Liên hệ trong lắp đặt điện và thiết bị điện

Các điểm kết nối của các phần tử riêng lẻ tạo nên bất kỳ mạch điện nào được gọi là tiếp điểm điện.

Tiếp xúc điện — sự kết nối của các dây dẫn cho phép dòng điện chạy qua. Sự hình thành các tiếp điểm của dây dẫn hiện tại được gọi là các tiếp điểm hoặc tiếp điểm dương và âm, tùy thuộc vào cực của nguồn hiện tại mà chúng được nối với.

Từ "tiếp xúc" có nghĩa là "chạm", "chạm". Trong một hệ thống điện kết hợp nhiều thiết bị, máy móc, đường dây, v.v., một số lượng lớn các tiếp điểm được sử dụng để kết nối chúng. Độ tin cậy của thiết bị và hoạt động của hệ thống phần lớn phụ thuộc vào chất lượng của các kết nối tiếp xúc.

Phân loại tiếp điểm điện

Các tiếp điểm điện là cố định và di động. Các tiếp điểm cố định - tất cả các loại có thể tháo rời và tích hợp, được thiết kế để kết nối dây lâu dài. Các tiếp điểm có thể tháo rời được thực hiện bằng kẹp, bu lông, vít, v.v., tích hợp — bằng cách hàn, hàn hoặc tán đinh.Các tiếp điểm di động được chia thành gián đoạn (tiếp điểm của rơle, nút, công tắc, công tắc tơ, v.v.) và trượt (tiếp điểm giữa bộ thu và chổi, tiếp điểm của công tắc, chiết áp, v.v.).

Loại tiếp xúc điện đơn giản nhất là một cặp tiếp xúc. Ví dụ, một loại tiếp điểm khó là tiếp điểm tạo thành sự đóng mạch kép song song hoặc sự đóng nối tiếp kép (sau này được gọi là khớp nối). Tiếp điểm chuyển mạch khi thiết bị được kích hoạt được gọi là bộ chuyển đổi. Tiếp điểm chuyển mạch ngắt mạch tại thời điểm chuyển mạch được gọi là tiếp điểm chuyển mạch và không ngắt mạch tại thời điểm chuyển mạch được gọi là tiếp điểm tạm thời.

Tùy thuộc vào hình thức, các tiếp điểm điện được chia thành:

• điểm (top - mặt phẳng, hình cầu - mặt phẳng, hình cầu - hình cầu), thường được sử dụng trong các thiết bị nhạy cảm và rơle chuyển tải nhỏ;

• tuyến tính - xảy ra tại các tiếp điểm ở dạng thân hình trụ và tại các Tiếp điểm bàn chải;

• phẳng - trong thiết bị chuyển mạch dòng điện cao.

Thông thường các tiếp điểm được gắn vào lò xo phẳng, cái gọi là tiếp xúc (được làm bằng bạc niken, phốt pho và đồng berili và ít thép hơn), có yêu cầu cao về tính không đổi của các tính chất cơ học của chúng trong toàn bộ thời gian sử dụng của thiết bị, thường được tính bằng hàng chục và hơn một triệu chu kỳ. Một bộ lò xo, được chế tạo dưới dạng một khối riêng biệt, được bật đồng thời, tạo thành một nhóm (hoặc gói) tiếp xúc.

Đặc tính hiệu suất của các kết nối tiếp xúc điện

Sự tiếp xúc của các tiếp điểm không xảy ra trên toàn bộ bề mặt mà chỉ tại các điểm riêng lẻ do độ nhám của bề mặt tiếp xúc với bất kỳ độ chính xác nào của quá trình xử lý. Hầu như không phân biệt loại tiếp điểm nào, sự tiếp xúc của các phần tử tiếp điểm luôn diễn ra trên diện tích nhỏ.

Điều này được giải thích là do bề mặt của các phần tử tiếp xúc không thể phẳng hoàn toàn. Do đó, trong thực tế, khi các bề mặt tiếp xúc tiếp cận nhau, trước tiên chúng tiếp xúc với một số mẹo (điểm) nhô ra và sau đó, nhưng với áp suất ngày càng tăng, vật liệu tiếp xúc bị biến dạng và những điểm này biến thành sân chơi nhỏ.

Các dòng điện đi từ tiếp điểm này sang tiếp điểm khác bị hút vào các điểm tiếp xúc này. Do đó, tiếp điểm đưa thêm một số điện trở tiếp điểm Rk vào mạch được kết nối bởi nó.

Nếu bề mặt tiếp xúc được phủ một lớp màng thì R tăng lên. Tuy nhiên, màng rất mỏng (lên đến 50 A) không ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc do hiệu ứng đường hầm. Màng dày hơn có thể bị vỡ dưới lực tiếp xúc hoặc ứng suất tác dụng.

Sự cố về điện của màng tiếp xúc được gọi là hiện tượng fritting. Nếu màng không bị phá hủy, thì Rk chủ yếu được xác định bởi điện trở của màng. Ngay sau khi tước một tiếp điểm, cũng như khi có đủ lực tiếp xúc và điện áp trong mạch tiếp xúc, điện trở của nó được xác định chủ yếu bởi điện trở của các vùng co lại.

Lực tác dụng lên các tiếp điểm càng lớn và vật liệu của chúng càng mềm thì tổng diện tích tiếp xúc của các bề mặt tiếp xúc càng lớn và theo đó, hoạt động càng kém điện trở tại điểm nối (trong vùng của lớp chuyển tiếp giữa các bề mặt tiếp xúc). Điện trở tích cực này được gọi là điện trở nhất thời.

Điện trở nhất thời — một trong những thông số chính về chất lượng của các tiếp điểm điện, vì nó đặc trưng cho lượng năng lượng được hấp thụ trong hợp chất tiếp xúc, biến thành nhiệt và làm nóng tiếp điểm. Điện trở tiếp xúc có thể bị ảnh hưởng mạnh bởi cách xử lý bề mặt tiếp xúc và tình trạng của chúng. Ví dụ, màng oxit hình thành nhanh chóng trên các điểm tiếp xúc bằng nhôm có thể làm tăng đáng kể điện trở tiếp xúc.

Khi dòng điện đi qua các tiếp điểm, chúng được làm nóng và nhiệt độ cao nhất được quan sát thấy trên bề mặt tiếp xúc do có điện trở chuyển tiếp. Do sự gia nhiệt của tiếp xúc, điện trở của vật liệu tiếp xúc và theo đó là điện trở của quá trình chuyển đổi.

Ngoài ra, sự gia tăng nhiệt độ tiếp xúc thúc đẩy sự hình thành các oxit trên bề mặt của nó, làm tăng đáng kể điện trở thoáng qua hơn nữa. Và mặc dù với sự gia tăng nhiệt độ, vật liệu tiếp xúc có thể mềm đi một chút, điều này có liên quan đến sự gia tăng bề mặt tiếp xúc, nói chung, quá trình này có thể dẫn đến phá hủy các tiếp điểm hoặc mối hàn của chúng. Ví dụ, cái sau rất nguy hiểm đối với các tiếp điểm đang mở, vì kết quả là thiết bị có các tiếp điểm này sẽ không thể tắt mạch. Do đó, đối với các loại tiếp điểm khác nhau, nhiệt độ tối đa cho phép với dòng điện dài chạy qua chúng được xác định.

Để giảm nhiệt, có thể tăng khối lượng kim loại của các tiếp điểm và bề mặt được làm mát của chúng, điều này sẽ tăng cường khả năng tản nhiệt. Để giảm điện trở tiếp điểm cần tăng áp suất tiếp điểm, chọn vật liệu và loại tiếp điểm thích hợp.

Ví dụ: các tiếp điểm mở dành cho sử dụng bên ngoài được khuyến nghị làm bằng vật liệu dễ bị oxy hóa nhẹ hoặc phủ lên bề mặt của chúng một lớp chống ăn mòn. Những vật liệu như vậy bao gồm, đặc biệt là bạc, có thể được sử dụng để phủ lên các bề mặt tiếp xúc.

Các điểm tiếp xúc bằng đồng không thể phá vỡ có thể được đóng hộp (bề mặt đóng hộp khó bị oxy hóa hơn). Đối với các mục đích tương tự, các bề mặt tiếp xúc được phủ một chất bôi trơn, chẳng hạn như thạch dầu mỏ. Các tiếp điểm ngâm trong dầu được bảo vệ chống ăn mòn tốt mà không cần các biện pháp đặc biệt khác. Điều này được sử dụng trong bộ ngắt mạch dầu.

Hoạt động của bất kỳ thiết bị điện nào bao gồm 4 giai đoạn - trạng thái mở, ngắn mạch, trạng thái đóng và mở, mỗi giai đoạn đều ảnh hưởng đến độ tin cậy của tiếp điểm.

Ở trạng thái mở, môi trường bên ngoài tác động lên tiếp xúc điện và kết quả là màng hình thành trên bề mặt của chúng.

Ở trạng thái đóng, khi các tiếp điểm được ép lại với nhau và dòng điện chạy qua chúng, chúng sẽ nóng lên và biến dạng; trong một số điều kiện, nếu các điểm tiếp xúc quá nóng, hàn có thể xảy ra.

Khi các tiếp điểm đóng và mở, hiện tượng cầu nối hoặc phóng điện xảy ra, kèm theo sự bay hơi và dịch chuyển kim loại tiếp điểm, làm thay đổi bề mặt của nó. Ngoài ra, hao mòn cơ học là có thể. tiếp xúc do va đập và trượt vào nhau.

Khi các tiếp điểm tiếp cận nhau ở khoảng cách rất nhỏ, ngay cả ở điện áp nguồn điện nhỏ, độ dốc trường trở nên lớn đến mức độ bền điện môi của khe hở bị phá vỡ và xảy ra đánh thủng. Nếu có các hạt lạ trên bề mặt, đặc biệt là các hạt có chứa carbon, thì khi chúng tiếp xúc với nhau, quá trình bay hơi sẽ xảy ra và các điều kiện để loại bỏ được tạo ra.

Khai mạc thường là phần khó nhất của công việc. tiếp điểm điện Tùy thuộc vào các thông số của mạch (R, L và C) và độ lớn của điện áp đặt vào khi mở, hiện tượng xảy ra gây mòn Tiếp điểm. Nếu điện áp mạch lớn hơn điện áp Upl, tại đó kim loại của các tiếp điểm nóng chảy, sau khi tách ra, lực tiếp xúc giảm và do đó diện tích tiếp xúc, điện trở và nhiệt độ sẽ tăng lên.

Khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ nóng chảy của kim loại, giữa các bề mặt tiếp xúc sẽ hình thành một cầu kim loại nóng chảy, kéo dài dần rồi đứt ở điểm nóng nhất. Nhiệt độ cao tại chỗ đứt cầu tạo điều kiện thuận lợi cho sự bắt đầu tống máu.

Bản thân cây cầu chỉ tồn tại trong các mạch điện trở ở điện áp cung cấp thấp hơn điện áp hồ quang. Nếu có một cuộn cảm trong mạch, thì quá điện áp do nó gây ra tại thời điểm ngắt dòng điện góp phần làm xuất hiện tia lửa điện ở dòng điện bên dưới dòng điện hồ quang và ở dòng điện bên trên dòng điện hồ quang - hồ quang. Vì hầu như luôn có điện cảm trong mạch, nên trong hầu hết các trường hợp, các cầu nối đều đi kèm với hiện tượng phóng điện. Điện áp đánh lửa tối thiểu tại ổ cắm điện — 270-300 V.

Các tiếp điểm thuộc bất kỳ loại nào không chỉ phải cung cấp hoạt động liên tục mà không bị quá nhiệt không thể chấp nhận được trong điều kiện bình thường, mà còn phải có khả năng chịu nhiệt và điện động cần thiết ở chế độ ngắn mạch. Các tiếp điểm ngắt có thể di chuyển cũng không được phá hủy do nhiệt độ cao của hồ quang điện hình thành khi chúng được mở ra và đóng lại một cách đáng tin cậy mà không cần hàn và nóng chảy khi bật do đoản mạch. Các biện pháp thảo luận ở trên cũng góp phần đáp ứng các yêu cầu này.

Tiếp xúc kim loại-gốm, là hỗn hợp của bột đồng nghiền với vonfram hoặc molypden và bạc với vonfram.

Một hợp chất như vậy đồng thời sở hữu dẫn điện tốt do sử dụng đồng hoặc bạc và điểm nóng chảy cao do sử dụng vonfram hoặc molypden.

Có một cách khác để loại bỏ mâu thuẫn hiện có, đó là các vật liệu có độ dẫn điện tốt (bạc, đồng, v.v.), theo quy luật, có điểm nóng chảy tương đối thấp và vật liệu chịu lửa (vonfram, molypden) có độ dẫn điện thấp. Đây là việc sử dụng một hệ thống tiếp điểm kép bao gồm các tiếp điểm vận hành và tiếp điểm hồ quang được kết nối song song.

Các tiếp điểm làm việc được làm bằng vật liệu có độ dẫn điện cao và các tiếp điểm hồ quang — được làm bằng vật liệu chống cháy. Ở chế độ bình thường, khi các tiếp điểm đóng, phần lớn dòng điện chạy qua các tiếp điểm làm việc.

Khi mạch bị mất điện, các tiếp điểm vận hành sẽ mở ra trước tiên, tiếp theo là các tiếp điểm hồ quang.Do đó, trên thực tế, mạch bị gián đoạn bởi các tiếp điểm hồ quang, mà ngay cả dòng điện ngắn mạch cũng không gây nguy hiểm lớn (đối với dòng điện ngắn mạch đáng kể, các thiết bị hồ quang đặc biệt được sử dụng thêm).

Khi bật mạch, các tiếp điểm hồ quang được đóng lại trước, sau đó là các tiếp điểm vận hành. Do đó, các tiếp điểm vận hành không thực sự ngắt hoặc đóng mạch hoàn toàn. Điều này giúp loại bỏ nguy cơ nóng chảy và hàn.

Để loại bỏ khả năng mở danh bạ tự phát từ nỗ lực điện động lực học khi dòng điện ngắn mạch chạy qua, các hệ thống tiếp điểm được thiết kế sao cho các lực điện động trong các điều kiện này cung cấp thêm áp suất tiếp điểm và ngăn chặn khả năng tan chảy và hàn các tiếp điểm tại thời điểm bật mạch ngắn mạch, chuyển mạch tăng tốc.

Để loại bỏ nguy cơ tác động đàn hồi đáng kể lên các bề mặt tiếp xúc, hãy sử dụng lực ép trước các tiếp điểm bằng lò xo đặc biệt... Trong trường hợp này, cả tốc độ chuyển mạch cao và loại bỏ các rung động có thể xảy ra đều được đảm bảo, vì lò xo được ép trước. được nén và sau khi chạm vào các tiếp điểm, lực đẩy bắt đầu tăng không phải từ 0 mà từ một giá trị xác định nhất định. mà còn cả điện trở nhiệt và điện động cần thiết trong chế độ ngắn mạch.

Các tiếp điểm ngắt có thể di chuyển cũng không được phá hủy do nhiệt độ cao của hồ quang điện hình thành khi chúng được mở ra và đóng lại một cách đáng tin cậy mà không cần hàn và nóng chảy khi bật do đoản mạch.Các biện pháp thảo luận ở trên cũng góp phần đáp ứng các yêu cầu này.

Các tiếp điểm làm bằng gốm kim loại, là hỗn hợp của bột đồng nghiền với vonfram hoặc với molypden và bạc với vonfram, đặc biệt có khả năng chống lại tác động phá hủy của hồ quang điện.

Một hợp chất như vậy vừa có tính dẫn điện tốt do sử dụng đồng hoặc bạc vừa có nhiệt độ nóng chảy cao do sử dụng vonfram hoặc molypden.

Thiết kế cơ bản của các tiếp điểm trong lắp đặt điện và thiết bị điện

Việc xây dựng các mối nối tiếp xúc cố định (cứng) không thể phá vỡ phải đảm bảo kẹp các bề mặt tiếp xúc một cách đáng tin cậy và điện trở tiếp xúc tối thiểu. Tốt hơn là kết nối các lốp xe bằng nhiều bu lông nhỏ hơn là bằng một bu lông lớn, vì điều này mang lại nhiều điểm tiếp xúc hơn. Khi nối lốp xe, điện trở tiếp xúc thấp hơn so với khi sử dụng bu lông, khi đó cần khoan lỗ trên lốp xe. Chất lượng cao của kết nối tiếp xúc được đảm bảo bằng cách hàn các thanh cái.

Các tiếp điểm ngắt có thể di chuyển được — một yếu tố cơ bản của thiết bị chuyển mạch... Ngoài các yêu cầu chung đối với tất cả các tiếp điểm, chúng phải có khả năng chống hồ quang, khả năng bật và tắt mạch một cách đáng tin cậy trong trường hợp đoản mạch, cũng như chịu được một số hoạt động chuyển đổi và tắt máy nhất định mà không bị hư hỏng cơ học.

Tiếp điểm đơn giản nhất của loại này là tiếp điểm cắt phẳng. Khi ăn khớp, lưỡi di động sẽ đi vào giữa các hàm cố định có lò xo. Nhược điểm của tiếp xúc phẳng như vậy là sự tiếp xúc của các bề mặt tiếp xúc xảy ra tại một số điểm do sự không đều của các bề mặt này.

Để có được tiếp điểm tuyến tính, các phần nhô ra hình bán trụ được dập trên các dải dao và để tăng áp suất, các dải được nén bằng kẹp thép có lò xo... Các tiếp điểm ngắt thường được sử dụng nhất trong các bộ ngắt mạch và bộ ngắt mạch.

Phần tiếp xúc của tiếp điểm ngón tay tự điều chỉnh được chế tạo ở dạng ngón tay, trong tấm - ở dạng tấm, cuối cùng - ở dạng đỉnh phẳng, ở ổ cắm - ở dạng lamellas ( phân đoạn), trong bàn chải — ở dạng bàn chải bằng các tấm đồng hoặc đồng mỏng, đàn hồi.

Các bộ phận (bộ phận) tiếp điểm cụ thể trong một số thiết kế có thể thay đổi, trong giới hạn hạn chế, vị trí của chúng so với các tiếp điểm cố định. Các kết nối mang dòng linh hoạt được cung cấp cho kết nối điện đáng tin cậy của chúng.

Độ ổn định của các tiếp điểm ngắt và lực nén cần thiết thường đạt được nhờ lò xo lá hoặc lò xo cuộn.

Các tiếp điểm và tiếp điểm ngón tay được sử dụng trong các thiết bị có điện áp trên 1000 V đối với các dòng điện khác nhau làm tiếp điểm vận hành và hồ quang, còn tiếp điểm phẳng được sử dụng làm tiếp điểm vận hành. Các tiếp điểm cuối được sử dụng cho điện áp 110 kV trở lên, với dòng điện không vượt quá 1 — 1,5 kA làm tiếp điểm vận hành và hồ quang. Các tiếp điểm của bàn chải được sử dụng trong các thiết bị có điện áp khác nhau và dòng điện đáng kể, nhưng chỉ là các tiếp điểm làm việc, vì hồ quang điện có thể làm hỏng các bàn chải tương đối mỏng.