Электрические контакты в элементах системы электроснабжения

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 делят на два основных вида: контактные соединения и контакты.

Контактными соединениями являются такие узлы, где контактируемые поверхности неподвижны друг относительно друга.

КС бывают разборными и неразборными.

Разборные КС позволяют разъединять контактные поверхности в случае необходимости. Сжатие в них контактирующих поверхностей осуществляется при помощи болтов, винтов, клинов, шпилек, зажимов. Разборные КС нашли широкое применение при выполнении ответвлений и присоединений к шинам, соединений отдельных секций между собой, присоединений проводов, кабелей, шин к зажимам электрооборудования.

Неразборные КС выполняют при помощи сварки, пайки, клёпки, опрессовки, склеивания. Они применяются для соединения шин, проводов, кабелей, отдельных токопроводящих узлов электрооборудования. Неразборные КС отличаются стабильностью механических и электрических характеристик и поэтому не требуют постоянного контроля и ухода за ними.

Контактами называются такие контактные узлы, где контактирующие поверхности перемещаются друг относительно друга. Контакты делят на коммутирующие и скользящие.

Коммутирующие К – это такие узлы, в которых отделяется одна контактируемая поверхность (подвижный контакт) от другой (неподвижный контакт), и обеспечивается разрыв электрической цепи.

Скользящие, или токосъёмные, К – это такие узлы, в которых перемещается одна контактируемая поверхность (подвижный контакт) относительно другой (неподвижный контакт) без разрыва электрической цепи.

Скользящие К широко применяются в реостатах, контроллерах, коллекторно-щёточных аппаратах и др.

Коммутирующие К классифицируют по ряду признаков.

Геометрическая форма контактирования:

1) точечные – условно контактирование осуществляется в одной точке, а практически – на площадке очень малого размера. Образуются поверхностями типа острие – плоскость, острие – сфера, сфера – плоскость, сфера – сфера. Как правило, их применяют в аппаратах до 1000 В с малыми токами (реле, тумблеры);

2) линейные – условно контактирование осуществляется по линии, а практически - по ряду её площадок, расположенных по линии. Образуются поверхностями типа цилиндр - плоскость, цилиндр – цилиндр. Применяют в автоматических выключателях, выключателях, переключателях и пр.;

3) поверхностные - условно контактирование осуществляется по поверхности, а практически - по ряду её площадок.

Назначение контактов в электрическом аппарате:

1) главные предназначены для длительного прохождения номинального тока. Не рассчитаны на термическое действие дуги;

2) предварительные предназначены для защиты главных К от действия дуги путём более раннего их включения и более позднего отключения по сравнению с главными контактами;

3) дугогасительные предназначены для разрыва дуги при коммутации и защиты главных и предварительных К от действия дуги. Они замыкаются раньше главных и предварительных и позже размыкаются.

Контактные узлы характеризуются рядом параметров: 1) раствор контактов – кратчайшее расстояние между разомкнутыми контактными поверхностями подвижного и неподвижного контактов; 2) провал контактов – расстояние, на которое перемещается подвижный контакт, не теряя контакта с неподвижным при замыкании или размыкании контактного узла; 3) ход контактов – полное перемещение подвижного контакта, составляющее сумму провала и раствора.

Реальные контактные поверхности всегда обладают некоторой шероховатостью, а их соприкосновение осуществляется лишь в некоторых точках (бугорках), через которые проходят токи. Это приводит к уменьшению площади сечения контактной поверхности (сужению). На контактных поверхностях имеется также тонкий слой из окислов, хлоридов, сульфидов и других соединений с малой проводимостью. Это приводит к тому, что контактные соединения и контакты обладают переходным сопротивлением.

Переходное сопротивление зависит от контактного давления поверхностей, числа точек соприкосновения, материала и формы контактов, способа обработки и состояния контактной поверхности, наличия плёнки на поверхности контактов. Наилучшими показателями обладают точечные и линейные контакты, так как их проводимость оказывается удовлетворительной при небольших контактных давлениях. При этом увеличивается число контактных точек и частично разрушается слой окислов.

Переходное сопротивление зависит от чистоты обработки контактной поверхности. Грубая обработка даёт малое число контактных точек, поэтому сопротивление велико. При повышении чистоты обработки сопротивление сначала снижается, а затем возрастает, так как шлифовка поверхности приводит к сглаживанию микровыступов, что затрудняет их смятие. К тому же создаются условия для образования слабопроводящих плёнок на поверхности. Целесообразно контактные поверхности (исключая контакты из благородных металлов или покрытые защитным слоем, которые следует протирать спиртом или бензином) зачищать напильником, наждачной бумагой, металлической щёткой, не допуская полировки.

Наибольшая допустимая температура контактов при длительных нагрузках составляет 70-75°С, так как при более высоких температурах сопротивление контактов весьма неустойчиво и может достигать значений, при которых возможны лавина нагрева, разрушение и приваривание контактных поверхностей.