מגעים במתקני חשמל ומכשור חשמלי

נקודות החיבור של האלמנטים הבודדים המרכיבים כל מעגל חשמלי נקראות מגעים חשמליים.

מגע חשמלי - חיבור של חוטים המאפשרים העברת זרם חשמלי. היווצרות מגע מוליכים זרם נקראים גופי מגע או מגעים חיוביים ושליליים, תלוי לאיזה קוטב של מקור הזרם הם מחוברים.

המילה "קשר" פירושה "מגע", "מגע". במערכת חשמלית המשלבת מכשירים שונים, מכונות, קווים וכו', משתמשים במספר עצום של מגעים לחיבור ביניהם. אמינות הציוד ותפעול המערכת תלויה במידה רבה באיכות חיבורי המגעים.

סיווג מגעים חשמליים

מגעים חשמליים קבועים וניתנים להזזה. מגעים קבועים - כל סוגי הניתנים והאינטגרליים, מיועדים לחיבור חוטים לטווח ארוך. מגעים ניתנים להסרה נעשים על ידי מהדקים, ברגים, ברגים וכו', אינטגרלי - על ידי הלחמה, ריתוך או ריתוך.מגעים ניתנים להזזה מחולקים לקטועים (מגעים של ממסרים, לחצנים, מתגים, מגעים וכו') והחלקה (מגעים בין האספן למברשות, מגעים של מתגים, פוטנציומטרים וכו').

הסוג הפשוט ביותר של מגע חשמלי הוא זוג מגע. סוג קשה של מגע הוא, למשל, מגע היוצר סגירת מעגל מקבילי כפול או סגירת סדרה כפולה (האחרון נקרא צימוד). המגע שמחליף את המעגל כאשר המכשיר מופעל נקרא מעבר. מגע מיתוג שמנתק את המעגל בזמן המיתוג נקרא מגע מיתוג, ואי שבירת המעגל בזמן המיתוג נקרא מגע חולף.

בהתאם לטופס, מגעים חשמליים מחולקים ל:

• נקודה (למעלה - מטוס, כדור - מטוס, כדור - כדור), המשמשים בדרך כלל במכשירים וממסרים רגישים המחליפים עומסים קלים;

• ליניארי - מתרחשים במגעים בצורה של גופים גליליים ובמגעי מברשת;

• מישורית - בציוד מיתוג זרם גבוה.

בדרך כלל המגעים מחוברים לקפיצים שטוחים, מה שנקרא מגע (עשוי מכסף ניקל, זרחן ובריליום ברונזה ולעתים רחוקות יותר מפלדה), הכפופים לדרישות גבוהות לגבי קביעות התכונות המכניות שלהם לאורך כל חיי השירות של המכשיר, לרוב מחושב בעשרות ויותר ממיליון מחזורים. קבוצה של קפיצים, העשויים בצורה של בלוק נפרד, המתחלפים בו זמנית, יוצרים קבוצת קשר (או חבילה).

מאפייני ביצועים של חיבורי מגע חשמליים

המגע של המגעים אינו מתרחש על פני כל המשטח, אלא רק בנקודות בודדות בשל החספוס של משטח המגע עם כל דיוק של עיבודו. כמעט ללא קשר לסוג המגעים, המגע של מרכיבי המגע מתבצע תמיד על פני שטחים קטנים.

זה מוסבר על ידי העובדה כי פני השטח של רכיבי המגע לא יכול להיות שטוח לחלוטין. לכן, בפועל, כאשר משטחי המגע מתקרבים זה לזה, הם באים תחילה במגע עם מספר קצוות (נקודות) בולטים ולאחר מכן, אך בלחץ גובר, נוצר עיוות של חומר המגע ונקודות אלו הופכות למגרשי משחקים קטנים.

קווי זרם חשמלי העוברים ממגע אחד למשנהו נמשכים לנקודות המגע הללו. לכן, המגע מכניס התנגדות נוספת למגע Rk למעגל המחובר על ידו.

אם משטח המגע מכוסה בסרט, אז R גדל. עם זאת, סרטים דקים מאוד (עד 50 A) אינם משפיעים על התנגדות המגע עקב אפקט המנהור. סרטים עבים יותר עלולים להישבר תחת כוח מגע או מתח מופעל.

כשל חשמלי של סרטי מגע נקרא פריטינג. אם הסרטים לא נהרסים, אז Rk נקבע בעיקר על ידי ההתנגדות של הסרטים. מיד לאחר הפשטת מגע, כמו גם עם כוח מגע ומתח מספיקים במעגל המגע, ההתנגדות שלו נקבעת בעיקר על ידי ההתנגדות של אזורי הכיווץ.

ככל שהכוח המופעל על המגעים גדול יותר והחומר שלהם רך יותר, כך שטח המגע הכולל של משטחי המגע גדול יותר ובהתאם, פחות פעילים התנגדות חשמלית בצומת (באזור שכבת המעבר בין משטחי המגע). התנגדות אקטיבית זו נקראת התנגדות חולפת.

התנגדות חולפת - אחד הפרמטרים העיקריים של איכות המגעים החשמליים, שכן היא מאפיינת את כמות האנרגיה הנספגת בתרכובת המגע, שהופכת לחום ומחממת את המגע. ההתנגדות למגע יכולה להיות מושפעת מאוד מהאופן שבו מטופלים משטחי המגע ומצבם. לדוגמה, סרט תחמוצת שנוצר במהירות על מגעי אלומיניום יכול להגביר באופן משמעותי את ההתנגדות למגע.

כאשר הזרם עובר דרך המגעים, הם מחוממים והטמפרטורה הגבוהה ביותר נצפית על פני המגע עקב נוכחות התנגדות מעבר. כתוצאה מחימום מגע, התנגדות חומר המגע ובהתאם, התנגדות המעבר.

בנוסף, עלייה בטמפרטורת המגע מקדמת היווצרות תחמוצות על פני השטח שלה, מה שמגביר את ההתנגדות החולפת עוד יותר באופן משמעותי. ולמרות שעם עלייה בטמפרטורה, חומר המגע יכול להתרכך במקצת, מה שקשור לעלייה במשטח המגע, באופן כללי, תהליך זה יכול להוביל להרס של המגעים או לריתוך שלהם. האחרון, למשל, מסוכן מאוד למגעים פתוחים, מכיוון שכתוצאה מכך, המכשיר עם אנשי הקשר הללו לא יוכל לכבות את המעגל. לכן, עבור סוגים שונים של מגעים, נקבעת טמפרטורה מקסימלית מותרת עם זרם ארוך שזורם דרכם.

כדי להפחית את החימום, אפשר להגדיל את מסת המתכת של המגעים ואת פני השטח המקוררים שלהם, מה שישפר את פיזור החום. כדי להפחית את התנגדות המגע, יש צורך להגביר את לחץ המגע, לבחור את החומר המתאים וסוג המגעים.

לדוגמה, מגעים פתוחים המיועדים לשימוש חיצוני מומלץ להיות עשויים מחומרים הניתנים לחמצון קלות, או לכסות את פני השטח שלהם בשכבה נגד קורוזיה. חומרים כאלה כוללים, במיוחד, כסף, שניתן להשתמש בו לציפוי משטחי מגע.

מגעים בלתי ניתנים לשבירת נחושת ניתנים לשימור (קשה יותר לחמצן משטחים משומרים). לאותן מטרות, משטחי המגע מכוסים בחומר סיכה, למשל, ג'לי נפט. מגעים טבולים בשמן מוגנים היטב מפני קורוזיה ללא אמצעים מיוחדים אחרים. זה משמש במפסקי שמן.

הפעולה של כל חשמל מורכבת מ-4 שלבים - מצב פתוח, קצר חשמלי, מצב סגור ופתיחה, שכל אחד מהם משפיע על מהימנות המגע.

במצב פתוח, הסביבה החיצונית פועלת על המגע החשמלי, וכתוצאה מכך נוצרים סרטים על פני השטח שלהם.

במצב סגור, כאשר המגעים נלחצים יחד וזרם עובר דרכם, הם מתחממים ומתעוותים; בתנאים מסוימים, אם המגעים מתחממים יתר על המידה, ריתוך עלול להתרחש.

כאשר המגעים נסגרים ונפתחים, מתרחשות תופעות גשר או פריקה, המלוות באידוי והעברת מגע מתכת, שינוי פני השטח שלו. בנוסף, בלאי מכני אפשרי. מגעים הנובעים מחבטות והחלקה אחד כנגד השני.

כשהמגעים מתקרבים זה לזה במרחקים קטנים מאוד, אפילו במתחים קטנים של מקור הכוח, שיפוע השדה הופך כל כך גדול עד שהחוזק הדיאלקטרי של הפער מתקלקל ומתרחש התמוטטות. אם יש חלקיקים זרים על פני השטח, במיוחד אלה המכילים פחמן, אז כאשר הם באים במגע, מתרחש אידוי ונוצרים תנאים לסילוק.

פתיחה היא בדרך כלל החלק הקשה ביותר בעבודה. מגע חשמלי בהתאם לפרמטרים של המעגל (R, L ו-C) וגודל המתח המופעל בעת הפתיחה, מתרחשות תופעות הגורמות לבלאי מגעים. אם מתח המעגל גדול מהמתח Upl, במקום שבו מתכת המגעים נמסה, לאחר הפרדתם, יורד כוח המגע ולכן שטח המגע, ההתנגדות והטמפרטורה יגדלו.

כאשר הטמפרטורה עולה על נקודת ההיתוך של המתכת, ייווצר גשר מתכת מותכת בין משטחי המגע, שנמתח בהדרגה ואז נשבר בנקודה החמה ביותר. הטמפרטורה הגבוהה בקריעת הגשר מקלה על התחלת הפליטה.

הגשר עצמו קיים רק במעגלים אוהםים במתחי אספקה ​​מתחת למתח הקשת. אם יש השראות במעגל, אז מתחי היתר הנגרמים על ידו ברגע הפסקת הזרם תורמים להופעת ניצוץ בזרמים מתחת לזרמי הקשת, ובזרמים מעל לזרמי הקשת - קשתות. מכיוון שכמעט תמיד יש השראות במעגל, גשרים מלווים ברוב המקרים בפריקה. מתח ניצוץ מינימלי בשקע החשמל - 270-300 וולט.

מגעים מכל סוג חייבים לספק לא רק פעולה רציפה ללא התחממות יתר בלתי מקובלת בתנאים רגילים, אלא גם את ההתנגדות התרמית והאלקטרודינמית הדרושה במצב קצר חשמלי. אין להרוס מגעים מתנועעים גם בגלל הטמפרטורה הגבוהה של הקשת החשמלית שנוצרת בעת פתיחתם, ולסגור אותם בצורה מהימנה ללא ריתוך והיתוך כאשר מופעלים לקצר חשמלי. האמצעים שנדונו לעיל תורמים אף הם למילוי דרישות אלו.

מגעי מתכת-קרמיקה, שהיא תערובת של אבקות נחושת כתוש עם טונגסטן או מוליבדן וכסף עם טונגסטן.

מתחם כזה מחזיק בו זמנית מוליכות חשמלית טובה עקב השימוש בנחושת או כסף ונקודת ההיתוך הגבוהה עקב השימוש בטונגסטן או מוליבדן.

יש דרך נוספת לבטל את הסתירה הקיימת, המורכבת מהעובדה שלחומרים בעלי מוליכות חשמלית טובה (כסף, נחושת וכו'), ככלל, יש נקודת התכה נמוכה יחסית, ולחומרים עקשנים (טונגסטן, מוליבדן) יש נקודת התכה נמוכה יחסית. מוליכות חשמלית נמוכה. זהו שימוש במערכת מגע כפולה המורכבת ממגעי הפעלה וקשתות המחוברים במקביל.

מגעי עבודה עשויים מחומר עם מוליכות חשמלית גבוהה ומגעי קשתות - עשויים מחומר עמיד בפני אש. במצב רגיל, כאשר המגעים סגורים, רוב הזרם זורם דרך המגעים הפועלים.

כאשר המעגל מנותק, מגעי ההפעלה נפתחים תחילה, ולאחר מכן מגעי הקשתות.לכן, למעשה, המעגל מופרע על ידי מגעי קשת, שעבורם אפילו זרם הקצר אינו מהווה סכנה גדולה (עבור זרמי קצר משמעותיים, נעשה שימוש נוסף במכשירי קשת מיוחדים).

כאשר המעגל מופעל, מגעי הקשת נסגרים תחילה, ולאחר מכן מגעי ההפעלה. לפיכך, מגעי ההפעלה למעשה אינם נשברים או סוגרים את המעגל לחלוטין. זה מבטל את הסכנה של התכה וריתוך.

כדי לבטל את האפשרות של פתיחה ספונטנית של אנשי קשר מ מאמצים אלקטרודינמיים כאשר זורמים זרמי קצר חשמלי, מערכות המגע מתוכננות כך שהכוחות האלקטרודינמיים בתנאים אלו מספקים לחץ מגע נוסף ומונעים התכה וריתוך אפשריים של המגעים ברגע הפעלת מעגל הקצר, מיתוג מואץ.

כדי למנוע את הסכנה של פגיעה אלסטית משמעותית על משטחי המגע, השתמשו בלחיצה מוקדמת של מגעים עם קפיצים מיוחדים... במקרה זה, מובטחת גם מהירות מיתוג גבוהה וגם ביטול רעידות אפשריות, שכן הקפיץ הוא מראש. דחוס ולאחר נגיעה במגעים, כוח הדחיפה מתחיל לצמוח לא מאפס, אלא מערך מסוים שצוין. מצב, אלא גם ההתנגדות התרמית והאלקטרודינמית הנדרשת במצב קצר חשמלי.

אין להרוס מגעים מתנועעים גם בגלל הטמפרטורה הגבוהה של הקשת החשמלית שנוצרת בעת פתיחתם, ולסגור אותם בצורה מהימנה ללא ריתוך והיתוך כאשר מופעלים לקצר חשמלי.האמצעים שנדונו לעיל תורמים אף הם למילוי דרישות אלו.

מגעים עשויים מקרמיקה מתכת, שהיא תערובת של אבקות נחושת כתוש עם טונגסטן או עם מוליבדן וכסף עם טונגסטן, עמידים במיוחד בפני הפעולה ההרסנית של קשת חשמלית.

לתרכובת כזו יש גם מוליכות חשמלית טובה בגלל השימוש בנחושת או כסף וגם נקודת התכה גבוהה בגלל השימוש בטונגסטן או מוליבדן.

עיצובים בסיסיים של מגעים במתקני חשמל ומכשירים חשמליים

הבנייה של מפרקי מגע קבועים (קשיחים) בלתי שבירים חייבת להבטיח הידוק אמין של משטחי המגע והתנגדות מינימלית למגע. עדיף לחבר את הצמיגים עם כמה ברגים קטנים יותר מאשר עם אחד גדול, שכן זה מספק יותר נקודות מגע. בעת חיבור הצמיגים, התנגדות המגע נמוכה יותר מאשר בעת שימוש בברגים, כאשר יש צורך בקידוח חורים בצמיגים. האיכות הגבוהה של חיבור המגע מובטחת על ידי ריתוך הפסים.

מגעים ניתנים לשבירת תנועה — מרכיב בסיסי של התקני מיתוג... בנוסף לדרישות הכלליות לכל המגעים, עליהם להיות בעלי התנגדות בקשת, יכולת להפעיל ולכבות באופן מהימן את המעגל במקרה של קצר חשמלי, וכן לעמוד במספר מסוים של פעולות מיתוג וכיבוי ללא נזק מכני.

המגע הפשוט ביותר מסוג זה הוא מגע חיתוך שטוח. כאשר הוא מחובר, הלהב הנייד נכנס בין הלסתות הקבועות עמוסות קפיצים. החיסרון של מגע שטוח שכזה הוא שהמגע של משטחי המגע מתרחש במספר נקודות עקב אי סדרים של משטחים אלה.

כדי להשיג מגע ליניארי, מוטבעות בליטות חצי גליליות על פסי הסכין, וכדי להגביר את הלחץ, הרצועות נדחסות עם מהדק פלדה עם קפיץ.מגעי הפסקה משמשים לרוב במפסקים ומנתקים.

חלק המגע של מגע האצבע המיישר את עצמו נעשה בצורה של אצבעות, בצלחת - בצורה של לוחות, בסופו של דבר - בצורה של חלק עליון שטוח, בשקע - בצורה של למלות ( מקטעים), במברשת - בצורה של מברשות של לוחות נחושת אלסטיות, דקות או ברונזה.

חלקי המגע (חלקים) שצוינו במספר עיצובים יכולים לשנות, במגבלות מוגבלות, את מיקומם ביחס למגעים הקבועים. חיבורים נושאי זרם גמישים מסופקים עבור החיבור החשמלי האמין שלהם.

יציבות המגעים הפורצים וכוח הלחיצה הנדרש מושגים בדרך כלל באמצעות קפיצי עלים או סליל.

מגעי אצבע ומגעים משמשים במכשירים עם מתחים מעל 1000 V עבור זרמים שונים כמגעי הפעלה וקשתות, ומגעים שטוחים משמשים כמגעי הפעלה. מגעי קצה משמשים למתחים 110 קילו וולט ומעלה, עבור זרמים שאינם עולים על 1 - 1.5 קילו-אמפר כמגעי הפעלה וקשתות. מגעי מברשת משמשים במכשירים למתחים שונים ולזרמים משמעותיים, אך רק כמגעים עובדים, שכן קשת חשמלית עלולה לפגוע במברשות דקות יחסית.