Elektromos érintkező

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. június 19-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

Elektromos érintkezés  - vezetőképes anyagok érintkezési felülete elektromos vezetőképességgel , vagy olyan eszköz, amely ilyen érintkezést (csatlakozást) biztosít. Az érintkező anyagok természetétől függően vannak vezető-vezető (mechanikus érintkezők), vezető - félvezető és félvezető-félvezető típusú elektromos érintkezők.

Leírás

A valós érintkezési felület több százszor kisebb, mint az érintkező felületek névleges területe az érdesség, az egyenetlenségek és a nem vezető fóliák jelenléte miatt. Ugyanakkor a terhelés hatására a terület különböző területei különböző módon deformálódnak, az elektromos áram csak az érintkezési területen halad át, az áramvonalak rájuk húzódnak, ennek eredményeként „összehúzódási ellenállás” keletkezik. . Visszahúzási ellenállás az anyaggal való érintkezéskor :

,
ahol az érintkezési tartomány sugara.

Így a teljes érintkezési ellenállás az anyagok ellenállásának összege. A megbízható elektromos érintkezők létrehozásának problémája még mindig megoldatlan. Ennek a feladatnak a nehézsége a következő:

Fix kapcsolatok

Az egyrészes érintkezők a szó teljes értelmében nem teljesen egyrészesek, de szétválasztásuk az érintkező legalább részleges megsemmisítését igényli.

Példák állandó kapcsolattartásra:

Érintkezők, amelyek csatlakoztatása eszközökkel történik

Az érintkezők, amelyek csatlakozója szerszámokkal készül, a következőket tartalmazza:

Tágabb értelemben a forrasztott és vezetékes csatlakozások a szerszámmal leválasztható érintkezőket is jelentik (feltételes csatlakozások).

Levehető érintkezők

Dugaszolható csatlakozások , menetes csatlakozások csavarokkal vagy Edison menetekkel (izzók, csavaros bilincsek) kézzel eltávolíthatók. A dugaszolható érintkezőknek kevesebb műveletet kell kibírniuk, mint a kapcsolóérintkezőknek, miközben az alacsony érintkezési ellenállás megőrzése kerül előtérbe. Ezért gyakran ezüsttel vagy aranyozott alapanyagokból készülnek. Egyéb gyakori felületek az ón és a króm . Az eltávolítható, bevonat nélküli dugós és csavaros érintkezők például rézből, bronzból vagy sárgarézből készülnek .

A stabil érintkezési ellenállás a jó érintkezés fontos jellemzője. Az érintkezési ellenállás változásának többféle oka lehet. Az egyik a nagy ellenállású korróziós és külső rétegek elektromos behatolása, amit frittingnek is neveznek. A tesztáram és a megengedett legnagyobb feszültségesés a fritthatás kiküszöbölésére szolgál a dugaszoló csatlakozásokon . A frittelés egyértelmű jele a feszültség és az áram megtörése, ami az érintkezési ellenállás ugrását jelzi. Az érintkezési ellenállás fritt hatására bekövetkező változásában az érintkezési feszültség a döntő tényező. A dugaszolható csatlakozásokon végzett általános vizsgálatok során a túl nagy tesztáram és a túl magas szakadási feszültség használata fritthez vezethet. Ezért a dugaszoló csatlakozókra vonatkozó vizsgálati szabvány, a Norm IEC512 Teil 2 maximum 100 mA mérési áramot ír elő, valamint 20 mV maximális nyitott feszültséget.

Névjegyváltás

Az átváltó érintkezők a kontaktorokban , relékben , gombokban / kapcsolókban [1] találhatók . Ezek a legösszetettebb elektromos érintkezők, mert gyakran meg kell őrizniük mechanikai és elektromos tulajdonságaikat sok millió működési cikluson keresztül (kapcsolási ciklusok):

Mindezek a tulajdonságok nem kombinálhatók egyetlen váltóérintkezőben, ezért a nagy teljesítményű érintkezők más anyagokból készülnek, mint a kis teljesítményűek. A kapcsolóérintkezők gyakran anyagok kombinációiból is állnak – például nemesfémmel bevont réz- vagy bronzérintkezők az alacsony teljesítmény érdekében, és porózus, ezüsttel bevont volfrámérintkezők a nagyobb teljesítmény érdekében.

Gyakoriak az aranyozott ezüstérintkezők is, amelyek alacsony kapcsolási teljesítmény mellett megtartják alacsony érintkezési ellenállásukat (arany réteg), és amint nagy kapcsolási teljesítményre használják őket, elveszítik aranyrétegüket, így egy tömör ezüst érintkező látható. A relék és kis kapcsolók váltóérintkezőit gyakran úgy tervezték, hogy mind jelzési célokra, mind nagy kapcsolási teljesítményekre használják.

Jóllehet erősen vezetőképes, az ezüst csak korlátozottan alkalmas kis kapcsolási kapacitásra, mivel ezüst-szulfid rétegeket képez .

Az átkapcsoló érintkező legfontosabb jellemzői a gyártó által meghatározottak szerint:

A nagy impedanciájú jelek kapcsolóérintkezői (billentyűk, billentyűzetek) gyakran egy pár elasztomer csatlakozóból állnak az egyik oldalon, a másik oldalon pedig aranyból. Nagyon megbízhatóak és alacsony érintkezési pattogással rendelkeznek .

Az átváltási visszapattanás az időszakos zárás és újranyitás a váltás pillanatában. Ez a kapcsolóérintkezők fokozott égéséhez, vagy akár az érintkezők hegesztéséhez ("ragasztásához") vezet. A digitális áramkörök néha olyan gyorsak, hogy ellenintézkedések nélkül a többszörös érintkezést egyetlen megnyomásra többszörös parancsként értelmezi, ilyen esetekben hibakeresésre van szükség .

Csúszó érintkezők

A csúszóérintkezőket úgy tervezték, hogy érintkezzenek a mozgó részekkel. Ilyenek például a kommutátorok , áramgyűjtők , csúszógyűrűk és helyzetérzékelők, például potenciométerek vagy kódolók . A felhasznált anyagok réz/rézötvözet és grafit felületek, valamint nemesfém felületek .

Öntisztító érintkezők

Az öntisztító érintkező olyan típusú érintkezés, amelyben az egyik érintkező súrlódik az ellenkezőjéhez, ezáltal megtisztítja a súrlódási ponton lerakódott szennyeződéseket. A hajlékony érintkezőkar használata azt eredményezi, hogy a tisztítandó érintkező felület súrlódik az ellenkezőjéhez, amikor a kar enyhén meg van hajlítva. Ez eltávolítja a rozsdát és a szennyeződést az elektromos érintkezési felületről, megelőzve a felgyülemlett szennyeződések okozta elektromos ellenállást.

Kétágú kapcsolatok

Kétágú érintkezésben minden érintkezőkar két kisebb karra oszlik, amelyek mindegyike saját érintkezővel rendelkezik. Ehhez az áramkörhöz csak egy elektromos áramkör használható. Ez egy olyan tervezési jellemző, amely stabilabb mechanikai teljesítményt, jobb elektromos érintkezést és jobb hőelvezetést biztosít.

Kapcsolatfelvételi űrlapok

A Nemzeti Relégyártók Szövetsége és utódja, a Relé- és Kapcsológyártók Szövetsége 23 különböző típusú elektromos érintkezőt határoz meg a relékben és kapcsolókban [2] . A kapcsolattartás ezen formái közül a következők a leggyakoribbak:

Kapcsolatfelvételi űrlap A

Az A formájú érintkezők általában nyitott érintkezők. Az érintkezők nyitva vannak, ha nincs tápellátás (mágnes vagy mágnesrelé ) . Ha jelen van, az érintkező bezárul. SPST-NO [2] néven .

Kapcsolatfelvételi űrlap B

Normál esetben zárt érintkezők. A művelet logikailag fordított az A formájú érintkezők műveletével, SPST-NC [2] jelöléssel .

C kapcsolatfelvételi űrlap

A C formájú érintkezők ("kapcsoló" vagy "továbbító" érintkezők) két érintkezőpárból állnak, általában zárt és alaphelyzetben nyitott, amelyeket ugyanaz az eszköz vezérel; az egyes párok érintkezői között közös elektromos kapcsolat van, ami csak háromféle bilincset eredményez. Általában normál nyitottnak, kölcsönösnek és normál zártnak nevezik őket (NO-C-NC). Kijelölve SPDT [2] .

Ezek az érintkezők meglehetősen gyakoriak az elektromos kapcsolókban és relékben, mivel egy közös érintkezőelem mechanikailag gazdaságos módot biztosít több érintkező biztosítására [2] .

Form D névjegyek

A D formájú érintkezők ("folyamatos átvitel" érintkezők) csak egy vonatkozásban különböznek a C formájú érintkezőktől, az átmenet közbeni megszakítási sorrendben. Ahol a C forma biztosítja, hogy mindkét csatlakozás rövid ideig nyitva legyen, a D forma biztosítja, hogy mindhárom terminál rövid ideig zárva legyen.Ez egy viszonylag ritka konfiguráció [2] .

K Űrlap Kapcsolatok

A K formájú (középső) érintkezők abban különböznek a C formától, hogy van egy középső vagy normál nyitott helyzet, ahol nincs kapcsolat. Gyakoriak a központi kikapcsolt helyzetű SPDT billenőkapcsolók, de az ilyen konfigurációjú relék viszonylag ritkák [2] .

Kapcsolatfelvételi űrlap X

Az X formájú érintkezők vagy kettős érintkezők egyenértékűek két sorba kapcsolt A formájú érintkezővel, amelyek mechanikusan vannak csatlakoztatva és egyetlen működtetővel vezérelhetők, és SPST-NO érintkezőkként is leírhatók. Általában a nagy teljesítményű induktív terhelések kezelésére tervezett kontaktorokban és billenőkapcsolókban találhatók [2] .

Kapcsolatfelvételi űrlap Y

Az Y formájú érintkezők vagy kettős megszakító érintkezők két sorba kapcsolt B formájú érintkezőnek felelnek meg, amelyek mechanikusan kapcsolódnak és egyetlen működtetővel vezérelhetők, és SPST-NC érintkezőkként is leírhatók [2] .

Z űrlap Kapcsolatok

A Z típusú vagy kettős dupla érintkezők hasonlóak a Form C érintkezőkhöz, de szinte mindig négy külső csatlakozással rendelkeznek: kettő az alaphelyzetben nyitott és kettő az alaphelyzetben zárt érintkezőkhöz. Az X és Y formához hasonlóan mindkét áramút két soros érintkezőt tartalmaz, amelyek mechanikusan vannak csatlakoztatva és egyetlen működtetővel vezérelhetők. Csakúgy, mint a C formát, SPDT-vel [2] jelölik .

Anyagok

Az elektromos érintkezők felületének bevonatával szemben magas követelmények vonatkoznak [3] , különösen a nagyszámú kapcsolási ciklussal (felhasználási ciklussal) rendelkező elektromos relék esetében. 50 volt feletti feszültség és nagy áramerősség esetén ívek alakulnak ki. Megolvaszthatják az alapanyagot és elősegíthetik a felületi oxidációt. A volfrámvegyületek ellenállnak a magas hőmérsékletnek, de meglehetősen nagy az érintkezési ellenállásuk. Az aranyozás jól vezeti az áramot és véd a korrózió ellen, de gyorsan elhasználódik.

Kis teljesítményű relékhez (kb. 20 amperig) az ezüst-nikkel ötvözet jó megoldás. Nagy terhelés esetén (100 Amper) az ezüsttel ötvözött kadmium-oxid ( AgCdO ) az optimális anyag az érintkezők forrasztásának megakadályozására . Másrészt a RoHS -irányelv előírja a kadmium fokozatos megszüntetését, amikor csak lehetséges . Jó alternatíva az ezüsttel is ötvözött ón-oxid .

Az érintkező anyaggal kapcsolatos alapvető követelmények [3] :

Általában az érintkezők sokféle anyagból készülhetnek. Tipikus anyagok: [4] [5] :

Összetétel szerinti osztályozás

Az elektromos érintkezők elmélete

Az elektromos érintkezők elméletéhez és alkalmazásához nagyban hozzájárult Ragnar Holm svéd fizikus és az elektrotechnika kutatója [ 9 ] [10] .

A makroszkopikusan sima és tiszta felületek mikroszkopikusan érdesek, és levegővel érintkezve oxidokkal, adszorbeált vízgőzzel és légköri szennyező anyagokkal szennyezettek. Amikor két fém elektromos érintkező érintkezik, a tényleges fém-fém érintkezési terület kicsi az érintkezők közötti teljes érintkezési felülethez képest. Az elektromos érintkezők elméletében egy viszonylag kis területet, ahol két érintkező között elektromos áram folyik, a-pontnak nevezik, ahol az "a" az "érdesség" ( angol  asperity ) jelentése. Ha egy kis a-pontot kör alakú területnek tekintünk, és a fém ellenállása egyenletes, akkor a fémvezetőben lévő áram és feszültség gömbszimmetrikus, és egyszerű számítással kapcsolatba hozható az a-pont mérete az ellenállással. egy elektromos érintkező csomópontjáról. Ha az elektromos érintkezők között fém-fém érintkezés van, akkor az elektromos érintkezési ellenállás vagy ECR (szemben az érintkező alapfém ellenállásával) főként az áram nagyon kis területen, a egy pont. Az elektronok átlagos szabad útjánál kisebb sugarú érintkezési pontoknál az elektronok ballisztikus vezetőképessége lép fel, ami a Sharvin-ellenállásnak is nevezett jelenséghez vezet [11] . Az érintkezési erő vagy nyomás növeli az a-pont méretét, ami csökkenti a kompressziós ellenállást és az elektromos érintkezés ellenállását [12] . Amikor az érintkezési szabálytalanságok mérete nagyobb lesz, mint az elektronok átlagos szabad útja, a Holm-típusú érintkezők domináns transzportmechanizmusokká válnak, ami viszonylag alacsony érintkezési ellenállást eredményez [13] .

Védekezés

Az emberek védelme

Az érintkezők, különösen a kapcsolók nem jelenthetnek veszélyt a felhasználóra (pl. áramütés, mechanikai sérülés). Ez egy olyan osztály, amely meghatározza az elektromos védelem szintjét.

A kapcsolatok szintén 2 kategóriába sorolhatók:

Meghatározásaik nem a páratartalom mértékét, hanem az állapotváltozás eredetét fejezik ki. Példa: nedves érintkező higanyrelé.

Védelem a külső elemek ellen

Az érintkezők, különösen a kapcsolók használatuktól függően (nedves vagy poros környezet) megfelelnek a védelmi szabványnak. Ez a védettségi osztály (IP). Ez a szabvány nem határozza meg a gázvédelmet. De ha a gáz jelenléte korlátot jelent, az IP68 teljesen zárt [15] .

Karbantartás

Az érintkezők a gyártó választásától függően többé-kevésbé oxidálható anyagokat tartalmaznak. A tervezés során kiválasztott személyvédelmi osztály kötelezi az érintkezés teljes élettartama alatt ennek a biztonsági szintnek a fenntartását. A tervezést és a gyártást úgy kell megtervezni, hogy minimálisra csökkentsék a megelőző karbantartást, és fenntartsák a kapcsolási és vezetési jellemzőket.

A legegyszerűbb módszer az érintkezési felületek drótkefével vagy csiszolópapírral történő tisztítása. A készüléket kikapcsoljuk, és addig töröljük, amíg az oxid el nem tűnik.

Rövidítések és sémák

Rövidítés Rendszer
SPST
SPDT
SPCO
SPTT, co
DPST
DPDT
DPCO
2P6T

Lásd még

Irodalom

Jegyzetek

  1. ↑ Hogyan működnek a relék | Relé diagramok, relé definíciók és relé típusok . www.galco.com. Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.6. szakasz, Engineers' Relay Handbook, 5. kiadás, Relay and Switch Industry Association, Arlington, VA; 3. kiadás, National Association of Relay Manufacturers, Elkhart Ind., 1980; 2. kiadás. Hayden, New York, 1966; az 5. kiadás nagy része online elérhető itt . Archiválva : 2017. július 5.. .
  3. ↑ 1 2 Elektromos kapcsolóérintkezők, mozgatható és rögzített  (orosz)  ? . rusvolt.su. Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  4. ↑ Elektromos érintkezők  anyagai . PEP Brainin (2013. december 13.). Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  5. ↑ Elektromos érintkezők és érintkezők | Deringer-Ney Inc.
  6. ↑ Ezüst érintkezők: C.M.W. Elektromos érintkezők . web.archive.org (2011. szeptember 6.). Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  7. ↑ Kapcsolatok - Shin-Etsu Polymer Europe BV . www.shinetsu.info Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  8. ↑ Wayback Machine . web.archive.org (2012. május 14.). Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  9. ↑ IEEE HOLM konferencia . ieee-holm.org. Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  10. ↑ 416 (Vem är det: Svensk biografisk handbok / 1969)  (svéd) . runeberg.org. Hozzáférés időpontja: 2019. november 13.
  11. ↑ Zhai, C. et al. Interfacial elektro-mechanikai viselkedés durva felületeken  (angol)  // Extreme Mechanics Letters: Journal. - 2016. - Kt. 9 . - P. 422-429 . - doi : 10.1016/j.eml.2016.03.021 .
  12. ↑ Elektromos érintkezők : elmélet és alkalmazások  . — 4. — Springer, 1999. - ISBN 978-3540038757 .
  13. ↑ Zhai, C.; Hanaor, D.; Proust, G.; Gan, Y. Stress-Dependent Electrical Contact Resistance at Fractal Rough Surfaces  (angol)  // Journal of Engineering Mechanics  : Journal. - 2015. - Kt. 143. sz . 3 . — P. B4015001 . - doi : 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967 .
  14. ↑ IEC 60050 – Nemzetközi Elektrotechnikai Szójegyzék – A 714-18-10 IEV-szám részletei: "nedvesített érintkezés" . www.electropedia.org Letöltve: 2019. november 14.
  15. ↑ Polina Osokina. Mi az IP68: nincs nedvesség és por . CHIP online magazin. Letöltve: 2019. november 14.

Linkek