Электромагнитные реле и контакторы, страница 2

где ε — константа, определяемая материалом, формами контакта, способом обработки и состоянием контактных поверхностей; Q — контактное давление (сила, сжимающая контакты); n — показатель степени, значение которого зависит от числа точек соприкосновения, а последнее находится в прямой зависимости от условной, геометрической площади контактирования.

Переходное сопротивление  зависит от температуры  и для меди может быть вычислено по формуле

где α — температурный коэффициент; Θ — перегрев.

Температура перегрева должна быть ниже вызывающей размягчение материала.

Различают точечные, линейные и плоскостные контакты в зависимости от формы контактирования (рис. 7.2,б). В первом случае соприкосновение контакт-деталей в виде двух сфер, сферы с плоскостью, вершины конуса с плоскостью и т. д. происходит в одной точке-площадке, во втором цилиндр с цилиндром, цилиндр с плоскостью и т. п. соприкасаются не менее чем в двух точках-площадках, расположенных на одной линии, в третьем случае контакт-детали в виде двух поверхностей имеют три или более точек соприкосновения. Многоточечное контактирование обеспечивает большую надежность и меньшее сопротивление электрического соединения (электрического контакта).

Выбор материала контактов должен обеспечить удовлетворение таких основных требований; высокие электро- и теплопроводность, температура плавления, значения тока и напряжения дугообразования, стойкость против коррозии, эрозии и образования пленок с большим электрическим сопротивлением,, оптимальная твердость как компромисс между необходимостью, с одной стороны, высокой твердости для уменьшения механического износа, вызываемого замыканием и размыканием контактов, и, с другой стороны, малой твердости для снижения требуемого контактного давления; простота обработки; низкая стоимость.

Под эрозией (электрическим, физическим износом) контактов понимают их разрушение вследствие переноса, расплавления, испарения и распыления частиц металла с поверхностей контактов во время замыкания и размыкания последних и возникающего при этом газового разряда из-за пробоя междуконтактного промежутка. Тлеющий разряд возникает при отключении тока менее 0,1 А при напряжении на контактах 250— 300 В, минимальный ток дуги для металлов — порядка 0,5 А. При нагреве контактов в среде, содержащей кислород и серу, на их поверхностях могут появиться оксидные и сульфидные пленки, значительно увеличивающие переходное сопротивление. Их образование и называют коррозией контактов (химическим износом).

Хорошей стойкостью против коррозии обладают благородные металлы, поэтому маломощные контакты изготовляют из серебра (реже из золота, платины и их сплавов). Для более мощных контактов их использовать нельзя, так как их стойкость против эрозии недостаточна. Поэтому при токах 1 —10 А применяют контакты из твердых и тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена, их сплавов с иридием, платиной и др.) и композиций, получаемых методами порошковой металлургии (механические смеси нескольких металлов нагревают и прессуют до спекания). Еще более мощные контакты изготовляют из меди или металлокерамических материалов. Разработаны конструкции, обеспечивающие притирание контактов для уничтожения оксидных и сульфидных пленок.

Для коммутации токов до 1 А применяют точечные контакты, а имеющие большую массу и, следовательно, большую теплоемкость линейные контакты используют в цепях с токами до сотен ампер. У плоскостных контактов большие масса и поверхность охлаждения позволяют их использовать с допустимым нагревом при токах свыше 1 кА.

Самый тяжелый режим работы контактов возникает при их размыкании: по мере ослабления сжатия возрастает переходное сопротивление, увеличиваются выделяющееся тепло, нагрев контактов и прилегающих к ним участков контактной системы; материал контактов может расплавиться; при разрыве мостика из жидкого металла появляется искра, а при больших токах и напряжении возможно появление дуги. При этом почти вся электромагнитная энергия, накопленная в цепи, выделяется в дуге. Дуга характеризуется большой плотностью тока и высокой температурой в ее канале и опорных точках, а потому контакты разрушаются.

Нормальным принято считать состояние реле при обесточенной обмотке. Значит, у реле, изображенного на рис. 7.2, а, контакты 9—10 нормально разомкнутые, или замыкающие, а 10—11 — нормально замкнутые, или размыкающие. Различают еще переключающие контакты, состоящие из двух неподвижных и одного расположенного между ними общего подвижного контакта. Такой контакт у поляризованного реле с двухпозиционной настройкой (рис. 7.3,а). Число контактов у одного реле может доходить до нескольких десятков. Пружины 6 служат упорами для контактных пружин 8 (рис. 7.2,а). Они гасят вибрации последних после замыкания и размыкания контактов, улучшая процесс коммутации, обеспечивают необходимые контактные давления и раствор контактов при меньшем ходе якоря, а также используются для настройки контактной системы путем изменения их начальной деформации.

Контактные системы поляризованных реле представлены на рис. 7.3,б, где слева направо показаны: якорь 1 с гибким язычком, состоящим из двух плоских бронзовых пружин 3 с подвижными контактами 2 (свободные изогнутые концы этих пружин давят друг на друга, вследствие чего поглощается большая часть кинетической энергии движения якоря при ударах подвижных контактов о неподвижные); якорь с гибким языком из трех пружин, причем третья, более тонкая, пружина 4, поверхность которой покрыта тонким слоем серебра, служит для стабилизации во времени коэффициента трения между двумя контактными пружинами; якорь с жестким язычком и гибким креплением неподвижных контактов (кинетическая энергия якоря поглощается при трении концов пружин 6 об опорные винты 5, давление на которые можно регулировать до исчезновения дребезга в контактах).

7.4  Специальные электромагнитные реле

Вибропреобразователи. В отдаленных пунктах и на подвижных объектах получить постоянное напряжение 150—250 В довольно трудно. С помощью вибропреобразователей эту задачу можно решить при наличии низковольтных (2,5—12 В) аккумуляторных батарей.