Глава 16

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

§ 16.1. Режим работы контактов

В коммутационных и электромеханических элементах, предназначенных для переключений электрических цепей при руч­ном и автоматическом управлении, основным является контактный узел. Именно надежность контактного узла определяет работоспо­собность любой коммутационной аппаратуры.

Контактный узел состоит из подвижного и неподвижного кон­тактов. Эти контакты могут находиться в замкнутом и разомкнутом состоянии. В замкнутом состоянии сопротивление между контакта-

ми должно быть минимальным. Это сопротивление называют сопро­тивлением контактного перехода. Казалось бы, для того чтобы обес­печить малое сопротивление контактного перехода, надо увеличить площадь соприкосновения контактов. Однако даже при самой тща­тельной шлифовке поверхности контактов остается много микровы­ступов и микровпадин (рис. 16.1). Поэтому площадь реально кон­тактируйте поверхности меньше площади контактов. Для того чтобы увеличить реальную контактирующую поверхность, надо при­ложить силу, прижимающую контакты друг к другу. В первый момент при сближении контактов они соприкасаются лишь в одной точке (рис. 16.1, а), площадь которой очень мала, а сопротивление контактного перехода велико. Усилие прижима F создает на малой площади большое удельное давление, что приводит к смятию мате­риала контактов, увеличению площади соприкосновения и появле­нию новых точек соприкосновения (рис. 16.1, б). Удельное давление уменьшается, и процесс сближения контактов и смятия их материа­ла завершится тогда, когда это удельное давление сравняется с пре­делом прочности материала на смятие. Характер зависимости сопротивления контактного перехода R_K от удельного контактного давления .F_yд (рис. 16.1, в) показывает, что увеличение F_yд целесообразно только до некоторого предела, при котором сопротивление R_k уже достаточно близко к минимально возможному, определяе­мому электропроводностью материала контактов. Через замкнутые контакты проходит ток /, и они нагреваются под действием выде­ляющейся теплоты, соответствующей мощности потерь в контакт­ном переходе: P_k=I²R_k. Поэтому допустимое значение тока, прохо­дящего через контакты, зависит от термической прочности контак­тов и от условий теплоотвода, т. е. от конструкции и размеров кон­тактов.

В разомкнутом состоянии сопротивление контактов должно стремиться к бесконечности (практически миллионы ом), что обеспечивается изолирующими свойствами среды п контактном промежутке и расстоянием между контактами. В разомкнутом сос­тоянии контакты подвергаются химическому воздействию окружа­ющей среды, происходит их коррозия. Эта коррозия заключается в образовании оксидных (под действием кислорода воздуха) и сульфидных (под действием серы воздуха) пленок. У некоторых материалов (например, у меди) эти пленки обладают большим сопротивлением, что приводит к увеличению сопротивления кон­тактного перехода при замыкании контактов.

Наиболее тяжелый режим работы контактов связан с размыка­нием электрической цепи, поскольку при размыкании контактов между ними возникает электрическая дуга. При этом происходит расплавление контактов и их износ, который называется электри­ческой эрозией.

Таким образом, в процессе работы контакты подвергаются меха­ническому истиранию, химической коррозии и электрической эро­зии. Уменьшить отрицательное влияние этих факторов можно при правильном выборе конструкции контактов и их материала.