Виды и типы электрических контактов

Электрическим контактом называют место соприкосновения двух или более токоведущих деталей, по которому протекает ток из одной детали в другую. Конструктивный узел с этими деталями также называют электрическим контактом.

Электрические контакты принято разделять на три вида в зависимости от возможности перемещения деталей контакта (контактных деталей) во время работы ЭА. Контакт может быть неразмыкаемым, скользящим или размыкаемым.

К неразмыкаемым контактам относят такие узлы проводников тока, детали которых не перемещаются друг относительно друга, а остаются надежно скрепленными при работе ЭА. Обычно ЭА присоединяется к внешним электрическим цепям при помощи неразмыкаемых контактов. Они могут быть разъемными, разборными и неразборными.

В скользящих контактах одна контактная деталь перемещается относительно другой детали, не нарушая электрической связи между этими деталями. Например, электрический контакт неподвижной детали аппарата с вращающейся деталью часто создают при помощи щетки и кольца, расположенных соответственно на неподвижной и вращающейся частях ЭА.

Размыкаемые контакты при работе ЭА замыкаются, приходя в соприкосновение, и размыкаются, выходя из соприкосновения и разрывая электрическую цепь. Такие контакты называют коммутирующими контактами. Среди коммутирующих контактов выделяют замыкающие контакты, размыкающие контакты и переключающие контакты.

На рис. 2.1 приведена иллюстрация условных обозначений контактов, отличающихся друг от друга по возможности перемещения одной контактной детали относительно другой контактной детали во время работы ЭА.

Совокупность из нескольких электрических контактов аппарата с устройствами гашения электрической дуги и другими вспомогательными деталями называют контактной системой (КС) аппарата.

Место соприкосновения контактных деталей характеризуют «кажущейся» и действительной площадями соприкосновения. Вследствие того, что поверхности деталей имеют шероховатость (бугорки и впадины), они соприкасаются не по всей кажущейся площади, а по отдельным малым площадкам, образующим фактическую площадь соприкосновения. Количество таких площадок зависит от геометрических форм соприкасающихся поверхностей, силы F_К нажатия одной контактной детали на другую, прочности материала деталей.

В зависимости от кажущейся площади соприкосновения условно различают три типа контактов: точечный, линейный, плоскостной. Соответственно, кажущееся соприкосновение контактных деталей имеет место в точке (по микроплощадке), по линии, по плоскости (по поверхности).

В электрических аппаратах применяют коммутирующие контакты всех трех типов.

Основные параметры коммутирующих контактов

В зависимости от конструкции различают мостиковые, пальцевые, врубные, розеточные, роликовые и стыковые коммутирующие контакты.

Рассмотрим основные параметры коммутирующих контактов на примере мостикового контакта. Изобразительная модель контактного узла с мостиковым контактом показана на рис. 2.2.

В состав контактного узла входят неподвижные контактные стойки 1, электрически соединяемые контактным мостиком 2. Контактные детали 1 и 2 образуют электрический контакт.

Мостик 2, толкатель 3 и контактная пружина 4 образуют подвижный контактный узел (ПКУ) 5. Пределы перемещения (ρ) ПКУ условно ограничены затемненными треугольниками.

Для разомкнутого положения контакта (рис. 2.2а) между контактными деталями создается необходимый по величине зазор δ >0. Минимальное расстояние между контактными поверхностями разомкнутого контакта называют раствором (δ_р) контакта.

Чтобы обеспечить надежное соприкосновение контактных деталей при замыкании контакта, кинематику ПКУ предусматривают такой, чтобы контактные детали вошли в соприкосновение раньше, чем толкатель подвижного узла дойдет до упора. Благодаря этому контактный мостик после соприкосновения с контактными стойками останавливается, а толкатель продолжает еще двигаться в прежнем направлении до упора, сжимая контактную пружину. Тогда, если при конечном положении толкателя у замкнутого контакта убрать неподвижные контактные стойки, то мостик контакта сместится на некоторое расстояние, называемое провалом контакта.

На рис. 2.2б контакт показан в замкнутом положении и приведен график, поясняющий понятия «раствор» и «провал» контакта.

Когда контакт разомкнут (рис. 2.2а), контактная пружина в подвижном контактном узле контактной системы сжата на величину Δ l_Н (м) относительно ее длины в свободном состоянии. Тем самым обеспечивается так называемое начальное контактное нажатие (сила нажатия)

(Н),

где с – жесткость контактной пружины (Н/м).

При замкнутом положении контакта, когда толкатель перемещен до верхнего упора (рис. 2.2б), сила нажатия возрастает до значения

за счет дополнительного сжатия пружины на величину Δ l_К. Силу F_КК называют конечным контактным нажатием.

Раствор, провал, начальное нажатие, конечное нажатие являются основными параметрами электрического контакта. Зазор δ (0≤ δ ≤ δ_p) и контактное нажатие F_K (0 ≤ F_K ≤ F_KK) являются входными управляющими воздействиями для коммутирующего контакта, так как его выходное воздействие на электрическую цепь, а именно, вносимое в цепь сопротивление R _K, зависит от этих параметров.

На рис. 2.3а показана структурная схема контактного узла и устройства, с которыми он взаимодействует (они показаны пунктирными линиями).

Действие подвижной части контактного узла ПКУ для замыкающего контакта КК иллюстрируется с помощью характеристик управления на рис. 2.3б. Величина сопротивления R _K зависит не только от нажатия F_K, но и от величины зазора δ в случае возникновения электрической дуги на контакте при δ >0 и F_K =0 (см. п. 2.4 и п. 2.5). Сопротивление R _K может принимать малое значение, когда зазор δ >0 и горит электрическая дуга.

Характеристика управления коммутирующего контакта КК (функция R_K от F_K и δ) зависит от коммутируемого им тока и падения напряжения на контакте. Ток и напряжение электрической цепи являются возмущающими воздействиями на КК. Действие этих возмущающих воздействий отображено пунктирной стрелкой на структурной схеме (рис. 2.3а).