezési ellenállást. Az abroncsokat jobb több kisebb csavarral összekötni, mint egy nagy csavarral, mert így több érintkezési pont van. A gumiabroncsok csatlakoztatásakor az érintkezési ellenállás kisebb, mint csavarok használatakor, amikor lyukakat kell fúrni az abroncsokba. Az érintkező csatlakozás kiváló minőségét a gyűjtősínek hegesztése biztosítja.

Mozgatható megszakítóérintkezők — a kapcsolóberendezések alapeleme... Az összes érintkezőre vonatkozó általános követelményeken túl ívellenállással, rövidzárlat esetén az áramkör megbízható be- és kikapcsolásának képességével, valamint bizonyos számú kapcsolási műveletet és leállítást mechanikai sérülés nélkül kibírnak.

Az ilyen típusú legegyszerűbb érintkező a lapos vágóérintkező. Bekapcsolt állapotban a mozgatható penge a rögzített rugóterhelésű pofák közé kerül. Az ilyen lapos érintkezés hátránya, hogy az érintkezési felületek érintkezése több ponton történik e felületek egyenetlenségei miatt.

A lineáris érintkezés eléréséhez a késlécekre félhengeres kiemelkedéseket préselnek, a nyomás növelése érdekében a szalagokat rugós acél bilinccsel összenyomják.A törésérintkezőket leggyakrabban a megszakítókban és szakaszolókban alkalmazzák.

Az önbeálló ujjérintkező érintkező része ujjak formájában, a lemezben - lemezek formájában, a végén - lapos tetején, a foglalatban - lamellák formájában ( szegmensek), az ecsettel - rugalmas, vékony réz- vagy bronzlemezekből készült kefék formájában.

A megadott érintkezőalkatrészek (alkatrészek) számos kivitelben korlátozott korlátok között változtathatják helyzetüket a rögzített érintkezőkhöz képest. Rugalmas áramvezető csatlakozások biztosítják megbízható elektromos csatlakozásukat.

A szakítóérintkezők stabilitását és a szükséges nyomóerőt általában lap- vagy tekercsrugók segítségével érik el.

Az 1000 V feletti feszültségű készülékeknél az ujjérintkezőket és az érintkezőket használják különféle áramok esetén üzemi és íves érintkezőkként, a lapos érintkezőket pedig működési érintkezőkként. A végérintkezőket 110 kV-os és nagyobb feszültségekhez, 1–1,5 kA-t meg nem haladó áramerősségekhez használják működési és íves érintkezőkként. A kefeérintkezőket különféle feszültségek és jelentős áramok esetén használják, de csak munkaérintkezőként, mivel az elektromos ív károsíthatja a viszonylag vékony keféket.