Електричні апарати. (Лекция 7)

1.

Електричні апарати
Курс лекцій – 38 годин
Лабораторні роботи – 38 годин
Курсовий проект – 94,5 години
Залік – 14 годин
Лектор – Мрачковський Анатолій Миколайович, кандидат
технічних наук, доцент кафедри електричних машин та
експлуатації електрообладнання, кімн.1, корп.8, тел.209-86-80

2.

Лекція 3
Електричні контакти
1.
2.
3.
4.
Фізичні явища в електричному контакті
Перехідний опір контакту
Основні конструкції контактів
Параметри контактних конструкцій

3.

1. Фізичні явища в електричному контакті
Електричні апарати складаються з окремих деталей
(провідників), електрично з'єднаних між собою.
Дотик частин, які забезпечують безперервність
електричного
кола,
називаються
електричним
контактом;
Деталь, яка дотикається до іншої деталі при
утворенні
електричного
контакту,
називається
контакт-деталлю;
Утворення та існування електричного контакту –
електричним контактуванням.

4.

Контакти електричних апаратів
Контакт
електромеханічного
комутаційного
апарата – струмопровідні частини, призначені для
встановлення безперервності електричного кола, коли
вони стискаються.
Рухомий контакт
Контактні
пружини
Шарнірний
контакт
Рублячий ковзний
контакт
Нерухомий
контакт

5.

Головний контакт, контакт керування
та допоміжний контакт
Головний контакт – контакт, який входить до головного
кола електромеханічного комутаційного апарата та
призначений, у замкненому положенні проводити струм
головного кола.
Контакт керування – контакт, який входить до кола
керування електромеханічного комутаційного апарата та
механічно приводиться у дію цим апаратом.
Допоміжний контакт – контакт, який входить до
допоміжного
кола
керування
електромеханічного
комутаційного апарата та механічно приводиться у дію цим
апаратом.

6.

Головний контакт, контакт керування
та допоміжний контакт
7
ЗКК
ВКК
6
5
1
9
ДК
4
ГК
L (L1)
N (L2)
РЕ
3
2
8

7.

Головний та дугогасний контакти
Дугогасний контакт – контакт, призначений для того, щоб
на ньому встановлювалася дуга
ГК
дугогасна камера
ДК
ДК
ГК
ДК
ГК

8.

а)
гнучтке
контактне з’єднання
роликовий
контакт
жорстке
контактнез’єднання
рухомий
контакт
нерухомий
контакт
стиковий
контакт
рухомий
контакт
Рухомий та нерухомий контакти
жорсткі та гнучкі контактні з’єднання
г)
рухомий контакт
в)
б)
д)
е)

9.

Контактні поверхні завжди мають деяку шороховатість і
завжди покриті плівками, які утворюються під дією повітря,
озону, азоту та інших хімічних реагентів.
Плівки
мають товщину до
5
ρ = 10 Ом·см.
6
см і питомий опір
10
Ця плівка може бути продавлена силою пружини, або
пробита під впливом різниці електричних потенціалів. В місці
пробою може утворитися металевий перешийок, який
проводить електричний струм.
Явище пробою плівки при деякому значенні напруги
називається фрітингом. Воно визначається тим, що при
деякому значенні напруги, яка залежить від виду і товщини
плівки, опір її різко падає.

10.

За формою контактування розрізняють три види контактів:
а) Точковий контакт – електричний контакт, при якому
дотик робочих поверхонь контакт-деталей відбувається в
точці (контактування відбувається лише в одній точці,
сфера - сфера, сфера - площина, конус - площина та iн.).
б) Лінійний контакт – електричний контакт, при якому
дотик робочих поверхонь контакт-деталей відбувається по
лінії (цилiндр - цiлiндр, цилiндр-площина, конус - площина та
iн.).
в) Поверхневий контакт – електричний контакт, при якому
дотик робочих поверхонь контакт-деталей відбувається по
поверхні.

11.

а)
б)
в)
Типи контактiв, умови та фiзична картина
контактування

12.

2. Перехідний опір контакту
В мiсцi переходу струму з однiєї деталi в iншу має мiсце вiдносно
великий опiр, який називаєтьсся перехiдним опором контактiв.
Перехiдний опiр контактiв Rп визначається опором звужених
дiлянок, по яких проходить струм до площадки контактування, i
наближено визначається наступною формулою:
Rп = / P n ,
де: - стала, яка залежить вiд матерiалу, форми і стану контактiв
( Cu = 0.001; Ag = 0.0005; Al = 0.0016), Р - сила тиску на
контакт-деталь, n - показник, який характеризує кiлькiсть точок
контактування (n = 0.5 - для одноточкового контакту; n = 0.7...0.8 для лiнiйного контакту; n = 1 - для площинного контакту).

13.

Залежність перехідного опору
від контактного натиску
При тому самому натиску перехідний опір того самого
контакту при кожному замиканні може бути різним і
відрізнятися в досить широких межах.
Пояснюється це тим, що число й розмір площадок
контактування при кожному замиканні можуть бути
різними.

14.

Залежність перехідного опору від температури
Перехідний опір контакту є опір металу провідника, тому
він повинен в тій же мірі залежати від температури. Однак зі
збільшенням температури міняється структура виступів і
площадок дотику за рахунок зміни питомого опору зминання.
З ростом температури перехідний опір спочатку росте,
потім при деякій температурі (для міді й срібла при 200 —300
°С) відбувається різке зниження механічних властивостей
матеріалу. При тім же натисканні збільшується площадка
контактування, перехідний опір різко падає.
Потім опір знову зростає лінійно із ростом температури і
при температурі плавлення матеріалу, контакти зварюються,
а перехідний опір різко падає.

15.

Залежність перехідного опору від стану контактної
поверхні
Шліфування поверхонь не зменшує, а, навпаки, збільшує
перехідний опір у порівнянні з обробкою напильником. При шліфуванні
горбки на поверхні стають більше пологими й зминання їх
ускладнюється.
Перехідний опір надзвичайно чутливий до окислювання поверхні
через те, що оксиди багатьох металів (зокрема, міді) є поганими
провідниками струму. У мідних відкритих контактів внаслідок
їхнього окислювання із часом перехідний опір може зрости в тисячі
разів.
Підвищення температури прискорює ріст поверхневих плівок і
скорочує проміжок часу, що приводить до виходу контактів з ладу.
Підвищення контактного натиску, навпаки, утрудняє проникнення
оксидних плівок до площадок контактування, підвищуючи тим самим
термін служби контактів

16.

Електричний контакт. Контактний опір
F1
3
1
2
F1
F2 > F1
лінії струму
F2 > F1
а)
Причини виникнення
контактного опору
1. Звуження ліній струму
2. Наявність плівок на
поверхнях контактів
б)
Залежність контактного
опору від натиску
F = 4000 N R = 11 µ
F = 10 mN R = ~1

17.

3. Основні конструкції контактів
Термінал – це струмопровідна частина пристрою,
електричного кола або електричної мережі, що забезпечує
приєднання цього пристрою, електричного кола або
електричної мережі до одного або декількох зовнішніх
провідників.
Термінал (аксесуара) – це частина аксесуара, до якої
приєднується провідник і яка забезпечує багаторазове
приєднання .
Вивід – це частина аксесуара
(апарата), до якої провідник
надовго приєднується .

18.

Термінали електричних апаратів
Нарізні термінали
Гвинтові термінали забезпечують надійне приєднання
зовнішніх
провідників
тільки
за
наявності
так
званих
протирозширювальних пристроїв, які запобігають розпушуванню
багатожильних або вислизуванню одножильних провідників при їх
приєднанні до апарата.
2
1
3
4
5
6

19.

Термінали електричних апаратів
Гвинтові термінали з арочними шайбами:
1 – вивід; 2 – арочна шайба; 3 – гвинт; 4 – протирозширювальний
пристрій (бокові ізоляційні перегородки між полюсами)
4
3
2
1

20.

Термінали електричних апаратів
Болтові термінали
з приєднаними круглими провідниками:
1 – вивід; 2 – болт; 3 – круглий зовнішній провідник, що
приєднується до апарата; 4 – гайка; 5 – протирозширювальні
пристрої

21.

Термінали електричних апаратів
Стовпчикові термінали широко застосовуються як у різного
роду аксесуарах електропроводок, так і в потужних комутаційних
апаратах, розрахованих на проведення великих струмів. Затискні
пристрої таких терміналів мають отвори різних форм, у які
вставляються зовнішні провідники і де вони затискаються під тілом
гвинта.
2
2
3
1
1
5
3
4
4
1
2
3
5
4

22.

Термінали електричних апаратів
Ковпачкові термінали доцільно застосовувати у тих
випадках, коли до пристрою доводиться часто приєднувати та
від’єднувати зовнішні провідники, наприклад у вимірювальних
приладах.

23.

Термінали електричних апаратів
Сідлові термінали застосовуються в різних апаратах з
відносно великим номінативним струмом. Притиснення зовнішнього
провідника до виводу у такому терміналі здійснюється за допомогою
сідлоподібної перемички двома болтами або двома гвинтами

24.

Термінали електричних апаратів
Пелюстковий термінал – це нарізний термінал, що забезпечує
приєднання шин або кабельних наконечників до пласких виводів апарата
за допомогою гвинтів або прогоничів з гайками. Конструкції деяких
апаратів допускають приєднання до одного виводу двох кабельних
наконечників

25.

Термінали електричних апаратів
Спеціальні нарізні термінали подвійного приєднання, до яких
приєднуються провідники різного поперечного перетину, а також
спеціальні гребінчасті монтажні шини з штировими та вилкоподібними
виводами.

26.

Термінали електричних апаратів
Безнарізні термінали застосовуються, зокрема, в відмикачах
як промислового, так і побутового й аналогічного застосування. В
сучасних відмикачах середньої напруги ці термінали мають
розеткоподібну конструкцію з циліндричними притискними пружинами.
1
2
3
4

27.

Термінали електричних апаратів
Безнарізні вхідні термінали в конструкціях деяких
відмикачів побутового й аналогічного застосування. Затискні
пристрої можуть монтуватися безпосередньо на апараті для
приєднання до головних мідних шин, або в ізольованій панелі.

28.

Термінали електричних апаратів
Безнарізні термінали
в конструкції втичного відмикача

29.

Термінали електричних апаратів
Безнарізні термінали:
а – термінал з непрямим натисненням – провідник
затискається між виводом та обоймою;
б – термінал з прямим натисненням– провідник
затискається між виводом та пружиною;
в – термінал з елементом керування

30.

Термінали електричних апаратів
В деяких аксесуарах застосовуються спеціальні пристрої, які
дозволяють приєднувати ізольовані провідники без попередньої
зачистки ізоляції – з’єднувальні пристрої з прошивкою ізоляції або
пірсингові з’єднувальні пристрої.

31.

4. Параметри контактних конструкцій
Зазор контактів являє собою найкоротшу відстань між
розімкнутими робочими поверхнями рухомої й нерухомої
контакт-деталей. Зазор контактів звичайно вибирається з
умови гасіння малих струмів.
При роботі контакти зношуються. Щоб забезпечити
надійне їх з'єднання на тривалий строк, кінематика
апарата виконується таким чином, що контакти
стикаються раніше, ніж рухома система (система
переміщення рухомих контакт-деталей) доходить до упору.

32.

Якщо при замкнутому положенні рухомої системи
забрати нерухому, то рухомий контакт зміститься на
деяку відстань, яка названа провалом.
Провал визначає запас на зношування контактів при
заданому числі спрацьовувань. За інших рівних умов
більший провал забезпечує більше високу зносостійкість,
тобто більший термін служби. Але більший провал, як
правило, вимагає й потужної магнітної системи.

33.

Контактний натиск — сила, що стискає контакти в
місці їх дотику. Розрізняють початкове натискання Pо у
момент початку замикання контакт-деталей, коли провал
дорівнює нулю, і кінцеве натискання Рк при повному
провалі:
P0 c l1 ;
P P
k
0
c l 2 ;
де: с — жорсткість контактної пружини;
Δl1, — початковий натиск пружини;
Δl2 — додатковий натиск пружини при виборі провалу.

34.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ
Уважні і змучені
студенти )))
+38067 209 86 80
[email protected]