Kontak di instalasi listrik dan peralatan listrik

Titik sambungan elemen individual yang membentuk rangkaian listrik apa pun disebut kontak listrik.

Kontak listrik - koneksi kabel yang memungkinkan arus listrik dibawa. Pembentukan kontak konduktor arus disebut badan kontak atau kontak positif dan negatif, tergantung pada kutub sumber arus mana mereka terhubung.

Kata "kontak" berarti "sentuh", "sentuh". Dalam sistem kelistrikan yang menggabungkan berbagai perangkat, mesin, saluran, dll., Sejumlah besar kontak digunakan untuk menghubungkannya. Keandalan peralatan dan pengoperasian sistem sangat bergantung pada kualitas koneksi kontak.

Klasifikasi kontak listrik

Kontak listrik bersifat tetap dan dapat dipindahkan. Kontak tetap - semua jenis yang dapat dilepas dan integral, dirancang untuk sambungan kabel jangka panjang. Kontak yang dapat dilepas dibuat dengan klem, baut, sekrup, dll., integral — dengan menyolder, mengelas atau memukau.Kontak bergerak dibagi menjadi terputus (kontak relai, tombol, sakelar, kontaktor, dll.) Dan geser (kontak antara kolektor dan sikat, kontak sakelar, potensiometer, dll.).

Jenis kontak listrik yang paling sederhana adalah pasangan kontak. Jenis kontak yang sulit adalah, misalnya, kontak yang membentuk penutup sirkuit paralel ganda atau penutup seri ganda (yang terakhir disebut kopling). Kontak yang mengganti sirkuit saat perangkat digerakkan disebut pergantian. Kontak pensaklaran yang memutuskan sirkuit pada saat pensaklaran disebut kontak pensaklaran, dan tidak memutus sirkuit pada saat pensaklaran disebut kontak transien.

Tergantung pada bentuknya, kontak listrik dibagi menjadi:

• titik (atas — bidang, bola — bidang, bola — bola), yang biasanya digunakan pada perangkat sensitif dan relai yang mengalihkan beban kecil;

• linier - terjadi pada kontak dalam bentuk badan silinder dan pada Kontak sikat;

• planar - dalam peralatan switching arus tinggi.

Biasanya kontak dipasang ke pegas datar, yang disebut kontak (terbuat dari perak nikel, perunggu fosfor dan berilium dan lebih jarang baja), yang tunduk pada persyaratan tinggi terkait keteguhan sifat mekanisnya selama masa pakai perangkat, sering kali dihitung dalam puluhan dan lebih dari satu juta siklus. Satu set pegas, dibuat dalam bentuk blok terpisah, yang diaktifkan secara bersamaan, membentuk grup kontak (atau paket).

Karakteristik kinerja sambungan kontak listrik

Kontak kontak tidak terjadi di seluruh permukaan, tetapi hanya pada titik-titik individual karena kekasaran permukaan kontak dengan akurasi pemrosesannya. Hampir terlepas dari jenis kontaknya, kontak elemen kontak selalu terjadi di area kecil.

Ini dijelaskan oleh fakta bahwa permukaan elemen kontak tidak dapat rata sempurna. Oleh karena itu, dalam praktiknya, ketika permukaan kontak saling mendekati, mereka pertama kali bersentuhan dengan beberapa ujung (titik) yang menonjol dan kemudian, tetapi dengan tekanan yang meningkat, terjadi deformasi bahan kontak dan titik-titik ini berubah menjadi taman bermain kecil.

Garis arus listrik yang lewat dari satu kontak ke kontak lainnya tertarik ke titik kontak ini. Oleh karena itu, kontak memasukkan beberapa tahanan kontak tambahan Rk ke dalam rangkaian yang dihubungkan olehnya.

Jika permukaan kontak ditutupi dengan film, maka R dinaikkan. Namun, film yang sangat tipis (hingga 50 A) tidak mempengaruhi resistansi kontak karena efek tunneling. Film yang lebih tebal dapat pecah di bawah gaya kontak atau tekanan yang diberikan.

Kegagalan listrik film kontak disebut fritting. Jika film tidak dihancurkan, maka Rk terutama ditentukan oleh ketahanan film tersebut. Segera setelah melepas kontak, serta dengan gaya kontak dan voltase yang cukup di sirkuit kontak, resistansi ditentukan terutama oleh resistansi zona kontraksi.

Semakin besar gaya yang diterapkan pada kontak dan semakin lembut materialnya, semakin besar total area kontak dari permukaan kontak dan, karenanya, semakin tidak aktif hambatan listrik di persimpangan (di zona lapisan transisi antara permukaan kontak). Resistensi aktif ini disebut resistensi transien.

Resistensi transien - salah satu parameter utama kualitas kontak listrik, karena mencirikan jumlah energi yang diserap dalam senyawa kontak, yang berubah menjadi panas dan memanaskan kontak. Resistensi kontak dapat sangat dipengaruhi oleh cara permukaan kontak diperlakukan dan kondisinya. Misalnya, film oksida yang terbentuk dengan cepat pada kontak aluminium dapat meningkatkan resistansi kontak secara signifikan.

Ketika arus melewati kontak, mereka dipanaskan dan suhu tertinggi diamati pada permukaan kontak karena adanya resistensi transisi. Sebagai hasil dari pemanasan kontak, resistansi bahan kontak dan, karenanya, resistansi transisi.

Selain itu, peningkatan suhu kontak mendorong pembentukan oksida pada permukaannya, yang meningkatkan resistansi transien secara lebih signifikan. Dan meskipun dengan peningkatan suhu, bahan kontak dapat agak melunak, yang dikaitkan dengan peningkatan permukaan kontak, secara umum proses ini dapat menyebabkan kerusakan kontak atau pengelasannya. Yang terakhir, misalnya, sangat berbahaya untuk kontak terbuka, karena akibatnya perangkat dengan kontak tersebut tidak akan dapat mematikan sirkuit. Oleh karena itu, untuk jenis kontak yang berbeda, suhu maksimum yang diizinkan dengan arus panjang yang mengalir melaluinya ditentukan.

Untuk mengurangi pemanasan, dimungkinkan untuk meningkatkan massa logam kontak dan permukaannya yang didinginkan, yang akan meningkatkan pembuangan panas. Untuk mengurangi resistansi kontak, perlu untuk meningkatkan tekanan kontak, memilih bahan dan jenis kontak yang sesuai.

Misalnya, kontak terbuka yang ditujukan untuk penggunaan luar disarankan terbuat dari bahan yang mudah teroksidasi, atau menutupi permukaannya dengan lapisan anti korosi. Bahan tersebut termasuk, khususnya, perak, yang dapat digunakan untuk melapisi permukaan kontak.

Kontak tembaga yang tidak dapat dipecahkan dapat dikalengkan (permukaan kaleng lebih sulit untuk dioksidasi). Untuk tujuan yang sama, permukaan kontak ditutup dengan pelumas, misalnya petroleum jelly. Kontak yang terendam oli terlindung dengan baik dari korosi tanpa tindakan khusus lainnya. Ini digunakan dalam pemutus sirkuit oli.

Pengoperasian listrik apa pun terdiri dari 4 tahap - keadaan terbuka, hubung singkat, keadaan tertutup dan pembukaan, yang masing-masing memengaruhi keandalan kontak.

Dalam keadaan terbuka, lingkungan luar bekerja pada kontak listrik, dan akibatnya, film terbentuk di permukaannya.

Dalam keadaan tertutup, ketika kontak ditekan bersama dan arus melewatinya, mereka memanas dan berubah bentuk; dalam beberapa kondisi, jika kontak terlalu panas, pengelasan dapat terjadi.

Ketika kontak tertutup dan terbuka, fenomena jembatan atau pelepasan terjadi, disertai dengan penguapan dan perpindahan kontak logam, mengubah permukaannya. Selain itu, keausan mekanis dimungkinkan. kontak yang dihasilkan dari menabrak dan meluncur terhadap satu sama lain.

Saat kontak mendekati satu sama lain pada jarak yang sangat kecil, bahkan pada tegangan sumber daya kecil, gradien medan menjadi sangat besar sehingga kekuatan dielektrik celah pecah dan terjadi kerusakan. Jika ada partikel asing di permukaan, terutama yang mengandung karbon, maka ketika bersentuhan, terjadi penguapan dan tercipta kondisi untuk pembuangan.

Pembukaan biasanya merupakan bagian tersulit dari pekerjaan. kontak listrik Bergantung pada parameter rangkaian (R, L dan C) dan besarnya tegangan yang diberikan saat membuka, terjadi fenomena yang menyebabkan Kontak aus. Jika tegangan rangkaian lebih besar dari tegangan Upl, di mana logam kontak meleleh, setelah pemisahannya, gaya kontak berkurang dan oleh karena itu bidang kontak, resistansi, dan suhu akan meningkat.

Ketika suhu melebihi titik leleh logam, jembatan logam cair akan terbentuk di antara permukaan kontak, secara bertahap meregang dan kemudian putus pada titik terpanas. Suhu tinggi pada pecahnya jembatan memfasilitasi inisiasi ejeksi.

Jembatan itu sendiri hanya ada di sirkuit ohmik pada tegangan suplai di bawah tegangan busur. Jika ada induktansi dalam rangkaian, maka tegangan lebih yang disebabkan olehnya pada saat arus terputus berkontribusi pada munculnya percikan api pada arus di bawah arus busur, dan pada arus di atas arus busur - busur. Karena hampir selalu ada induktansi di sirkuit, jembatan dalam banyak kasus disertai dengan pelepasan. Tegangan percikan minimum di outlet listrik — 270-300 V.

Kontak jenis apa pun harus menyediakan tidak hanya operasi terus menerus tanpa panas berlebih yang tidak dapat diterima dalam kondisi normal, tetapi juga ketahanan termal dan elektrodinamik yang diperlukan dalam mode hubung singkat. Kontak pemutus yang dapat digerakkan juga tidak boleh dihancurkan oleh suhu tinggi dari busur listrik yang terbentuk saat dibuka, dan ditutup dengan andal tanpa pengelasan dan peleburan saat dinyalakan untuk korsleting. Langkah-langkah yang dibahas di atas juga berkontribusi pada pemenuhan persyaratan ini.

Kontak logam-keramik, yang merupakan campuran bubuk tembaga yang dihancurkan dengan tungsten atau molibdenum dan perak dengan tungsten.

Senyawa seperti itu secara bersamaan memiliki konduktivitas listrik yang baik karena penggunaan tembaga atau perak dan titik leleh yang tinggi karena penggunaan tungsten atau molibdenum.

Ada cara lain untuk menghilangkan kontradiksi yang ada, yaitu bahan dengan konduktivitas listrik yang baik (perak, tembaga, dll.), biasanya memiliki titik leleh yang relatif rendah, dan bahan tahan api (tungsten, molibdenum) memiliki konduktivitas listrik yang rendah. Ini adalah penggunaan sistem kontak ganda yang terdiri dari kontak operasi dan busur yang terhubung secara paralel.

Kontak kerja terbuat dari bahan dengan konduktivitas listrik tinggi dan kontak lengkung — terbuat dari bahan tahan api. Dalam mode normal, ketika kontak ditutup, sebagian besar arus mengalir melalui kontak yang berfungsi.

Saat sirkuit diputus energinya, kontak operasi terbuka terlebih dahulu, diikuti oleh kontak busur.Oleh karena itu, pada kenyataannya, sirkuit terputus oleh kontak busur, yang bahkan arus hubung singkat tidak menimbulkan bahaya besar (untuk arus hubung singkat yang signifikan, perangkat busur khusus juga digunakan).

Saat sirkuit dihidupkan, kontak busur ditutup terlebih dahulu, diikuti oleh kontak operasi. Dengan demikian, kontak operasi tidak benar-benar memutus atau menutup sirkuit sepenuhnya. Ini menghilangkan bahaya peleburan dan pengelasan.

Untuk menghilangkan kemungkinan pembukaan kontak secara spontan dari upaya elektrodinamik ketika arus hubung singkat mengalir, sistem kontak dirancang sedemikian rupa sehingga gaya elektrodinamik dalam kondisi ini memberikan tekanan kontak tambahan dan mencegah kemungkinan peleburan dan pengelasan kontak pada saat penyalaan pada rangkaian hubung singkat, penyalaan yang dipercepat.

Untuk menghilangkan bahaya dampak elastis yang signifikan pada permukaan kontak, gunakan pra-pengepresan kontak dengan pegas khusus... Dalam hal ini, kecepatan peralihan yang tinggi dan penghilangan kemungkinan getaran dipastikan, karena pegas sudah dipra- dikompresi dan setelah menyentuh kontak, gaya dorong mulai tumbuh bukan dari nol, tetapi dari nilai tertentu yang ditentukan. mode, tetapi juga resistansi termal dan elektrodinamik yang diperlukan dalam mode hubung singkat.

Kontak pemutus yang dapat digerakkan juga tidak boleh dihancurkan oleh suhu tinggi dari busur listrik yang terbentuk saat dibuka, dan ditutup dengan andal tanpa pengelasan dan peleburan saat dinyalakan untuk korsleting.Langkah-langkah yang dibahas di atas juga berkontribusi pada pemenuhan persyaratan ini.

Kontak yang terbuat dari keramik logam, yang merupakan campuran bubuk tembaga yang dihancurkan dengan tungsten atau dengan molibdenum dan perak dengan tungsten, sangat tahan terhadap aksi destruktif dari busur listrik.

Senyawa semacam itu memiliki konduktivitas listrik yang baik karena penggunaan tembaga atau perak dan titik leleh yang tinggi karena penggunaan tungsten atau molibdenum.

Desain dasar kontak dalam instalasi listrik dan perangkat listrik

Konstruksi sambungan kontak tetap (kaku) yang tidak dapat dipatahkan harus memastikan penjepitan permukaan kontak yang andal dan resistansi kontak minimal. Lebih baik menghubungkan ban dengan beberapa baut yang lebih kecil daripada dengan satu baut besar, karena ini memberikan lebih banyak titik kontak. Saat menyambungkan ban, resistansi kontak lebih rendah daripada saat menggunakan baut, saat perlu mengebor lubang pada ban. Sambungan kontak berkualitas tinggi dipastikan dengan pengelasan busbar.

Kontak pemutus bergerak — elemen dasar perangkat switching... Selain persyaratan umum untuk semua kontak, mereka harus memiliki ketahanan busur, kemampuan untuk menghidupkan dan mematikan sirkuit dengan andal jika terjadi korsleting, serta menahan sejumlah operasi switching dan shutdown tanpa kerusakan mekanis.

Kontak paling sederhana dari jenis ini adalah kontak pemotongan datar. Saat diaktifkan, bilah yang dapat digerakkan masuk di antara rahang pegas tetap. Kerugian dari kontak datar seperti itu adalah kontak permukaan kontak terjadi di beberapa titik karena ketidakrataan permukaan ini.

Untuk mendapatkan kontak linier, tonjolan semi-silinder dicap pada strip pisau, dan untuk meningkatkan tekanan, strip dikompresi dengan penjepit baja dengan pegas.Kontak putus paling sering digunakan pada pemutus sirkuit dan pemisah.

Bagian kontak dari self-aligning finger contact dibuat dalam bentuk jari-jari, di pelat - dalam bentuk pelat, pada akhirnya - dalam bentuk bagian atas yang rata, dalam soket - dalam bentuk lamela ( segmen), di kuas - dalam bentuk kuas dari pelat tembaga atau perunggu tipis yang elastis.

Bagian kontak yang ditentukan (bagian) dalam sejumlah desain dapat berubah, dalam batas terbatas, posisinya relatif terhadap kontak tetap. Sambungan pembawa arus yang fleksibel disediakan untuk sambungan listrik yang andal.

Kestabilan kontak pemutusan dan gaya tekan yang dibutuhkan biasanya dicapai dengan menggunakan pegas daun atau koil.

Kontak jari dan kontak digunakan pada perangkat dengan voltase di atas 1000 V untuk berbagai arus sebagai kontak pengoperasian dan lengkung, dan kontak datar digunakan sebagai kontak pengoperasian. Kontak ujung digunakan untuk voltase 110 kV dan lebih tinggi, untuk arus tidak melebihi 1 — 1,5 kA sebagai kontak operasi dan busur. Kontak sikat digunakan pada perangkat untuk berbagai voltase dan arus yang signifikan, tetapi hanya sebagai kontak yang berfungsi, karena busur listrik dapat merusak sikat yang relatif tipis.