Jaké typy kontaktů existují?

Elektrické kontakty – jedná se o dotykové povrchy materiálů, které jsou elektricky vodivé a spojují několik prvků vedoucích proud v elektrickém obvodu. Může to být také zařízení, které zajišťuje připojení a přenos elektrického proudu z jedné kontaktní části na druhou.

Typy kontaktů

Existují 3 typy kontaktů: trvalý kontakt (spojující dvě přípojnice šroubem), posuvný (pomocí reostatu) a komutační.

Forma kontaktů je

• otočil, používají se především pro malé proudy, u těchto kontaktů je mírný tlak a pro snížení přechodového odporu se používají neoxidující drahé kovy;
• lineární, s velkým stupněm lisování a linkového kontaktování se k výrobě těchto kontaktů používá měď;
• povrchní, se používají s velkým stupněm tlaku pro kontakt při vysokých proudech mezi dvěma povrchy.

Elektrické kontakty mohou být také pohyblivé nebo pevné.

• Pohyblivé kontakty během provozu se zavírají, spojují k sobě, nebo otevírají, odpojují pomocí mechanického nebo elektromechanického pohonu, přičemž zařízení zůstávají bezpečně připevněna k sobě.

Během provozu pevných kontaktů se vzájemně spolehlivě a těsně spojené prvky s proudem vzájemně nepohybují.

Chcete-li vytvořit uzavřený elektrický obvod, musíte vytvořit několik kontaktů.

Jedním příkladem pohyblivého kontaktu je pákové kontaktní zařízení se středním až vysokým proudem, které používá jako materiál měď.

• Otočný kontaktJako další příklad pohyblivého kontaktu může sloužit stacionární prvek a pohyblivý prvek, kde jsou vzájemně spojeny silou působící na páku.
• Posuvné kontakty – jedná se o další typ pohyblivých kontaktů, ve kterých se, stejně jako u kartáčového sběrače stejnosměrných elektrických strojů, jeden prvek pohybuje vzhledem k ostatním.

Mezi pohyblivé kontakty patří také utěsněné magneticky ovládané kontakty nebo jazýčkové spínače, jejichž nejjednodušším příkladem je miniaturní utěsněná skleněná baňka se dvěma plochými utěsněnými kontaktními pružinami z měkké magnetické oceli.

Pokud jsou tyto utěsněné magneticky ovládané kontakty (jazýčkové spínače) umístěny v magnetickém poli vytvořeném vinutím nebo permanentním magnetem, budou jejich pružiny zmagnetizovány a poté k sobě přitahovány.

V tomto okamžiku se kontakty uzavřou a v důsledku toho může dojít k uzavření elektrického obvodu. Díky pružné síle pružin se kontakty otevřou až po úplném vymizení magnetického pole. Povrchy pružin na kontaktech jsou potaženy tenkou vrstvou drahého kovu s nízkým elektrickým odporem (platina, zlato, stříbro).

Pomocí jazýčkových spínačů můžete provádět spínání v elektrických obvodech při nízkých hodnotách proudu od 0,5 do 1A. Baňka s jazýčkovým spínačem je evakuována nebo naplněna inertním plynem.

Prvky jazýčkového spínače mají nízkou hmotnost a vysokou kontaktní rychlost 0,5 až 1,0 ms.

Trvanlivost – to je nejdůležitější vlastnost jazýčkových spínačů. U některých typů jazýčkových spínačů může počet sepnutí dosáhnout až dvou tisíc za sekundu a operací až stovek milionů.

Gersikons – jedná se o hermetické magneticky ovládané silové kontakty, což je typ jazýčkových spínačů, které umožňují spínání v elektrických obvodech při hodnotách proudu 60A, 100A nebo 180A a při napětí 220-440V.

Zajímavé video o fyzice elektrických kontaktů viz níže:

Elektrický odpor kontaktů

Činnost kontaktů je určena přechodovým elektrickým odporem, který závisí na ploše kontaktu. Pro snížení přechodového odporu kontaktů je nutné zvýšit přítlačnou sílu kontaktů.

V závislosti na síle přechodového odporu způsobuje proud v obvodu zahřívání kontaktů, což naopak zvyšuje přechodový odpor a vede k ještě většímu zahřívání.

Tímto způsobem je dosaženo přípustné maximální provozní teploty, která je v mezích od 100 do 120 °C. S rostoucím jmenovitým proudem spínacího zařízení se musí přechodový odpor snižovat zvýšením kontaktního tlaku a je nutné zvětšit chladicí plochu.

Složení materiálu, ze kterého jsou vyrobeny kontaktní prvky s proudem, obsahuje materiály s minimálním elektrickým odporem – stříbrné, měděné nebo kovokeramické kompozice.

Jiskření na kontaktech a elektrický oblouk

Při významných napětích a proudech, když se elektrický obvod otevře, se mezi rozbíhavými kontakty vytvoří elektrický výboj. Současně v kontaktní oblasti, když se kontakty rozcházejí, dochází k prudkému nárůstu přechodového odporu a zahřívání kontaktů, dokud se neroztaví a vytvoří kontaktní šíji roztaveného kovu.

V důsledku vysokých teplot se mohou kontakty zahřívat a trhat, kov kontaktů se odpařuje a mezi kontakty vzniká ionizující vodivá vzduchová mezera, ve které pod vlivem vysokého napětí vzniká elektrický oblouk, který snižuje rychlost spínacího zařízení a přispívá k další destrukci kontaktů.

Abyste zabránili vzniku oblouku, musíte zvýšit odpor v obvodu zvětšením vzdálenosti mezi kontakty nebo použít speciální opatření k jeho uhašení.

Přerušení nebo spínání kontaktů – jedná se o součin mezních hodnot proudu a napětí v obvodu, při kterém nevzniká elektrický oblouk při minimální vzdálenosti mezi kontakty.

Elektrický oblouk zhasne, když okamžitá hodnota proudu v obvodech střídavého proudu dosáhne nuly a může se znovu objevit, pokud se napětí na kontaktech zvýší rychleji, než se obnoví elektrická pevnost mezery mezi kontakty.

V každém případě je v obvodu střídavého proudu oblouk nestabilní a vypínací síla kontaktů je několikrát vyšší než v obvodu stejnosměrného proudu.

U elektrických zařízení s malým výkonem se na kontaktech zřídka objeví elektrický oblouk, ale velmi často dochází k jiskření nebo porušení izolační mezery, což je nebezpečné pro citlivá zařízení. V slaboproudých obvodech dochází při rychlém rozepnutí kontaktů k poruše, která může vést k chybnému vypnutí a výrazně zkrátit životnost kontaktů. Aby se omezilo jiskření, používají se jiskrová hasicí zařízení.

Další zajímavé video o elektrických kontaktech:

Zařízení pro hašení jisker a oblouků

Nejúčinnějším způsobem, jak uhasit elektrický oblouk, je jeho ochlazení kontaktem s izolačními stěnami speciálních komor, které odvádějí teplo oblouku, nebo jeho pohybem ve vzduchu.

V moderních zařízeních jsou široce používány zhášecí komory s úzkou štěrbinou a magnetickým výbuchem.

Oblouk lze považovat za vodič přenášející proud; pokud je umístěn v magnetickém poli, vznikne síla, která způsobí pohyb oblouku. Při pohybu je oblouk foukán vzduchem; spadnutím do úzké mezery mezi dvěma izolačními deskami se deformuje a vlivem zvýšení tlaku v mezeře komory zhasne (obr. 2.4).

Štěrbinová komora je tvořena dvěma stěnami 1 z izolačního materiálu. Mezera mezi stěnami je velmi malá. Cívka 4, zapojená do série s hlavními kontakty 5, budí magnetický tok F, který je směrován feromagnetickými hroty 2 do prostoru mezi kontakty. V důsledku interakce oblouku a magnetického pole se objeví síla F, která posune oblouk směrem k deskám 7.

Tato konstrukce zhášecí komory se používá také na střídavý proud, protože se změnou směru proudu se mění směr toku F a směr síly F zůstává nezměněn.

Pro omezení jiskření na nízkopříkonových DC kontaktech je paralelně se zátěžovým zařízením zapojena dioda (obr. 2.5). V tomto případě se obvod po sepnutí (po vypnutí zdroje) uzavře přes diodu, čímž se sníží energie jiskření.

Elektrický kontakt nazývané místo kontaktu dvou nebo více částí s proudem, kterými proud protéká z jedné části do druhé. Sestava obsahující tyto díly se také nazývá elektrický kontakt.

Elektrické kontakty se obvykle dělí na tři typy v závislosti na možnosti pohybu kontaktních částí (kontaktních částí) při provozu ES. Kontakt může být nerozbitný, posuvné nebo otevíratelná.

Mezi nevypínací kontakty patří takové uzly proudových vodičů, jejichž části se vůči sobě nepohybují, ale zůstávají při provozu ES bezpečně upevněny. Typicky se ES připojuje k externím elektrickým obvodům pomocí nevypínacích kontaktů. Mohou být odnímatelné, skládací nebo neodnímatelné.

U posuvných kontaktů se jedna kontaktní část pohybuje vzhledem k jiné části, aniž by došlo k přerušení elektrického spojení mezi těmito částmi. Například elektrický kontakt mezi nepohyblivou částí přístroje a rotující částí je často vytvářen pomocí kartáče a kroužku umístěného na stacionární a rotační části ES.

Při provozu ES jsou kontakty, které se rozepínají, při kontaktu sepnuté a při rozpojení rozepnou a přeruší elektrický obvod. Takové kontakty se nazývají spínací kontakty. Spínací kontakty zahrnují normálně otevřené kontakty, normálně uzavřené kontakty a přepínací kontakty.

Na Obr. Na obr. 2.1 jsou znázorněny symboly kontaktů, které se od sebe liší možností posunutí jednoho kontaktního dílu vůči druhému při provozu ES.

Nazývá se soubor několika elektrických kontaktů zařízení se zhášecími zařízeními a dalšími pomocnými částmi kontaktní systém (KS) aparát.

Místo kontaktu kontaktních částí je charakterizováno „zdánlivými“ a skutečnými kontaktními plochami. Vzhledem k tomu, že povrchy dílů mají drsnost (tuberkuly a prohlubně), nedotýkají se celou zdánlivou plochou, ale jednotlivými malými plochami, které tvoří vlastní kontaktní plochu. Počet takových ploch závisí na geometrických tvarech kontaktních ploch, síle F_К lisování jednoho kontaktního dílu na druhý, pevnost materiálu dílů.

V závislosti na zdánlivé kontaktní ploše se běžně rozlišují tři typy kontaktů: tečkovaný, linka, rovinný. V souladu s tím se zdánlivý kontakt kontaktních částí odehrává v bodě (podél mikromísta), podél linie, podél roviny (podél povrchu).

V elektrických zařízeních se používají spínací kontakty všech tří typů.

2.2. Základní parametry spínacích kontaktů

Podle provedení se rozlišují můstkové, prstové, zářezové, zásuvkové, válečkové a tupé spínací kontakty.

Zvažme hlavní parametry spínacích kontaktů na příkladu můstkového kontaktu. Obrazový model kontaktní sestavy s můstkovým kontaktem je na Obr. 2.2.

Kontaktní sestava obsahuje pevné kontaktní sloupky 1, elektricky spojené kontaktním můstkem 2. Kontaktní části 1 a 2 tvoří elektrický kontakt.

Můstek 2, posunovač 3 a kontaktní pružina 4 tvoří pohyblivou kontaktní jednotku (MCA) 5. Limity pohybu (ρ) PKU jsou podmíněně omezeny stínovanými trojúhelníky.

Pro otevřenou polohu kontaktu (obr. 2.2a) je mezi částmi kontaktu vytvořena potřebná mezera δ>0. Minimální vzdálenost mezi kontaktními plochami otevřeného kontaktu se nazývá řešení (δ_р) kontaktovat.

Pro zajištění spolehlivého kontaktu kontaktních částí při sepnutém kontaktu je kinematika PCU navržena tak, aby se kontaktní části dostaly do kontaktu dříve, než posunovač pohyblivé jednotky dosáhne dorazu. Díky tomu se kontaktní můstek po kontaktu s kontaktními kolíky zastaví a posunovač pokračuje v pohybu ve stejném směru, dokud se nezastaví a stlačí kontaktní pružinu. Pokud jsou potom v konečné poloze tlačníku u sepnutého kontaktu odstraněny pevné kontaktní sloupky, pak se kontaktní můstek posune o určitou vzdálenost, tzv. selhání Kontakt.

Na Obr. Obrázek 2.2b ukazuje kontakt v uzavřené poloze a poskytuje graf vysvětlující pojmy „řešení“ a „selhání“ kontaktu.

Při rozpojeném kontaktu (obr. 2.2a) je kontaktní pružina v pohyblivé kontaktní jednotce kontaktního systému stlačena o hodnotu Δl_Н (m) vzhledem k jeho volné délce. Tím je zajištěna tzv počáteční kontaktní lis (tlaková síla)

kde c je tuhost kontaktní pružiny (N/m).

Při sepnutí kontaktu, při posunutí tlačníku na horní doraz (obr. 2.2b), se přítlačná síla zvýší na hodnotu

v důsledku dodatečného stlačení pružiny o hodnotu Δl_К. Pevnost F_QC volal lisování konečného kontaktu.

Řešení, porucha, počáteční lisování, konečné lisování jsou hlavní parametry elektrického kontaktu. Mezera δ (0≤δ≤δ_p) a kontaktním lisováním F_K (0 ≤ F_K ≤ F_KK) jsou vstupní řídicí akce pro spínací kontakt, protože jeho výstupní účinek na elektrický obvod, konkrétně odpor zavedený do obvodu R_K , závisí na těchto parametrech.

Na Obr. Obrázek 2.3a ukazuje blokové schéma kontaktní sestavy a zařízení, se kterými spolupracuje (jsou znázorněny tečkovanými čarami).

Činnost pohyblivé části kontaktní jednotky PKU pro spínací kontakt KK je znázorněna pomocí regulační charakteristiky na Obr. 2.3b. Hodnota odporu R_K závisí nejen na lisování F_K , ale také na velikosti mezery δ v případě vzniku elektrického oblouku na kontaktu při δ>0 a F_K =0 (viz článek 2.4 a článek 2.5). Odpor R_K může nabývat malé hodnoty, když mezera δ>0 a hoří elektrický oblouk.

Řídicí charakteristika spínacího kontaktu KK (funkce R_K z F_K и δ) závisí na proudu, který spíná, a úbytku napětí na kontaktu. Proud a napětí elektrického obvodu jsou rušivými vlivy na CC. Působení těchto rušivých vlivů je v blokovém schématu znázorněno tečkovanou šipkou (obr. 2.3a).