Электрический контакт

Электрический контакт – это компонент электрической цепи, встречающийся в электрических переключателях , реле , разъемах и автоматических выключателях . ^[1] Каждый контакт представляет собой кусок электропроводящего материала, обычно металла . Когда пара контактов соприкасается, они могут пропускать электрический ток с определенным контактным сопротивлением , зависящим от структуры поверхности, химического состава поверхности и времени контакта; ^[2] когда пара разделена изолирующим не проходит зазором, то по паре ток . Когда контакты соприкасаются, переключатель замыкается ; когда контакты разделены, переключатель разомкнут . собой изолирующую среду, например, воздух, вакуум, масло, элегаз _{Зазор должен представлять} . Контакты могут управляться людьми с помощью кнопок и переключателей , посредством механического давления в датчиках или кулачках машины, а также электромеханически в реле. Поверхности, где соприкасаются контакты, обычно состоят из металлов, таких как сплавы серебра или золота. ^[3]^[4] которые обладают высокой электропроводностью , износостойкостью, стойкостью к окислению и другими свойствами. ^[5]

Материалы

Контакты могут быть изготовлены из самых разных материалов. Типичные материалы включают в себя: ^[5]

Электрические характеристики

Контакты рассчитаны на допустимую токовую нагрузку в закрытом состоянии, отключающую способность при размыкании (из-за искрения) и номинальное напряжение. Номинальное напряжение открытия может быть номинальным напряжением переменного тока, номинальным напряжением постоянного тока или обоими. ^{[ нужна ссылка ]}

Подавление дуги

Когда контакты реле размыкаются для прерывания сильного тока индуктивной нагрузкой , всплеск напряжения возникает , вызывающий возникновение дуги на контактах. Если напряжение достаточно высокое, дуга может возникнуть даже без индуктивной нагрузки. Независимо от того, как формируется дуга, она будет сохраняться до тех пор, пока ток через дугу не упадет до уровня, слишком низкого для ее поддержания. Возникновение дуги повреждает электрические контакты, а продолжительная дуга может помешать разомкнутым контактам отключить питание управляемой системы. ^[7]

В системах переменного тока , где ток проходит через ноль дважды за каждый цикл, все дуги, кроме наиболее энергичных, гаснут при переходе через ноль. Проблема более серьезна с постоянным током , где таких пересечений нуля не происходит. Вот почему контакты, рассчитанные на одно напряжение для переключения переменного тока, часто имеют более низкое номинальное напряжение для постоянного тока. ^[8]

Теория электрического контакта

Рагнар Холм внес большой вклад в теорию и применение электрического контакта. ^[9]

Макроскопически гладкие и чистые поверхности микроскопически шероховаты и на воздухе загрязнены оксидами, адсорбированными водяными парами и атмосферными примесями. Когда два металлических электрических контакта соприкасаются, фактическая площадь контакта металл-металл мала по сравнению с общей площадью контакта-к-контакту, физически соприкасающейся. В теории электрического контакта относительно небольшая область, где электрический ток течет между двумя контактами, называется а-пятном, где «а» означает неровность . Если маленькое пятно А рассматривать как круглую область, а удельное сопротивление металла однородно, то ток и напряжение в металлическом проводнике имеют сферическую симметрию, и простой расчет может связать размер пятна А с сопротивлением электрический контактный интерфейс. Если между электрическими контактами существует контакт металл-металл, то электрическое контактное сопротивление или ECR (в отличие от объемного сопротивления металла контакта) в основном возникает из-за сужения тока через очень небольшую площадь, а- место. Для пятен контакта с радиусами меньшими длины свободного пробега электронов $\lambda$ происходит баллистическая проводимость электронов, что приводит к явлению, известному также как сопротивление Шарвина . ^[10] Контактная сила или давление увеличивают размер А-пятна, что уменьшает сопротивление сужения и электрическое сопротивление контакта. ^[11] Когда размер контактных неровностей становится больше длины свободного пробега электронов, контакты типа Холма становятся доминирующим транспортным механизмом, что приводит к относительно низкому контактному сопротивлению. ^[2]

Контакты реле

Схема электромеханического реле, показывающая катушку, четыре пары *нормально разомкнутых* и одну пару *нормально замкнутых* контактов.

Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница, Ассоциация производителей реле и переключателей, определяют 23 различные формы электрического контакта, встречающиеся в реле и переключателях. ^[12]

Нормально закрытый ( NC ) контактная пара замкнута (в проводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии.

Нормально открытый ( НЕТ ) контактная пара разомкнута (в непроводящем состоянии), когда она или управляющее ею устройство находится в обесточенном или расслабленном состоянии. ^{[ нужна ссылка ]}

Контактная форма

Национальная ассоциация производителей реле и ее преемница, Ассоциация производителей реле и переключателей, определяют 23 различные формы электрических контактов , встречающихся в реле и переключателях. ^[13] Наиболее распространены следующие контактные формы:

Контакты формы А

Контакты формы А («замыкающие контакты») являются нормально открытыми . Контакты разомкнуты, когда отсутствует возбуждающая сила (магнит или соленоид реле ) . При наличии возбуждающей силы контакт замыкается. Альтернативное обозначение формы A — SPST-NO . ^[12]

Контакты формы Б

Контакты формы B («размыкающие контакты») являются нормально замкнутыми контактами. Его работа логически инвертирована по сравнению с формой A. Альтернативное обозначение формы B — SPST-NC . ^[12]

Контакты формы C

Контакты формы C («переключающие» или «переключающие» контакты) состоят из пары нормально замкнутых контактов и пары нормально разомкнутых контактов, которые управляются одним и тем же устройством; Между контактами каждой пары имеется общее электрическое соединение, в результате чего имеется только три соединительных клеммы. Эти клеммы обычно маркируются как нормально открытые , общие и нормально закрытые ( NO-C-NC ). Альтернативное обозначение формы C — SPDT . ^[12]

Эти контакты довольно часто встречаются в электрических переключателях и реле, поскольку общий контактный элемент обеспечивает механически экономичный метод обеспечения большего количества контактов. ^[12]

Контакты формы D

Контакты формы D (контакты «переключения непрерывности») отличаются от формы C только в одном отношении — порядок включения и отключения во время перехода. Если Форма C гарантирует, что на короткое время оба соединения будут открыты, Форма D гарантирует, что на короткое время все три клеммы будут подключены. Это относительно редкая конфигурация. ^[12]

Контакты формы E

Форма E представляет собой комбинацию форм D и B.

Контакты формы К

Контакты формы K (центрально-смещенные) отличаются от формы C тем, что имеется центрально-смещенное или нормально разомкнутое положение, при котором ни одно соединение не выполняется. SPDT с центральным положением «выключено» распространены, но реле с такой конфигурацией встречаются относительно редко. Тумблеры ^[12]

Контакты формы X

Тумблер с одним *Form X.* контактом При срабатывании подвижный контакт поворачивается влево, закрывая зазор между двумя неподвижными контактами.

Контакты формы X или двойного замыкания эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы A , механически соединенным и управляемым одним исполнительным механизмом, а также могут быть описаны как SPST-NO контакты . Они обычно встречаются в контакторах и тумблерах, предназначенных для работы с индуктивными нагрузками большой мощности. ^[12]

Контакты формы Y

Контакты формы Y или контакты с двойным разрывом эквивалентны двум последовательно соединенным контактам формы B , механически соединенным и управляемым одним исполнительным механизмом, а также могут быть описаны как SPST-NC . контакты ^[12]

Контакты формы Z

Контакты формы Z или двойного замыкания с двойным разрывом сравнимы с контактами формы C , но они почти всегда имеют четыре внешних соединения: два для нормально открытого пути и два для нормально закрытого пути. Как и в случае с формами X и Y , оба пути тока включают два последовательно соединенных контакта, механически связанных и управляемых одним исполнительным механизмом. Опять же, это также называется контактом SPDT . ^[12]

Порядок перерыва

Если переключатель содержит как нормально разомкнутые (НО), так и нормально закрытые (НЗ) контакты, порядок их замыкания и размыкания может иметь важное значение. В большинстве случаев действует правило «прежде чем сделать» или BBM ; то есть контакты NO и NC никогда не замыкаются одновременно во время перехода между состояниями. Это не всегда так: контакты формы C следуют этому правилу, тогда как эквивалентные в остальном контакты формы D следуют противоположному правилу: замыкание до разрыва. Менее распространенная конфигурация, когда НО и НЗ контакты одновременно замыкаются во время перехода, — замыкание перед размыканием или MBB . ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Основы реле; Омрон.
^ Перейти обратно: ^а ^б Чжай, К.; Ханаор, Д.; Пруст, Г.; Ган, Ю. (2015). «Зависимое от напряжения сопротивление электрического контакта на фрактальных шероховатых поверхностях» (PDF) . Журнал инженерной механики . 143 (3): B4015001. doi : 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967 .
^ Matsushita Electronics, «Техническая информация о реле: определение терминологии реле», § Контакт, http://media.digikey.com/pdf/other%20reled%20documents/panasonic%20other%20doc/small%20signal%20relay%20techincal% 20info.pdf
^ «Механический термин» (PDF) . Panasonic.biz .
^ Перейти обратно: ^а ^б «Электроконтактные материалы» . ПЭП Брайнин . 13 декабря 2013 г. Проверено 4 марта 2017 г.
^ Берскенс, Джек. «Контакты – Shin-Etsu Polymer Europe BV» www.shinetsu.info . Архивировано из оригинала 13 ноября 2019 г. Проверено 4 марта 2017 г.
^ «Феномен контактной дуги» (PDF) . PickerComponents.com . Компоненты выбора.
^ Глава 4 , Том IV, Уроки электрических цепей , EETech Media, получено в июне 2017 г.
^ «Конференции IEEE Holm по электрическим контактам» . ieee-holm.org . Проверено 4 марта 2017 г.
^ Чжай, К; и др. (2016). «Межфазное электромеханическое поведение на шероховатых поверхностях» (PDF) . Письма по экстремальной механике . 9 : 422–429. дои : 10.1016/j.eml.2016.03.021 .
^ Холм, Рагнар (1999). Электрические контакты: теория и приложения (4-е изд.). Спрингер. ISBN 978-3540038757 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Раздел 1.6, Справочник инженеров по реле, 5-е изд., Ассоциация производителей реле и переключателей, Арлингтон, Вирджиния; 3-е изд., Национальная ассоциация производителей реле, Элкхарт, Индиана, 1980 г.; 2-е изд. Хейден, Нью-Йорк, 1966 год; Большая часть 5-го издания доступна здесь. Архивировано 5 июля 2017 г. в Wayback Machine .
^ Раздел 1.6, Справочник инженеров по реле, 5-е изд., Ассоциация производителей реле и переключателей, Арлингтон, Вирджиния; 3-е изд., Национальная ассоциация производителей реле, Элкхарт, Индиана, 1980 г.; 2-е изд. Хейден, Нью-Йорк, 1966 год; Большая часть 5-го издания доступна здесь. Архивировано 5 июля 2017 г. в Wayback Machine .

Дальнейшее чтение

Питни, Кеннет Э. (2014) [1973]. Руководство по контактам Ney — Электрические контакты для использования с низким энергопотреблением (переиздание 1-го изд.). Дерингер-Ней, первоначально JM Ney Co. ASIN B0006CB8BC . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} (Примечание. Бесплатная загрузка после регистрации.)
Слэйд, Пол Г. (12 февраля 2014 г.) [1999]. Электрические контакты: принципы и применение . Электротехника и электроника. Том. 105 (2-е изд.). CRC Press , Taylor & Francisco, Inc. ISBN 978-1-43988130-9 . {{cite book}}: |work= игнорируется ( помогите )
Холм, Рагнар ; Холм, Эльза (29 июня 2013 г.) [1967]. Уильямсон, JBP (ред.). Электрические контакты: теория и применение (переиздание 4-го исправленного изд.). Springer Science & Business Media . ISBN 978-3-540-03875-7 . (Примечание. Переработка предыдущего « Справочника по электрическим контактам ».)
Холм, Рагнар ; Холм, Эльза (1958). Справочник по электрическим контактам (3-е полностью переписанное издание). Берлин / Геттинген / Гейдельберг, Германия: Springer-Verlag . ISBN 978-3-66223790-8 . [1] (Примечание: переработанная версия и перевод более ранней книги « Техническая физика электрических контактов » (1941 г.) на немецкий язык, которая доступна в переиздании по адресу ISBN 978-3-662-42222-9 .)
Гек, Манфред; Вальчук, Евгенюк; Буреш, Изабель; Вайзер, Джозеф; Борхерт, Лотар; Фабер, Манфред; Барс, Вилли; Зегер, Карл Э.; Имм, Рейнхард; Беренс, Волкер; Хебер, Йохен; Гроссманн, Герман; Штрёули, Макс; Шулер, Питер; Хайнцель, Гельмут; Хармсен, Ульф; Дьёри, Имре; Ганц, Иоахим; Хорн, Йохен; Каспар, Франц; Линдмайер, Манфред; Бергер, Франк; Баужан, Гюнтер; Кричел, Ральф; Вольф, Иоганн; Шрайнер, Гюнтер; Шретер, Герхард; Мауте, Уве; Линнеманн, Хартмут; Тар, Ральф; Мёллер, Вольфганг; Ридер, Вернер; Каминский, Ян; Попа, Хайнц Эрих; Шнайдер, Карл-Хайнц; Больц, Джейкоб; Вермидж, Л.; Майер, Урсула (2016) [1984]. Винарицкий, Эдвард; Шредер, Карл-Хайнц; Вайзер, Джозеф; Ведж, Альберт; Мерл, Вильгельм А.; Мейер, Карл-Людвиг (ред.). Электрические контакты, материалы и применение: основы, технологии, методы испытаний (на немецком языке) (3-е изд.). Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк / Токио: Springer-Verlag . ISBN 978-3-642-45426-4 .

[1] Основы реле; Омрон.

[ecr-2] Перейти обратно: ^а ^б Чжай, К.; Ханаор, Д.; Пруст, Г.; Ган, Ю. (2015). «Зависимое от напряжения сопротивление электрического контакта на фрактальных шероховатых поверхностях» (PDF) . Журнал инженерной механики . 143 (3): B4015001. doi : 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967 .

[Matsushita-3] Matsushita Electronics, «Техническая информация о реле: определение терминологии реле», § Контакт, http://media.digikey.com/pdf/other%20reled%20documents/panasonic%20other%20doc/small%20signal%20relay%20techincal% 20info.pdf

[4] «Механический термин» (PDF) . Panasonic.biz .

[PEP_Brainin-5] Перейти обратно: ^а ^б «Электроконтактные материалы» . ПЭП Брайнин . 13 декабря 2013 г. Проверено 4 марта 2017 г.

[6] Берскенс, Джек. «Контакты – Shin-Etsu Polymer Europe BV» www.shinetsu.info . Архивировано из оригинала 13 ноября 2019 г. Проверено 4 марта 2017 г.

[7] «Феномен контактной дуги» (PDF) . PickerComponents.com . Компоненты выбора.

[8] Глава 4 , Том IV, Уроки электрических цепей , EETech Media, получено в июне 2017 г.

[9] «Конференции IEEE Holm по электрическим контактам» . ieee-holm.org . Проверено 4 марта 2017 г.

[10] Чжай, К; и др. (2016). «Межфазное электромеханическое поведение на шероховатых поверхностях» (PDF) . Письма по экстремальной механике . 9 : 422–429. дои : 10.1016/j.eml.2016.03.021 .

[11] Холм, Рагнар (1999). Электрические контакты: теория и приложения (4-е изд.). Спрингер. ISBN 978-3540038757 .

[Relay_Handbook_1.6-12] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Раздел 1.6, Справочник инженеров по реле, 5-е изд., Ассоциация производителей реле и переключателей, Арлингтон, Вирджиния; 3-е изд., Национальная ассоциация производителей реле, Элкхарт, Индиана, 1980 г.; 2-е изд. Хейден, Нью-Йорк, 1966 год; Большая часть 5-го издания доступна здесь. Архивировано 5 июля 2017 г. в Wayback Machine .

[13] Раздел 1.6, Справочник инженеров по реле, 5-е изд., Ассоциация производителей реле и переключателей, Арлингтон, Вирджиния; 3-е изд., Национальная ассоциация производителей реле, Элкхарт, Индиана, 1980 г.; 2-е изд. Хейден, Нью-Йорк, 1966 год; Большая часть 5-го издания доступна здесь. Архивировано 5 июля 2017 г. в Wayback Machine .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]