Электрический контакт – это компонент электрической цепи , встречающийся в электрических переключателях , реле , разъемах и автоматических выключателях . [1] Каждый контакт представляет собой кусок электропроводящего материала, обычно металла . Когда пара контактов соприкасается, они могут пропускать электрический ток с определенным контактным сопротивлением , зависящим от структуры поверхности, химического состава поверхности и времени контакта; [2] когда пара разделена изолирующим зазором , то по паре не проходит ток . Когда контакты соприкасаются, переключатель замыкается ; когда контакты разделены, переключатель разомкнут . Зазор должен представлять собой изолирующую среду, например, воздух, вакуум, масло , элегаз . Контакты могут управляться людьми с помощью кнопок и переключателей , посредством механического давления в датчиках или кулачках машины, а также электромеханически в реле. Поверхности соприкосновения контактов обычно состоят из таких металлов, 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 рассчитаны на допустимую токовую нагрузку в закрытом состоянии, отключающую способность при размыкании (из-за искрения) и номинальное напряжение. Номинальное напряжение открытия может быть номинальным напряжением переменного тока, номинальным напряжением постоянного тока или обоими. [ нужна цитата ]
Когда контакты реле размыкаются для прерывания сильного тока индуктивной нагрузкой , возникает всплеск напряжения , вызывающий возникновение дуги на контактах. Если напряжение достаточно высокое, дуга может возникнуть даже без индуктивной нагрузки. Независимо от того, как формируется дуга, она будет сохраняться до тех пор, пока ток через дугу не упадет до уровня, слишком низкого для ее поддержания. Возникновение дуги повреждает электрические контакты, а продолжительная дуга может помешать разомкнутым контактам отключить питание управляемой системы. [7]
В системах переменного тока , где ток проходит через ноль дважды за каждый цикл, все дуги, кроме самых энергичных, гаснут при переходе через ноль. Проблема более серьезна с постоянным током , где таких пересечений нуля не происходит. Вот почему контакты, рассчитанные на одно напряжение для переключения переменного тока, часто имеют более низкое номинальное напряжение для постоянного тока. [8]
Рагнар Холм внес большой вклад в теорию и применение электрического контакта. [9]
Макроскопически гладкие и чистые поверхности микроскопически шероховаты и на воздухе загрязнены оксидами, адсорбированными водяными парами и атмосферными примесями. Когда два металлических электрических контакта соприкасаются, фактическая площадь контакта металл-металл мала по сравнению с общей площадью контакта-к-контакту, физически соприкасающейся. В теории электрического контакта относительно небольшая область, где электрический ток течет между двумя контактами, называется а-пятном, где «а» означает неровность . Если маленькое пятно А 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 пятна А с сопротивлением электрический контактный интерфейс. Если между электрическими контактами существует контакт металл-металл, то электрическое контактное сопротивление или ECR (в отличие от объемного сопротивления металла контакта) в основном возникает из-за сужения тока через очень небольшую область, а- место. Для пятен контакта с радиусами меньшими, чем длина свободного пробега электронов , возникает баллистическая проводимость электронов, что приводит к явлению, известному также как сопротивление Шарвина . [10] Контактная сила или давление увеличивают размер А-пятна, что уменьшает сопротивление сужения и электрическое сопротивление контакта. [11] Когда размер контактных неровностей становится больше, чем 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 различные формы электрического контакта, встречающиеся в реле и переключателях. [12]
Нормально закрытый (NC ) контактная пара замкнута (в проводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии.
Нормально открытый (NO ) контактная пара разомкнута (в непроводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии.[ нужна цитата ]
Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница, Ассоциация производителей реле и переключателей, определяют 23 различные формы электрических контактов, встречающихся в реле и переключателях. [13] Особенно распространены следующие контактные формы:
Контакты формы А («замыкающие контакты») являются нормально разомкнутыми контактами. Контакты разомкнуты, когда отсутствует возбуждающая сила (магнит или соленоид реле ) . При наличии возбуждающей силы контакт замыкается. Альтернативное обозначение формы A — SPST-NO . [12]
Контакты формы B («размыкающие контакты») являются нормально замкнутыми контактами. Его работа логически инвертирована по сравнению с формой A. Альтернативное обозначение формы B — SPST-NC . [12]
Контакты формы C («переключающие» или «переключающие» контакты) состоят из пары нормально замкнутых контактов и пары нормально разомкнутых контактов, которые управляются одним и тем же устройством; Между контактами каждой пары имеется общее электрическое соединение, в результате чего имеется только три соединительных клеммы. Эти клеммы обычно маркируются как нормально открытые , общие и нормально закрытые ( NO-C-NC ). Альтернативное обозначение 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 передачи непрерывности») отличаются от формы C только в одном отношении — порядке включения при переходе. Если 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 редкая конфигурация. [12]
Форма E представляет собой комбинацию форм D и B.
Контакты формы K (центрально-смещенные) отличаются от формы C тем, что имеется центрально-смещенное или нормально разомкнутое положение, при котором ни одно соединение не выполняется. Тумблеры SPDT с центральным положением «выключено» распространены, но реле с такой конфигурацией встречаются относительно редко. [12]
Контакты формы X или двойного замыкания эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы A , механически соединенным и управляемым одним исполнительным механизмом, а также могут 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 контакты с двойным разрывом эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы B , механически соединенным и управляемым одним исполнительным механизмом, а также могут быть описаны как контакты SPST-NC . [12]
Контакты формы Z или двойного замыкания с двойным разрывом сравнимы 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 последовательно соединенных контакта, механически связанных и управляемых одним исполнительным механизмом. Опять же, это также называется контактом SPDT . [12]
Если переключатель содержит как нормально разомкнутые (НО), так и нормально закрытые (НЗ) контакты, порядок их замыкания и размыкания может иметь важное значение. В большинстве случаев действует правило «прежде чем сделать» 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 эквивалентные контакты формы D следуют противоположному правилу: замыкание до разрыва. Менее распространенная конфигурация, когда НО и НЗ контакты одновременно замыкаются во время перехода, — замыкание перед размыканием или MBB . [ нужна цитата ]
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )