4.3. Контактные устройства реле и контакторов

Контакты являются исполнительным элементом электрических цепей. С их помощью осуществляется соединение двух или нескольких проводников.

К контактным устройствам предъявляются следующие требования: надежность электрического соединения, механическая прочность, долговечность, стойкость к влиянию внешней среды, нагрев не выше допустимого предела, устойчивость к электродинамическим и термическим действиям токов короткого замыкания, отсутствие дребезга.

По форме поверхностей соприкосновения (рис. 4.4, а, б, в) контакты различают:

а) точечные контакты имеют малое переходное сопротивление и работают в цепях до 1 А;

б) линейные контакты имеют среднее сопротивление и работают в цепях с током до сотен ампер;

в) плоскостные контакты имеют большое сопротивление, но большую массу и развитую поверхность охлаждения. Работают в цепях с током свыше 1000 А.

Рис. 4.4. Виды контактных соединений

Ртутные контакты поворотного типа используются в специальных слаботочных цепях (рис. 4.4, г).

Различают четыре режима работы контактов:

1) Разомкнутое состояние – самое благоприятное. Требуется лишь обеспечить зазор, исключающий пробой напряжения.

2) При замыкании контактов происходит упругий удар. При этом возможно многократное отскакивание (дребезг) контактов с разрывом электрической цепи, что может привести к обгоранию контактов и даже их свариванию. Для устранения дребезга контакты делают подпружиненными.

Даже при тщательной шлифовке поверхность контактов имеет неровности, бугорки. Поэтому при замыкании контакты вначале касаются друг друга выступающими неровностями, затем под усилием сжатия бугорки сминаются образуя контактные площадки. Их суммарная площадь зависит от материала, качества обработки контактных

поверхностей и усилия сжатия. Вокруг площадок смятия – области с повышенным переходным сопротивлением. Здесь главным образом и возникают потери мощности, нагревающие контакты.

3) Замкнутое состояние – не слишком напряженное.



Достаточно лишь обеспечить необходимое давление прижатия контактов, с целью уменьшения переходного сопротивления, и достаточную массу и развитую поверхность охлаждения, исключающих перегрев контактов выше допустимой температуры.

4) Размыкание контактов при прохождении по ним тока – самый тяжелый режим. С ослаблением сжатия контактов переходное сопротивление их возрастает, растет температура в точках касания, происходит расплавление контактов с образованием мостика из жидкого металла, который затем разрывается с образованием искры или дуги. При дуговом разряде происходит разрушение (оплавление) контактов. Простейший способ гашения дуги постоянного тока – увеличение ее длины путем быстрого разведения контактов. В сильноточных цепях путем растягивания дуги электродинамическими силами, возникающими от взаимодействия тока дуги с магнитным полем. Дуга как бы выдувается из контактного промежутка, растягивается и рвется. Этот способ называется магнитным дутьем. Магнитное поле создается катушкой, включенной последовательно с контактами.

В цепях переменного тока дуга гаснет сама при переходе тока через ноль и зажигается вновь при увеличении напряжения. Чтобы воспрепятствовать повторному зажиганию дуги, ее разбивают на короткие дуги, включенные последовательно с помощью деионизационной решетки. Их суммарное сопротивление больше, чем одной длинной дуги за счет околокатодных падений напряжения.

В низковольтных цепях, напряжение и мощность которых недостаточны для возникновения дуги (напряжение ниже 300 В), при наличии в них индуктивности возможно возникновения искрения. В момент размыкания цепи, содержащей индуктивность, ЭДС самоиндукции, наводимая при исчезновении тока:

,

может значительно превышать напряжение зажигания даже при напряжении сети в несколько вольт.

Нужно понизить скорость исчезновения тока . С этой целью применяется шунтирование контактов емкостью с последовательно включенным сопротивлением (рис. 4.5, б) либо шунтирование индуктивной нагрузки (рис. 4.5, а).

Рис. 4.5. Схемы искрогашения

На постоянном токе индуктивность можно шунтировать диодом (рис. 4.5, в).