Что такое скользящий контакт

СКОЛЬЗЯЩИЕ КОНТАКТЫ

К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых кон­тактирующие части скользят друг по другу без отрыва. Такие контакты ставят в электрических машинах ме­жду кольцами или коллекторами и щетками; в различных приборах и электрических устройствах между коллекторами или кольцами и токосъемниками (электрические счетчики тока, следящие системы, обегающие устройства в измерительных цепях автоматических приборов, переклю­чатели показывающих приборов).

По конструкции и назначениюсколь­зящие электрические контакты можно разделить на три вида: ламели, кол­лекторы, кольца, по которым скользит второй токосъемный контакт; потен­циометрические обмотки из тонкой проволоки, реохорды, которыеявляются элементом сопротивления и одно­временно ламелью для упругого скользящего контакта; токосъемный контакт, чаще упругий или в виде ролика.

Факторы, влияющие на износ раз­рывных контактов, имеют место и при работе скользящих контактов, однако характер износа несколько иной.

Износ скользящих контактов под­разделяют на механический — связан с износом от трения упругого кон­такта по ламели или реохорду и пла­стической деформацией металла в про­цессе работы, зависит от механических свойств металлической пары; элек­трический (эрозия) — связан с про­хождением тока через ламели и рео­хорды и съемом его через упругий кон­такт; прецизионные скользящие кон­такты должны практически работать без эрозии; химический (коррозия) — связан с окислением контактной по­верхности и образованием непроводящих пленок, зависит от коррозионных свойств материала в условиях нормаль­ной и повышенной температуры (до +300 °С); усиливается от повышения влажности и наличия в атмосфере некоторых вызывающих коррозию примесей.

В процессе работы может произойти приваривание упругого контакта к реохорду или ламели. Приваривание связано с прохождением тока через реохорду или ламель и съемомего че­рез упругий контакт. Износ скользя­щих контактов в основном вызывается действием содержащихся в атмосфере примесей и вследствие истирания.

В зависимости от назначения, усло­вий эксплуатации и характера износа скользящих контактов к материалам, предназначенным для их изготовле­ния, предъявляют следующие требо­вания: высокая износоустойчивость в соответствующем эксплуатационном режиме за срок службы устройства или прибора; высокая коррозионная устойчивость, обеспечивающая на­дежность и продолжительность ра­боты в определенных средах; малаявеличина переходного сопротивления и ‘ее стабильность в процессе работы и’длительного хранения в различных условиях внешней среды; малая термо-э. д. с. в паре с медью; технологич­ность (легкая обрабатываемость, возможность пайки).

Работа скользящих контактов, на­пример контакта между щеткой и коллектором, тесно связана с трением иизносом. Чтобы не было заедания, один из контактов должен быть тверже другого, а более мягкий контакт до­статочно пластичным и иметь возможно меньшую тенденцию к наклепу.

Наилучшим материалом для сколь­зящих контактов (коллекторов и ще­ток) является уголь, который имеет наиболее высокое напряжение дугообразования по сравнению со всеми известными проводниковыми мате­риалами.

Некоторые металлографитные щет­ки, состоящие из смеси углерода (гра­фита) с порошком меди или серебра, по своей структуре н физической при­роде имеют много общего с металлокерамическими композициями для мощных разрывных контактов.

Часто щеточный контакт выполняет­ся в виде наборной щетки, состоящей из нескольких упругих пластин. Щетка укреплена на рычаге и прижимается к контактной ламели пружиной. Упру­гие пластины изготовляются обычно из оловянно-цинковой или оловянно-фосфористой бронз, а контактные ла­мели — из твердой латуни или бронза.

Особый интерес для использования в качестве скользящих контактов пред­ставляют проводниковыебронзы:

для коллекторов применяют кадми­евую медь, а для контактных колец — бериллиевую бронзу и сплав купаллой (0,3—1,0 % Сг, 0,1 % Ag, остальное — медь). Бериллиевые и кадмиевые бронзы применяют для скользящих контактов с особенно большим числом включений и выключений.

При выборе сплавов для скользящих контактов с малой истираемостыо не­обходимо руководствоваться опре­деленным соотношением твердостей материала ламели и материала упруго­го токосъемного контакта. Твердость упругого контакта должна превосхо­дить твердость ламели на 15—30 еди­ниц по Виккерсу. Это соотношение определяется тем, что поверхность упругого контакта совершает значительно большую работу против сил трения, чем каждая точка на рабочей дорожке ламели или потенциометра.

Сплавы с преобладающим содержа­нием палладия и платины не подвер­жены окислению при нагреве до 300°С и воздействия среды с влажностью 98 % при 20 и 40 °С. При этих усло­виях переходное сопротивление спла­вов остается небольшим по величине и постоянным по времени.

Чистое серебро и его сплавы с 20 % Pd (марки ПдС-80), 2 % Ni и 20 % Си (марки «Аргадур»), а также сплава золота с 40 и 60 % Ag в условиях среды с повышенной влажностью (до 98 %) образуют на поверхности плен­ки, которые значительно повышают переходное сопротивление контакта. При нормальной влажности повышение температуры этих сплавов серебра не вызывает увеличения переходного сопротивления. Сплавы золота с нике­лем имеют устойчивое переходное со­противление при воздействии среды с влажностью 98 %, но при повышении температуры до 300 °С образуют на поверхности пленку, которая в не­сколько раз увеличивает переходное сопротивление в месте контакта.

В условиях повышенной влажности и нагрева сплавы из неблагородных металлов непригодны для скользя­щих контактов, так как не обеспечи­вают надежного контактирования. При малых контактных нагрузках и коммутировании малых токов условия работы контактов очень сложны, и им удовлетворяют только сплавы на осно­ве платины, палладия и золота.

Для токов ниже 500 мкА следует применять сплавы с небольшими до­бавками неблагородных металлов (5—8%). Для прецизионных контакт­ных сплавов с повышенными требова­ниями по надежности в этих же пре­делах ограничивается легирующая добавка серебра. Для контактов, ком­мутирующих токи до 20 мкА, могут быть использованы сплавы платины с добавками иридия, меди и никеля, а также сплавы палладия с 10 и 18 % Ir.

При выборе материалов для контак­тов надо иметь в виду, что для обеспе­чения условий нормальной работы скользящих контактов совершенно недостаточно иметь набор контактных материалов с параметрами статических переходных сопротивлений. Необхо­димы изучение условий работы кон­тактов, выбор конструкции контакт­ного узла и контактных материалов по динамическим характеристикам и разработка технологии сборки узла и подготовки его поверхностей.

Дата добавления: 2017-06-13 ; просмотров: 5566 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Электрические контакты: принцип работы, типы, защита контактов

Электрические контакты — это соприкасающиеся поверхности материалов, обладающие электропроводностью и соединяющие между собой несколько токоведущих элементов в электрической цепи. Это может быть также приспособление, которое обеспечивает соединение и переход электрического тока из одной контактирующей детали в другую.

Разновидности контактов

Известны 3 разновидности контактов: неразъемный контакт (соединение двух шин болтом), скользящий (с помощью реостата) и коммутирующий.

По форме контакты бывают

Электрические контакты также бывают подвижные и неподвижные.

В процессе работы неподвижных контактов, токоведущие надежно и плотно соединенные между собой элементы не перемещаются друг относительно друга.

Чтобы создать замкнутую электрическую цепь, нужно произвести несколько контактов.

Одним из примеров подвижного контакта является устройство рычажного контакта, рассчитанное на средние и большие токи, в котором в качестве материала применяется медь.

Также к подвижным контактам можно отнести герметизированные магнитоуправляемые контакты или герконы, простейший пример которых представляет собой запаянную стеклянную колбу миниатюрного размера, с двумя плоскими впаянными контактными пружинами, состоящими из мягкой магнитной стали.

Если эти герметизированные магнитоуправляемые контакты (герконы) поместить в созданное обмоткой или постоянным магнитом магнитное поле, то их пружины будут намагничиваться и затем притягиваться друг к другу.

В это время происходит замыкание контактов и, как следствие, может замкнуться электрическая цепь. Контакты из-за силы упругости пружин разомкнутся только после полного исчезновения магнитного поля. Поверхности пружин на контактах покрываются тонким слоем драгоценного металла, имеющего малое удельное электрическое сопротивление (платина, золото, серебро).

С помощью герконов можно производить коммутации в электрических цепях при малых значениях тока от 0,5 до 1А. Колбу геркона вакуумируют или заполняют инертным газом.

Элементы геркона имеют малую массу и высокое быстродействие контактов от 0,5 до 1,0 мс.

Износоустойчивость — это самое важное из свойство герконов. У некоторых видов герконов количество переключений может достичь до двух тысяч в секунду, а срабатываний до сотен миллионов.

Герсиконы — это герметические магнитоуправляемые силовые контакты, являющиеся разновидностью герконов, которые позволяют произвести коммутации в электрических цепях при значениях тока 60А, 100А или 180А и при напряжении 220 440В.

Интересное видео о физике электрических контактов смотрите ниже:

Электрическое сопротивление контактов

Работу контактов определяет переходное электрическое сопротивление, которое зависит от площади контактирования. Чтобы уменьшить переходное сопротивление контактов, необходимо увеличить силу прижатия контактов.

В зависимости от силы переходного сопротивления, ток в цепи, вызывает нагрев контактов, который, в свою очередь, способствует увеличению переходного сопротивления и приводит к еще большему нагреву.

Таким образом достигается допустимый максимум рабочей температуры, находящийся в пределах от 100 до 120°С. По мере увеличения значения номинального тока коммутирующего аппарата, контактное переходное сопротивление должно уменьшаться с помощью повышения контактного нажатия, при этом обязательно необходимо увеличить поверхность охлаждения.

Состав материала из которого изготавливают токоведущие элементы контактов содержит материалы с минимальным удельным электрическим сопротивлением — серебро, медь или металлокерамические композиции.

Искрение на контактах и электрическая дуга

При значительных напряжениях и токах во время размыкания электрической цепи, между расходящимися контактами, образуется электрический разряд. В это же время, в площадке контактирования, при расхождении контактов происходит резкий рост переходного сопротивления и разогрев контактов до их расплавления и образования контактного перешейка из расплавленного металла.

В результате высокой температуры, контакты могут разогреваться и рваться, при этом металл контактов испаряется, а между контактами образуется ионизирующий проводящий воздушный промежуток, в котором под воздействием высокого напряжения, возникает электрическая дуга, которая снижает быстродействие коммутационного аппарата и способствует дальнейшему разрушению контактов.

Чтобы прекратить появление дуги, нужно увеличить сопротивление в цепи с помощью увеличения расстояния между контактами, или применить специальные меры для ее погашения.

Разрывная или коммутируемая мощность контактов — это произведение предельных значений тока и напряжения в цепи, при которых на минимальном расстоянии, между контактами электрическая дуга не образуется.

Электрическая дуга гаснет, когда в цепях переменного тока мгновенное значение тока достигнет нуля и может вновь появиться, если напряжение на контактах будет расти быстрее, чем произойдет восстановление электрической прочности промежутка между контактами.

В любом случае, в цепи переменного тока дуга неустойчива, а разрывная мощность контактов выше в несколько раз, чем в цепи постоянного тока.

В маломощных электрических аппаратах электрическая дуга на контактах появляется редко, но очень часто происходит опасное для чувствительных аппаратов искрение или пробой изоляционного промежутка. Пробой образуется в слаботочных цепях во время быстрого размыкания контактов и может привести к ложным отключениям и значительно сокращает срок службы контактов. С целью уменьшения искрения, применяются устройства искрогашения.

Ещё одно интересное видео об электрических контактах:

Устройства искро- и дугогашения

Самый эффективный способ для гашения электрической дуги — это ее охлаждение с помощью соприкосновения с изоляционными стенками специальных камер, которые отбирают теплоту дуги или за счет ее перемещения в воздухе.

В современных аппаратах широкое распространение получили дугогасительные камеры с узкой щелью и магнитным дутьем.

Дугу можно рассматривать как проводник с током; если его поместить в магнитное поле, то возникнет сила, которая вызовет перемещение дуги. При своем движении дуга обдувается воздухом; попадая в узкую щель между двумя изоляционными пластинами, она деформируется и вследствие повышения давления в щели камеры гаснет (рис. 2.4).

Щелевая камера образована двумя стенками 1, выполненными из изоляционного материала. Зазор между стенками очень мал. Катушка 4, включенная последовательно с главными контактами 5, возбуждает магнитный поток Ф, который направляется ферромагнитными наконечниками 2 в пространство между контактами. В результате взаимодействия дуги и магнитного поля появляется сила F, вытесняющая дугу к пластинам 7.

Эта конструкция дугогасительной камеры применяется и на переменном токе, так как с изменением направления тока изменяется направление потока Ф, а направление силы F остается неизменным.

Для уменьшения искрения на маломощных контактах постоянного тока применяют включение диода параллельно нагрузочному устройству (рис. 2.5). При этом цепь после коммутации (после отключения источника) замыкается через диод, таким образом уменьшается энергия искрообразовния.

Источник

Скользящие контакты

К скользящим контактам относят подвижные контакты, в которых контактирующие элементы скользят друг по другу без отрыва: это контакты между кольцами, коллекторными пластинами и щетками в электрических машинах, потенциометрические обмотки и реохорды в элементах сопротивления, упругие токосъемные контакты.

Основное требование к ним стойкость к истирающим нагрузкам при сухом трении. Износостойкость при трении связана со свойствами пары контактов: чтобы избежать заедания, один контакт должен быть тверже другого, причем мягкий контакт достаточно

пластичным без склонности к наклепу. Этому требованию в наибольшей степени удовлетворяют контактные пары металл-графит. Подвижные части контакта коллекторные пластины, кольца изготовляют из твердой меди, латуней (ЛС59-1, ЛМц58-2) или бронз (оловянно-цинковых, оловянно-фосфористых, бериллиевой БрБ2, кадмиевой БрКд1, хромистой БрХ0,5). Они отличаются высокой прочностью, стойкостью к истиранию, упругостью, антифрикционными свойствами и стойкостью к атмосферной коррозии.

Щетки электрических машин неподвижные части скользящих контактов. К ним предъявляют следующие требования:

• минимальное удельное сопротивление и переходное падение

напряжения (Uпер) между контактной парой щетка коллектор,

щетка контактное кольцо;

• высокая допустимая плотность тока j;

• малый износ щетки и коллектора;

• низкий коэффициент трения и малое удельное давление прижатия щётки;

Этим требованиям отвечают материалы на основе графита. По

составу, структуре и технологии получения различают 4 группы щеток. Их основные характеристики представлены в табл. 6.

Щетки для электрических машин

Углеграфитные щетки изготовляют из прессованной смеси антрацита, нефтяного кокса с графитом и связующим с последующим обжигом при 1350…1480°С. Щетки отличаются высокой твердостью, большим удельным сопротивлением, применяются в генераторах малой мощности и электродвигателях с облегченными условиями коммутации.

Графитные щетки получают из натурального графита без связующего (мягкие сорта) и со связующим (твердые сорта) путем прокаливания спрессованного порошка. Они отличаются мягкостью и создают незначительный шум. Такие щетки применяют в синхронных генераторах, однофазных электродвигателях, сварочных генераторах, электродвигателях постоянного тока средней мощности.

Электрографитные щетки изготовляют из антрацита, сажи или нефтяного кокса методом высокотемпературного обжига при

2000…2500°С, при котором происходит удаление примесей и графитизация. Щетки отличаются высокой механической прочностью, минимальным износом и обеспечивают хорошую коммутацию в быстроходных машинах, их применяют в средненагруженных и высоконагруженных генераторах и электродвигателях.

Металлографитные щетки изготовляют из графитных масс с добавками металлов (меди, бронз). Они обладают пониженным удельным сопротивлением, малым переходным падением напряжения и допускают высокую плотность тока. Их применяют в машинах низкого напряжения, рассчитанных на большую силу тока (авиационных генераторах и электродвигателях).

Материал взят из книги Электротехнические материалы (Л.Г. Петрова)

Источник

Что такое скользящий контакт

Термины и определения

Electrical contacts. Terms and definitions

Дата введения 1981-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 октября 1979 г. N 4018 дата введения установлена 01.01.81

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области электрических контактов.

Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается.

Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.

В случае, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено, и соответственно в графе «Определение» поставлен прочерк.

В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов на русском языке.

1. Электрический контакт

Соприкосновение тел, обеспечивающее непрерывность электрической цепи

2. Электрическое контактирование

Образование и существование электрического контакта

3. Контакт электрической цепи

Часть электрической цепи, предназначенная для коммутации и проведения электрического тока

Деталь, соприкасающаяся с другой при образовании электрического контакта

5. Контактное соединение

Контакт электрической цепи, предназначенный только для проведения электрического тока и не предназначенный для коммутации электрической цепи при заданном действии устройства

Виды электрических контактов

6. Стыковой электрический контакт

Электрический контакт, образовавшийся при перемещении одной контакт-детали в направлении, перпендикулярном к поверхности первого соприкосновения с другой контакт-деталью

7. Клиновой электрический контакт

Электрический контакт, образовавшийся при перемещении одной контакт-детали в направлении первого соприкосновения с другой контакт-деталью

8. Скользящий электрический контакт

Электрический контакт, существующий при скольжении одной контакт-детали по другой

9. Катящийся электрический контакт

Электрический контакт, существующий при качении одной контакт-детали по другой

10. Поверхностный электрический контакт

Электрический контакт, при котором соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по поверхности

11. Линейный электрический контакт

Электрический контакт, при котором соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по линии

12. Точечный электрический контакт

Электрический контакт, при котором соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит в точке

13. Притирающийся электрический контакт

Электрический контакт, замыкающийся с проскальзыванием

14. Перекатывающийся электрический контакт

Электрический контакт, замыкающийся с перекосом

15. Подвижная контакт-деталь

Контакт-деталь, жестко или упруго связанная с подвижной частью устройства и перемещающаяся вместе с ней

16. Неподвижная контакт-деталь

Контакт-деталь, жестко или упруго связанная с неподвижной частью устройства

17. Плоская контакт-деталь

Контакт-деталь, имеющая плоскую рабочую поверхность

18. Цилиндрическая контакт-деталь

Контакт-деталь, имеющая цилиндрическую рабочую поверхность

19. Сферическая контакт-деталь

Контакт-деталь, имеющая сферическую рабочую поверхность

20. Гнездовая контакт-деталь

Контакт-деталь, предназначенная для ввода штырей контакт-детали и электрического контактирования с ней по своей внутренней поверхности

21. Штыревая контакт-деталь

Контакт-деталь, предназначенная для ввода в гнездовую контакт-деталь и элетрического контактирования с ней по своей внешней поверхности

22. Биметаллическая контакт-деталь

Контакт-деталь, выполненная из двух слоев различных материалов, образующих между собой по всей плоскости неразборное контактное соединение

23. Металлокерамическая контакт-деталь

Контакт-деталь, выполненная методом nopошковой металлургии

24. Композиционная контакт-деталь

Контакт-деталь, состоящая из материалов, которые практически не растворяются друг в друге

25. Рабочая поверхность контакт-детали

Часть поверхности контакт-детали, предназначенная для осуществления электрического контакта

26. Нерабочая поверхность контакт-детали

Часть поверхности контакт-детали, не предназначенная для осуществления электрического контакта

27. Крепежная поверхность контакт-детали

28. Условная площадь контактирования

Часть рабочей поверхности контакт-детали, по которой происходит соприкосновение с другой контакт-деталью

29. Эффективная площадь контактирования

Часть условной площади контактирования, по которой электрический ток переходит из одной контакт-детали в другую

Виды контактов электрической цепи

30. Замыкающий контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, разомкнутый в начальном положении устройства и замыкающийся при переходе устройства в конечное положение

31. Размыкающий контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, замкнутый в начальном положении устройства и размыкающийся при переходе устройства в конечное положение

32. Переключающий контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, который размыкает одну электрическую цепь и замыкает другую при заданном действии устройства

33. Неперекрывающий контакт электрической цепи

Переключающиий контакт электрической цепи, размыкающий одну электрическую цепь до замыкания следующей

34. Перекрывающий контакт электрической цепи

Переключающий контакт электрической цепи, не размыкающий одну электрическую цепь до замыкания следующей

35. Вставной контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, образующийся введением одной контакт-детали в другую при приложении осевого усилия, причем его расчленению препятствует сила трения

36. Врубной контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, образующийся введением плоской контакт-детали между двумя пружинящими контакт-деталями

37. Мостиковый контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, образующийся при соединении одной подвижной токопроводящей части с двумя неподвижными

38. Рычажный контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, образующийся между неподвижной контакт-деталью и подвижной контакт-деталью, имеющей форму рычага и осуществляющей угловое перемещение

39. Кольцевой контакт электрической цепи

Контакт электрической цепи, образующий скользящий электрический контакт на цилиндрической поверхности

Параметры и характеристики контакта электрической цепи

40. Зазор контакта электрической цепи

Кратчайшее расстояние между подвижной и неподвижной контакт-деталями в их разомкнутом положении

41. Провал контакта электрической цепи

Расстояние, на которое переместится из замкнутого положения одна контакт-деталь при удалении другой контакт-детали

42. Ход контакта электрической цепи

Расстояние, на которое перемещается подвижная контакт-деталь между своими предельными положениями, соответствующими включенному и отключенному состоянию устройства

43. Контактное нажатие

Сила, действующая между двумя замкнутыми контакт-деталями, нормальная к поверхности их соприкосновения

44. Начальное контактное нажатие

Контактное нажатие в момент начала замыкания контакт-деталей

45. Конечное контактное нажатие

Контактное нажатие в момент начала замыкания контакт-деталей*

46. Усилие сочленения (расчленения) контакта электрической цепи

Усилие сочленения (расчленения) контакта

Сила, приложенная вдоль оси вставного контакта электрической цепи, необходимая для его сочленения (расчленения)

47. Сопротивление контакта электрической цепи

Электрическое сопротивление, состоящее из сопротивлений контакт-деталей и переходного сопротивления контакта электрической цепи

48. Переходное сопротивление контакта электрической цепи

Переходное сопротивление контакта

Электрическое сопротивление зоны контактирования, определяемой эффективной площадью контактирования, и равное отношению падения напряжения на контактном переходе к току через этот переход

49. Падение напряжения на
контактном переходе

Напряжение между двумя замкнутыми совместно работающими контакт-деталями

50. Дребезг контакта электрической цепи

Процесс многократного самопроизвольного размыкания и замыкания контакта электрической цепи по причинам, не предусмотренным заданным действием устройства

51. Отброс контакта электрической цепи

Самопроизвольное временное однократное размыкание контакта электрической цепи по причинам, не предусмотренным заданным действием устройства

Виды контактных соединений

52. Разъемное контактное соединение

Контактное соединение, которое может быть разомкнуто (замкнуто) без разборки (сборки)

53. Разборное контактное соединение

Контактное соединение, разъединяемое путем разборки без его разрушения

54. Неразборное контактное соединение

Контактное соединение, которое не может быть разъединено без его разрушения

Источник