Материал: Пособие Теория электрических аппаратов

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

4.1. Общие сведения

Под электрическим контактом понимают место перехода тока из одного проводника в другой. Контакт является одним из основных элементов электрического аппарата, от конструктивного исполнения и состояния которого зависит надёжность работы аппарата.

Различают два основных вида контактных соединений:

1.Неподвижные контакты – служат для жёсткого соединения токоведущих частей. Бывают неразборными и разборными.

2.Подвижные контакты – служат для замыкания и размыкания электрических цепей, для регулирования напряжения и сопротивления. Бывают разрывными или коммутирующими и скользящими.

По форме и площадке контактирования контакты делятся на три группы:

1.Точечные контакты.

Два контакта соприкасаются только в одной точке. Данный вид контакта применяется в слаботочных электрических цепях с токами до 1А (используются драгоценные металлы, не образующие окиси). Примерами данного типа контактов являются системы: «конус – плоскость»

(рис.4.1,а), «сфера – сфера» (рис.4.1, б).

2.Линейные контакты.

40

Рис. 4.2. Линейный контакт «цилиндр – плоскость» Контакт происходит по линии, т.е. в этом случае можно создать

большую степень нажатия. Используется при токах в несколько десятков ампер (в качестве материала используется медь). Этот контакт является скользящим (достоинством данного типа является то, что в процессе коммутации происходит самоочистка контактов от оксидной плёнки). Примером такого типа контактов может служить система «цилиндр – плоскость» (рис.4.2).

3.Поверхностные контакты.

Контактирование между двумя поверхностями. Данный тип контакта применяется при больших токах в десятки, сотни, тысячи ампер (рис.4.3).

4.2. Микроструктура электрического контакта и распределение тока в нём

Поверхности контактов даже при тщательной обработке имеют микровыступы и впадины (рис.4.4), поэтому при соприкосновении контактов ток проводится не по всей поверхности, а распределяется по ее выступам. С увеличением усилия нажатия одного контакта на другой, вершины микровыступов деформируются, и площадь фактического контактирования увеличивается. Например, для медных контактов оптимальное значение усилия нажатия составляет 50-100 кг/см2.

Из-за воздействия кислорода и азота, содержащихся в воздухе, а также других химических реагентов, на поверхности контактов образуются различные плёнки: оксидные (соединения металлов с кислородом) и сульфидные (соединения металлов с серой). При нажатии на контакты

41

Переходное сопротивление контакта зависит от следующих парамет-

ров:

1. Величина контактного нажатия, которая определяется по формуле:

Н

К = 0,102 к , (4.2)

где к – величина контактного нажатия (усилие контактной пружины);

–показатель, зависящий от формы контактов:

-= 0,5 – для точечных контактов;

-0,5 ≤ ≤ 0,8 – для линейных контактов;

-= 1 – для поверхностных контактов;

Н– коэффициент, зависящий от материала контакта.

Зависимость сопротивления контакта К от величины контактного нажатия к представлена на рис. 4.5.

43

При температуре размягчения площадка касания увеличивается, а переходное сопротивление резко уменьшается при неизменном нажатии. Это состояние имеет место при К = Р, где Р – напряжение рекристализации или размягчения материала.

Если температура продолжает расти, то площадка касания может расплавиться, чему соответствует напряжение плавления К = пл. Температура контакта не должна достигать температуры размягчения материала. Значения р и пл для различных материалов приведены в таблице

4.1.

Таблица 4.1 Напряжения размягчения и плавления для различных материалов

контактов

44