Контактные соединения

Контактные соединения в токоведущем контуре аппаратов управ­ления делятся на разборные и неразборные. Неразборные выполняются посредством сварки, пайки, клепки токоведущих деталей. При рациональном выборе величины контактирующих поверхностей переход­ное сопротивление в таких соединениях, практически такое же, как и на участке сплошного проводника.

Разборные контактные соединения состоят из двух или более токоведущих частей, соединенных между собой болтами (вин­тами). Контактное нажатие в них осуществляется силой затяжки бол­та (винта), гайки.

Наиболее распространенные разборные контактные соединения, встречающиеся в токоведущем контуре контакторов постоянного и пе­ременного тока, магнитных пускателях, автоматах, представлены на рис.4.2

Рисунок 4.2 - Основные разновидности разборных контактных соединений

Задача расчета определение длины контактного соединения l, количества и размеров болтов для соединения (развиваемая ими сила контактного нажатия должна обеспечивать перегрев контактного сое­динения по сравнению с температурой примыкающих к нему шин и де­талей не более чем на несколько градусов [3]).

θ_к – θ_уст ≤ 2...8 ˚С

где θ_к – температура деталей в месте контактирования;

θ_уст – установившаяся температура шины;

R_ко – общее сопротивление контактного соединения;

S_к – площадь полной наружной поверхности контактного сое­динения.

Общее сопротивление контактного соединения R_ко состоит из переходного сопротивления контакта R_к и омического сопротивле­ния R_к1 материала частей проводников, образующих контактное соединение:

R_ко = R_к + R_к1.

Переходное сопротивление контакта

,

где ε – коэффициент, зависящий от материала и состояния поверх­ности контактов;

m₁ – число болтов в контактном соединении;

Р_к – сила контактного нажатия, Н;

m ₂ – коэффициент, зависящий от числа точек соприкосновений и типов контактов (для плоскостного контакта m ₂ = 0,7…1,0).

Рекомендуемые значения ε, Ом·Н:

медь - медь 0,24·10^-2;

алюминий – алюминий 0,3·10^-2;

медь – алюминий 0,3·10^-2;

латунь – латунь 0,67·10^-2;

латунь – медь 0,38·10^-2.

Силу контактного нажатия Р_к определяют по рекомендуемым значениям удельного контактного давления р_к и площади поверх­ности контактирования S₁:

Р_к = р_к · S_1.

Удельные давления р_к, Н/см², в контактирующих частях, соединенных болтами:

медь луженая 500 – 1000;

медь, латунь, бронза 600 – 1200;

алюминий 2000 – 2500;

сталь луженая 1000 – 1500;

сталь нелуженая 5000 – 6000.

Площадь поверхности контактирования S₁ определяется током І, проходящим по контакту, и кажущейся плотностью тока j:

Согласно [2] для медных шин при переменном токе меньше 200 А с частотой 50 Гц j_М = 0,31 А/мм².

При токе от 200 до 2000 А

j_М ≈ [0,31 – 1,05 · 10^-4 (1-200)]

При токе больше 2000 А j_М = 0,12 А/мм². Для других материалов, применяемых в контактных соединениях, пересчет плотности тока ведут с учетом соотношения удельных проводимостей другого металла Q и меди Q_м, т.е.

.

В простейшем случае площадь поверхности контактирования можно определить, приняв величину перекрытии шин равной ширине контакта b: S₁ = b².

Установив величину Р_к по та6л. из [2], выбирают болт (или несколько болтов), для которого должно выполняться неравенство Р_{р. болта} > Р_к.

Сопротивление R_к1 отличается от сопротивления прямого участка контактирующих частей из-за искривлений линий тока в месте контактирования. Это учитывается поправочным коэффициентом К_с, определяемым по графикам рис.4.3.

Рисунок 4.3 График зависимости

,

где ρ – удельное электрическое сопротивление металла контактирующих деталей;

l, S – длина и площадь сечения контактного соединения.

Необходимо определить падение напряжения U_к; для одного контактного соединения оно не должно превышать 8 мВ.

После определения θ_к сравнивают температуру контактного соединения с температурой нагрева токоведущей шины и делают вывод о правильности расчета.