Contactos en instalaciones eléctricas y aparatos eléctricos.

Los puntos de conexión de los elementos individuales que componen cualquier circuito eléctrico se denominan contactos eléctricos.

Contacto eléctrico: conexión de cables que permiten el transporte de una corriente eléctrica. La formación de contacto de los conductores de corriente se denominan cuerpos de contacto o contactos positivos y negativos, según el polo de la fuente de corriente al que están conectados.

La palabra "contacto" significa "tocar", "tocar". En un sistema eléctrico que combina varios dispositivos, máquinas, líneas, etc., se utilizan una gran cantidad de contactos para conectarlos. La fiabilidad del equipo y el funcionamiento del sistema depende en gran medida de la calidad de las conexiones de contacto.

Clasificación de los contactos eléctricos.

Los contactos eléctricos son fijos y móviles. Contactos fijos: todo tipo de desmontables e integrales, diseñados para la conexión a largo plazo de cables. Los contactos desmontables se hacen mediante abrazaderas, pernos, tornillos, etc., integrales, mediante soldadura, soldadura o remaches.Los contactos móviles se dividen en interrumpidos (contactos de relés, pulsadores, interruptores, contactores, etc.) y deslizantes (contactos entre el colector y las escobillas, contactos de interruptores, potenciómetros, etc.).

El tipo más simple de contacto eléctrico es un par de contactos. Un tipo difícil de contacto es, por ejemplo, un contacto que forma un cierre de doble circuito en paralelo o un cierre de doble serie (este último se denomina acoplamiento). El contacto que cambia el circuito cuando se acciona el dispositivo se llama inversor. Un contacto de conmutación que interrumpe el circuito en el momento de la conmutación se denomina contacto de conmutación y el que no interrumpe el circuito en el momento de la conmutación se denomina contacto transitorio.

Dependiendo de la forma, los contactos eléctricos se dividen en:

• punto (superior - plano, esfera - plano, esfera - esfera), que se utilizan comúnmente en dispositivos sensibles y relés que conmutan cargas menores;

• lineal — ocurren en contactos en forma de cuerpos cilíndricos y en contactos de cepillo;

• planar — en equipos de conmutación de alta corriente.

Por lo general, los contactos están unidos a resortes planos, los llamados contacto (hecho de alpaca, bronces de fósforo y berilio y, con menos frecuencia, acero), que están sujetos a altos requisitos en cuanto a la constancia de sus propiedades mecánicas a lo largo de toda la vida útil del dispositivo, a menudo calculada en decenas y más de un millón de ciclos. Un conjunto de resortes, hechos en forma de un bloque separado, que se conectan simultáneamente, forman un grupo de contacto (o paquete).

Características de rendimiento de las conexiones de contacto eléctrico.

El contacto de los contactos no ocurre en toda la superficie, sino solo en puntos individuales debido a la rugosidad de la superficie de contacto con cualquier precisión de su procesamiento. Casi independientemente del tipo de contactos, el contacto de los elementos de contacto siempre tiene lugar en áreas pequeñas.

Esto se explica por el hecho de que la superficie de los elementos de contacto no puede ser perfectamente plana. Por lo tanto, en la práctica, cuando las superficies de contacto se acercan, primero entran en contacto con varias puntas (puntos) que sobresalen y luego, pero con una presión creciente, se produce una deformación del material de contacto y estos puntos se convierten en pequeños parques infantiles.

Las líneas de corriente eléctrica que pasan de un contacto a otro son atraídas por estos puntos de contacto. Por lo tanto, el contacto introduce cierta resistencia de contacto adicional Rk en el circuito conectado por él.

Si la superficie de contacto se cubre con una película, R aumenta. Sin embargo, películas muy delgadas (hasta 50 A) no afectan la resistencia de contacto debido al efecto túnel. Las películas más gruesas pueden romperse bajo la fuerza de contacto o el estrés aplicado.

La falla eléctrica de las películas de contacto se llama fritación. Si las películas no se destruyen, entonces Rk está determinado principalmente por la resistencia de las películas. Inmediatamente después de pelar un contacto, así como con suficiente fuerza de contacto y voltaje en el circuito de contacto, su resistencia está determinada principalmente por la resistencia de las zonas de contracción.

Cuanto mayor sea la fuerza aplicada a los contactos y más suave sea su material, mayor será el área total de contacto de las superficies de contacto y, en consecuencia, menos activas. resistencia eléctrica en la unión (en la zona de la capa de transición entre las superficies de contacto). Esta resistencia activa se llama resistencia transitoria.

Resistencia transitoria: uno de los principales parámetros de la calidad de los contactos eléctricos, ya que caracteriza la cantidad de energía absorbida en el compuesto de contacto, que se convierte en calor y calienta el contacto. La resistencia de contacto puede verse fuertemente influenciada por la forma en que se tratan las superficies de contacto y su estado. Por ejemplo, una película de óxido que se forma rápidamente en los contactos de aluminio puede aumentar significativamente la resistencia de contacto.

Cuando la corriente pasa a través de los contactos, estos se calientan y la temperatura más alta se observa en la superficie de contacto debido a la presencia de resistencia de transición. Como resultado del calentamiento por contacto, la resistencia del material de contacto y, en consecuencia, la resistencia de la transición.

Además, un aumento de la temperatura de contacto favorece la formación de óxidos en su superficie, lo que aumenta aún más significativamente la resistencia transitoria. Y aunque con un aumento de la temperatura, el material de contacto puede ablandarse un poco, lo que está asociado con un aumento en la superficie de contacto, en general, este proceso puede conducir a la destrucción de los contactos o su soldadura. Este último, por ejemplo, es muy peligroso para los contactos abiertos, porque como resultado, el dispositivo con estos contactos no podrá apagar el circuito. Por lo tanto, para diferentes tipos de contactos, se determina una temperatura máxima permisible con una corriente larga que fluye a través de ellos.

Para reducir el calentamiento, es posible aumentar la masa del metal de los contactos y su superficie enfriada, lo que mejorará la disipación del calor. Para reducir la resistencia de contacto, es necesario aumentar la presión de contacto, elegir el material adecuado y el tipo de contactos.

Por ejemplo, se recomienda que los contactos abiertos destinados a uso externo estén hechos de materiales que sean ligeramente oxidables o que cubran su superficie con una capa anticorrosión. Dichos materiales incluyen, en particular, plata, que puede usarse para recubrir superficies de contacto.

Los contactos irrompibles de cobre se pueden estañar (las superficies estañadas son más difíciles de oxidar). Para los mismos fines, las superficies de contacto se cubren con un lubricante, por ejemplo, vaselina. Los contactos sumergidos en aceite están bien protegidos contra la corrosión sin otras medidas especiales. Esto se utiliza en interruptores automáticos de aceite.

El funcionamiento de cualquier eléctrico consta de 4 etapas: estado abierto, cortocircuito, estado cerrado y apertura, cada una de las cuales afecta la confiabilidad del contacto.

En estado abierto, el entorno externo actúa sobre el contacto eléctrico y, como resultado, se forman películas en su superficie.

En estado cerrado, cuando los contactos se presionan entre sí y la corriente pasa a través de ellos, se calientan y se deforman; bajo algunas condiciones, si los contactos se sobrecalientan, puede ocurrir soldadura.

Cuando los contactos se cierran y se abren, se producen fenómenos de puente o descarga, acompañados de evaporación y transferencia del contacto metálico, modificando su superficie. Además, es posible el desgaste mecánico. contactos resultantes de golpes y deslizamientos entre sí.

A medida que los contactos se acercan entre sí a distancias muy pequeñas, incluso con voltajes de fuente de alimentación pequeños, el gradiente de campo se vuelve tan grande que la fuerza dieléctrica del espacio se rompe y se produce una ruptura. Si hay partículas extrañas en la superficie, especialmente aquellas que contienen carbón, cuando entran en contacto, se produce la evaporación y se crean las condiciones para su eliminación.

La apertura suele ser la parte más difícil del trabajo. contacto eléctrico Dependiendo de los parámetros del circuito (R, L y C) y de la magnitud de la tensión aplicada al abrir, ocurren fenómenos que provocan el desgaste de los contactos. Si la tensión del circuito es superior a la tensión Upl, en donde se funde el metal de los contactos, después de su separación, la fuerza de contacto disminuye y por tanto aumenta el área de contacto, la resistencia y la temperatura.

Cuando la temperatura excede el punto de fusión del metal, se formará un puente de metal fundido entre las superficies de contacto, estirándose gradualmente y luego rompiéndose en el punto más caliente. La alta temperatura en la ruptura del puente facilita el inicio de la eyección.

El puente en sí solo existe en circuitos óhmicos a voltajes de suministro por debajo del voltaje del arco. Si hay una inductancia en el circuito, las sobretensiones causadas por ella en el momento de la interrupción de la corriente contribuyen a la aparición de una chispa en las corrientes por debajo de las corrientes de arco y en las corrientes por encima de las corrientes de arco: arcos. Dado que casi siempre hay inductancia en el circuito, los puentes en la mayoría de los casos van acompañados de una descarga. Voltaje mínimo de chispa en la toma eléctrica: 270-300 V.

Los contactos de cualquier tipo deben proporcionar no solo un funcionamiento continuo sin un sobrecalentamiento inaceptable en condiciones normales, sino también la resistencia térmica y electrodinámica necesaria en modo de cortocircuito. Los contactos de ruptura móviles tampoco deben ser destruidos por la alta temperatura del arco eléctrico que se forma cuando se abren, y se cierran de manera confiable sin soldar ni fundir cuando se encienden por un cortocircuito. Las medidas discutidas anteriormente también contribuyen al cumplimiento de estos requisitos.

Contactos de metal-cerámica, que es una mezcla de polvos de cobre triturados con tungsteno o molibdeno y plata con tungsteno.

Tal compuesto posee simultáneamente buena conductividad electrica debido al uso de cobre o plata y el alto punto de fusión debido al uso de tungsteno o molibdeno.

Hay otra forma de eliminar la contradicción existente, que consiste en el hecho de que los materiales con buena conductividad eléctrica (plata, cobre, etc.), por regla general, tienen un punto de fusión relativamente bajo, y los materiales refractarios (tungsteno, molibdeno) tienen una baja conductividad eléctrica. Este es el uso de un sistema de doble contacto que consta de contactos de operación y de arco conectados en paralelo.

Los contactos de trabajo están hechos de material con alta conductividad eléctrica y contactos de arco, hechos de material resistente al fuego. En modo normal, cuando los contactos están cerrados, la mayor parte de la corriente fluye a través de los contactos de trabajo.

Cuando se desenergiza el circuito, los contactos operativos se abren primero, seguidos por los contactos de arco.Por lo tanto, de hecho, el circuito está interrumpido por contactos de arco, para los cuales incluso la corriente de cortocircuito no representa un gran peligro (para corrientes de cortocircuito significativas, se utilizan adicionalmente dispositivos de arco especiales).

Cuando se enciende el circuito, los contactos de arco se cierran primero, seguidos por los contactos operativos. Por lo tanto, los contactos operativos en realidad no rompen ni cierran el circuito por completo. Esto elimina el peligro de fusión y soldadura.

Para eliminar la posibilidad de apertura espontánea de contactos de esfuerzos electrodinámicos cuando fluyen corrientes de cortocircuito, los sistemas de contacto están diseñados para que las fuerzas electrodinámicas en estas condiciones proporcionen una presión de contacto adicional y eviten la posible fusión y soldadura de los contactos en el momento de encender el circuito de cortocircuito, conmutación acelerada.

Para eliminar el peligro de un impacto elástico significativo en las superficies de contacto, utilice el pre-prensado de contactos con resortes especiales... En este caso, se asegura tanto una alta velocidad de conmutación como la eliminación de posibles vibraciones, ya que el resorte está pre- comprimido y después de tocar los contactos, la fuerza de empuje comienza a crecer no desde cero, sino desde un cierto valor especificado. modo, pero también la resistencia térmica y electrodinámica requerida en modo de cortocircuito.

Los contactos de ruptura móviles tampoco deben ser destruidos por la alta temperatura del arco eléctrico que se forma cuando se abren, y se cierran de manera confiable sin soldar ni fundir cuando se encienden por un cortocircuito.Las medidas discutidas anteriormente también contribuyen al cumplimiento de estos requisitos.

Los contactos de metal-cerámica, que es una mezcla de polvos de cobre triturados con tungsteno o con molibdeno y plata con tungsteno, son particularmente resistentes a la acción destructiva de un arco eléctrico.

Tal compuesto tiene buena conductividad eléctrica debido al uso de cobre o plata y un alto punto de fusión debido al uso de tungsteno o molibdeno.

Diseños básicos de contactos en instalaciones eléctricas y aparatos eléctricos.

La construcción de juntas de contacto fijas (rígidas) irrompibles debe garantizar una sujeción fiable de las superficies de contacto y una resistencia de contacto mínima. Es mejor conectar los neumáticos con varios pernos pequeños que con uno grande, ya que esto proporciona más puntos de contacto. Cuando se conectan los neumáticos, la resistencia de contacto es menor que cuando se usan pernos, cuando es necesario taladrar agujeros en los neumáticos. La alta calidad de la conexión de los contactos está garantizada por la soldadura de las barras colectoras.

Contactos de ruptura móviles: un elemento básico de los dispositivos de conmutación... Además de los requisitos generales para todos los contactos, deben tener resistencia al arco, la capacidad de encender y apagar el circuito de manera confiable en caso de un cortocircuito, así como resistir un cierto número de operaciones de conmutación y apagado sin daño mecánico.

El contacto más simple de este tipo es un contacto de corte plano. Cuando está enganchada, la hoja móvil entra entre las mordazas fijas cargadas por resorte. La desventaja de tal contacto plano es que el contacto de las superficies de contacto se produce en varios puntos debido a las irregularidades de estas superficies.

Para obtener un contacto lineal, se estampan protuberancias semicilíndricas en las tiras de cuchillas y, para aumentar la presión, las tiras se comprimen con una abrazadera de acero con resorte.Los contactos de ruptura se usan con mayor frecuencia en interruptores automáticos y seccionadores.

La parte de contacto del contacto de los dedos autoalineables se realiza en forma de dedos, en la placa, en forma de placas, al final, en forma de parte superior plana, en el zócalo, en forma de láminas ( segmentos), en el cepillo, en forma de cepillos de placas elásticas, delgadas de cobre o bronce.

Las partes de contacto especificadas (partes) en varios diseños pueden cambiar, dentro de límites limitados, su posición en relación con los contactos fijos. Se proporcionan conexiones flexibles de corriente para su conexión eléctrica confiable.

La estabilidad de los contactos de ruptura y la fuerza de compresión requerida generalmente se logran por medio de resortes de hoja o helicoidales.

Los contactos de dedo y los contactos se utilizan en dispositivos con voltajes superiores a 1000 V para varias corrientes como contactos operativos y de arco, y los contactos planos se usan como contactos operativos. Los contactos finales se utilizan para tensiones de 110 kV y superiores, para corrientes que no excedan de 1 a 1,5 kA como contactos de funcionamiento y de arco. Los contactos de escobilla se utilizan en dispositivos para varios voltajes y corrientes significativas, pero solo como contactos de trabajo, ya que un arco eléctrico puede dañar las escobillas relativamente delgadas.