Электрический контакт — это компонент электрической цепи, который находится в электрических переключателях , реле , разъемах и автоматических выключателях . [1] Каждый контакт представляет собой кусок электропроводящего материала, как правило, металла . Когда пара контактов соприкасается, они могут пропускать электрический ток с определенным контактным сопротивлением , зависящим от структуры поверхности, химии поверхности и времени контакта; [2] когда пара разделена изолирующим зазором, то пара не пропускает ток . Когда контакты соприкасаются, переключатель замыкается ; когда контакты разъединены, переключатель разомкнут . Зазор должен быть изолирующей средой, такой как воздух, вакуум, масло, SF6 . Контакты могут управляться людьми в кнопках и переключателях , механическим давлением в датчиках или кулачках машин и электромеханически в реле. Поверхности, где соприкасаются контакты, обычно состоят из металлов, таких как сплавы серебра или золота [3] [ 4 ], которые обладают высокой электропроводностью , износостойкостью, стойкостью к окислению и другими свойствами. [5]
Контакты могут быть изготовлены из самых разных материалов. Типичные материалы включают: [5]
Контакты оцениваются по допустимой нагрузке по току в закрытом состоянии, отключающей способности при открытии (из-за дуги) и номинальному напряжению. Номинальное напряжение открытия может быть номинальным напряжением переменного тока, номинальным напряжением постоянного тока или обоими. [ необходима цитата ]
Когда контакты реле размыкаются, чтобы прервать высокий ток с индуктивной нагрузкой , возникает скачок напряжения , который зажигает дугу на контактах. Если напряжение достаточно высокое, дуга может зажечься даже без индуктивной нагрузки. Независимо от того, как образуется дуга, она будет сохраняться до тех пор, пока ток через дугу не упадет до точки, слишком низкой, чтобы поддерживать ее. Дуга повреждает электрические контакты, а устойчивая дуга может помешать разомкнутым контактам отключать питание от контролируемой системы. [7]
В системах переменного тока , где ток проходит через ноль дважды за каждый цикл, все дуги, кроме самых энергичных, гаснут при пересечении нуля. Проблема более серьезна с постоянным током , где такие пересечения нуля не происходят. Вот почему контакты, рассчитанные на одно напряжение для переключения переменного тока, часто имеют более низкое номинальное напряжение для постоянного тока. [8]
Рагнар Хольм внес большой вклад в теорию электрических контактов и их применение. [9]
Макроскопически гладкие и чистые поверхности микроскопически шероховаты и на воздухе загрязнены оксидами, адсорбированными парами воды и атмосферными загрязнителями. Когда два металлических электрических контакта соприкасаются, фактическая площадь контакта металл-металл мала по сравнению с общей площадью контакта-контакт, физически соприкасающейся. В теории электрических контактов относительно небольшая область, где электрический ток течет между двумя контактами, называется a-пятном, где «a» означает неровность . Если небольшое a-пятно рассматривать как круглую область, а удельное сопротивление металла однородно, то ток и напряжение в металлическом проводнике имеют сферическую симметрию, и простой расчет может связать размер a-пятна с сопротивлением интерфейса электрического контакта. Если между электрическими контактами есть контакт металл-металл, то электрическое контактное сопротивление , или ECR (в отличие от объемного сопротивления контактного металла), в основном обусловлено сужением тока через очень малую область, a-пятно. Для контактных пятен с радиусом, меньшим, чем средняя длина свободного пробега электронов , происходит баллистическая проводимость электронов, что приводит к явлению, известному также как сопротивление Шарвина . [10] Контактная сила или давление увеличивают размер a-пятна, что уменьшает сопротивление сужения и электрическое контактное сопротивление. [11] Когда размер контактирующих неровностей становится больше, чем средняя длина свободного пробега электронов, контакты типа Холма становятся доминирующим транспортным механизмом, что приводит к относительно низкому контактному сопротивлению. [2]
Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница Ассоциация производителей реле и переключателей определяют 23 различных формы электрических контактов, используемых в реле и переключателях. [12]
Нормально закрытый (Контактная пара NC (нормально замкнутая) замкнута (находится в проводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии.
Нормально открытый (НО ) контактная пара разомкнута (находится в непроводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии.[ необходима цитата ]
Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница Ассоциация производителей реле и переключателей определяют 23 различные формы электрических контактов, встречающиеся в реле и переключателях. [13] Особенно распространены следующие формы контактов:
Контакты формы A («замыкающие контакты») являются нормально разомкнутыми контактами. Контакты разомкнуты, когда возбуждающая сила (магнит или соленоид реле) отсутствует . Когда возбуждающая сила присутствует, контакт замыкается. Альтернативное обозначение для формы A — SPST-NO . [12]
Контакты формы B («размыкающие контакты») являются нормально замкнутыми контактами. Их работа логически инвертирована по сравнению с формой A. Альтернативное обозначение для формы B — SPST-NC . [12]
Контакты формы C («переключающие» или «передающие» контакты) состоят из нормально замкнутой пары контактов и нормально разомкнутой пары контактов, которые управляются одним и тем же устройством; между контактами каждой пары имеется общее электрическое соединение, что приводит к появлению только трех соединительных клемм. Эти клеммы обычно обозначаются как нормально разомкнутые , общие и нормально замкнутые ( NO-C-NC ). Альтернативное обозначение для формы C — SPDT . [12]
Эти контакты довольно часто встречаются в электрических переключателях и реле, поскольку общий контактный элемент обеспечивает механически экономичный метод обеспечения большего количества контактов. [12]
Контакты формы D (контакты «непрерывного переноса») отличаются от формы C только в одном отношении — порядке замыкания-размыкания во время перехода. В то время как форма C гарантирует, что на короткое время оба соединения будут открыты, форма D гарантирует, что на короткое время все три клеммы будут подключены. Это относительно необычная конфигурация. [12]
Форма E представляет собой комбинацию форм D и B.
Контакты формы K (центрально-выключенные) отличаются от формы C тем, что существует центрально-выключенное или нормально-разомкнутое положение, в котором не выполняется ни одно соединение. Переключатели SPDT с центрально-выключенным положением являются обычным явлением, но реле с такой конфигурацией встречаются относительно редко. [12]
Контакты формы X или двойные контакты эквивалентны двум контактам формы A , соединенным последовательно, механически связанным и управляемым одним приводом, и могут также быть описаны как контакты SPST-NO . Они обычно встречаются в контакторах и тумблерах, предназначенных для работы с индуктивными нагрузками большой мощности. [12]
Контакты формы Y или двойного разрыва эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы B , механически связанным и управляемым одним приводом, и также могут быть описаны как контакты SPST-NC . [12]
Контакты формы Z или двойные замыкающие и размыкающие контакты сопоставимы с контактами формы C , но они почти всегда имеют четыре внешних соединения, два для нормально открытого пути и два для нормально закрытого пути. Как и в случае с формами X и Y , оба пути тока включают два контакта последовательно, механически связанных и управляемых одним приводом. Опять же, это также описывается как контакт SPDT . [12]
Если переключатель содержит как нормально разомкнутые (НО), так и нормально замкнутые (НЗ) контакты, порядок, в котором они замыкаются и размыкаются, может иметь значение. В большинстве случаев правилом является разрыв перед замыканием или BBM ; то есть контакты NO и NC никогда не замыкаются одновременно во время перехода между состояниями. Это не всегда так, контакты формы C следуют этому правилу, в то время как в остальном эквивалентные контакты формы D следуют противоположному правилу, замыкание перед размыканием. Менее распространенная конфигурация, когда контакты NO и NC одновременно замыкаются во время перехода, — это замыкание перед размыканием или MBB . [ необходима цитата ]
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )