Электрический контакт. Виды и форма контактов.

Электрическим контактом называется место перехода тока из одной детали в другую, а сами детали называются контактами. Контакты делятся на подвижные и неподвижные. К неподвижным контактным соединениям относятся такие, которые в процессе работы не разъединяются (соединение шин, кабельных наконечников, проводов на зажимах и др.) К подвижным контактным соединениям относятся контакты аппаратов, которые в процессе работы разъединяются.

По назначению контакты делятся на силовые (главные), которые, замыкая или размыкая цепь, управляют протеканием в них тока, и на вспомогательные (или блокировочные). Вспомогательные контакты служат для обеспечения необходимой последовательности включений или выключений других аппаратов и цепей, а также для сигнализации о включении цепей. По способу действия контакты делятся на замыкающие и размыкающие.

При отключенном приводе аппарата замыкающие контакты разомкнуты, размыкающие – замкнуты. По форме соприкасающихся поверхностей различают контакты: точечные, у которых соприкосновение происходит в одной точке или поверхностями малого радиуса; линейные, соприкасающиеся по прямой линии или практически по очень узкой поверхности; поверхностные. В аппаратах тепловозов применяют различные контакты. Клиновые контакты применяют у рубильников, переключателей и в держателях плавких предохранителей. Нож рубильника или металлический колпачок предохранителя входят в пружинящие стойки, упругостью которых создается плотность контакта. Линейные Г-образные контакты применяют для замыкания и размыкания цепей под нагрузкой. Нажимные контакты мостикового типа с двумя разрывами цепи и переключающего типа с одним разрывом применяют в реле, штепсельные - для соединения цепей управления тепловозов, работающих по системе многих единиц.

Рис. 1 Виды контактов: а – точечные; б – мостиковые; в – клиновые; г – скользящие; д – линейные; Н – нож; О – оправка

4 Электрическая дуга, условия возникновения и гашения.

Размыкание подвижного и неподвижного электрических контактов под током сопровождается снижением величины контактного нажатия, что приводит к возрастанию сопротивления в точке контакта и, как следствие, к нагреву контактных поверхностей. В результате этого при разъединении контактов образуется искрение, происходит ионизация воздушного промежутка между контактными поверхностями и возникает такое явление, как электрическая дуга.

Дуга представляет собой непрерывный поток электронов и ионов, образующихся, в результате ионизации молекул газа дугового промежутка, а так же выделения электронов и ионов раскаленными поверхностями контактов.

Для возникновения дуги напряжение между разомкнутыми контактами должно быть выше 10…20 В, а ток в момент их размыкания не менее 0.4…0.9 А.

Температура в ядре дуги достигает 5 000 ºС.

Пока между контактами аппарата «горит» дуга, он не в состоянии разорвать электрическую цепь. Дуга может перебрасываться на корпус аппарата или на элементы высоковольтной камеры, вызывая короткое замыкание. Под действием дуги происходит оплавление или деформация контактов. Для быстрого погашения электрической дуги используются различные способы, однако в тепловозной аппаратуре получил распространение способ, называемый магнитным дутьем, осуществляемым с помощью специального дугогасительного устройства (рис. 2).

Рис. 2. Дугогасительное устройство

При таком способе дуга попадает в поле, создаваемое специальной дугогасительной катушкой 1, включаемой последовательно с контактами 7 аппарата. Металлические полюса 3, соединенные с сердечником 6, увеличивают эффективность воздействия электромагнитного поля на область горения дуги. Под действием этого поля дуга, представляющая, по сути, проводник с током, начинает перемещаться к краям контактов, перебрасываясь впоследствии на специальные дугогасительные рога 2 и 5. В процессе своего перемещения дуга оказывается внутри дугогасительной камеры 4, изготовленной из диэлектрического жаропрочного материала. По мере перемещения дуга удлиняется, ее сечение становится меньше, она охлаждается о стенки дугогасительной камеры, соприкасаясь с ними. Все это позволяет быстро погасить дугу. Внутренняя полость камеры также может быть разделена на секции, в результате чего дуга дробится ими на несколько частей, что еще более способствует ее погашению. Этому же способствует и большая скорость перемещения дуги, составляющая не менее 15 м/с. Такая скорость необходима для того, чтобы дуга, перемещаясь, обгоняла облако ионизированных газов, образующихся в результате ее горения, и препятствующих ее погашению.

Вместе с тем, при относительно больших токах и напряжениях дуга является необходимым элементом процесса разрыва цепи. Она обеспечивает плавное уменьшение тока в цепи благодаря непрерывному нарастанию сопротивления в ней, и поглощению электромагнитной энергии, запасенной в индуктивностях обмоток электрических машин.

Напряжение дуги Uд возрастает прямолинейно с увеличением длины столба, что способствует гашению дуги.

При переменном токе гашение дуги облегчается вследствие периодического перехода тока через ноль.