- Визначення і класифікація контактів
- Специфіка електричного контакту
- Чим загрожує погане з'єднання?
- Що може стати причиною поганого з'єднання?
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Електричні контакти, незалежно від їх виду завжди є слабкою ланкою будь-якої електричного кола. З чим пов'язаний нагрів контактів під впливом електричної енергії, і до яких наслідків він може привести, ми детально розглянемо в сьогоднішній статті. У ній крім опису фізики процесу буде наведено багато корисної інформації, яка може стати в нагоді домашньому майстру.
Визначення і класифікація контактів
В даному контексті контакт слід трактувати як сполуки провідників змінного або постійного струму. Електросистеми об'єднують в собі лінії передач, безліч машин, апаратів та іншого обладнання, для з'єднання яких застосовуються контакти або контактні групи. Від їх надійності безпосередньо залежить робота, як окремих ділянок електричного кола, так і всього електрогосподарства.
Залежно від конструктивних особливостей електроконтакти прийнято класифікувати на такі види:
- Рухливі. В їх число входять комутовані, тобто виробляють замикання, розмикання або перемикання електричного кола, наприклад, контакти пускача, реле (див. А на рис.1), вимикача і т.д. До даного виду також відносяться ковзаючі контакти, як приклад можна привести автотрансформатор (див. B на рис.1), колекторні машини, потенціометри і т.д.
- Нерухомі, до таких належать нерознімне і роз'ємне з'єднання. Як приклад перших можна привести зварювання, пайку (див. С на рис. 1) або клепку провідників, тобто даний вид розрахований на довгострокову комутацію в електричному апараті. До других відносяться гвинтові, болтові (див. D на рис.1) з'єднання, а також підпружинені затискачі. Розумні з'єднання, на відміну від нероз'ємних, допускають можливість перекоммутации.
Специфіка електричного контакту
При з'єднанні провідників або майданчиків контактної групи ніколи не відбувається повного електричного контакту. Це пов'язано з тим, що фізично неможливо створити ідеально гладку поверхню, вона завжди буде мати шорсткості. Отже, контакт відбувається на невеликих площах.
Коли відбувається зближення поверхонь дотику, в першу чергу контакт утворюється між виступаючими вершинами. Вони згодом деформуються під впливом фізичного тиску і перетворюються в контактні поверхні невеликої площі. Це призводить до того, що в комутованій електроланцюзі утворюються перехідні опори (прийняте позначення R к).
Крім цього на поверхні провідників утворюється оксидна плівка (це особливо характерно для алюмінієвих контактів), яка збільшує опір контакту. Як правило, плівки не великої товщини не роблять вплив на контактний опір, оскільки фізичне зусилля, яке до з'єднувальних поверхонь, руйнує плівку. Так само можливий її пробою (фріттінг) під впливом електричного струму.
Товста оксидна плівка може не зруйнуватися від фізичного зусилля або прикладеної напруги, що призведе до збільшення перехідного опору. Саме тому необхідна чистка контактних поверхонь.
Таким чином, можемо резюмувати, що виготовляючи контактують провідники з м'яких металів, несхильних сильному окисленню, при певному фізичному тиску на них можна добитися мінімального перехідного опору.
Чим загрожує погане з'єднання?
При поганому контакті збільшується перехідний опір, що призводить до нагрівання провідників в місці з'єднання. Фізику даного процесу можна описати законом Джоуля-Ленца, формула якого має наступний вигляд: Q = I 2 R до t, де Q - рівень тепла, що виділяється (Дж), I - струм навантаження, що протікає через з'єднання (А), R к - опір проводить елемента (Ом), t - час, протягом якого буде протікати струм (с).
При задовільній якості контакту температура нагріву є цілком визначеною, допустимою величиною, що впливає як на вибір перерізу провідників, так і номінальних параметрів захисних пристроїв. Наприклад, для охолодження сільноточних контактів практикується збільшення їх площі, що перешкоджає електричному зносу.
Якщо відбувається порушення контактного натискання (ослаблення з'єднання), то відбувається різке збільшення опору, що викликає підвищене нагрівання контакту. Це призводить до теплового розширення провідника і контактної площадки і подальшого послаблення з'єднання. В результаті опір провідника в контактних з'єднаннях починає підвищуватися до нескінченності, утворюються струми плавлення викликають отгоранія або зварювання контактних пар. Процес нагріву і зварювання може супроводжуватися утворенням електричної дуги або іскріння, що може привести до виникнення пожежі.
Що може стати причиною поганого з'єднання?
Наведемо як приклад типові причини, які можуть викликати перехідні процеси в нерухомих і рухомих контактах:
- Порушення правил з'єднання проводів.
- Ослаблення контактів.
- Вплив ударних струмів КЗ.
- Незадовільна якість настановних виробів.
- Ігнорування норм і вимог до підключення.
Пропонуємо детально розглянути кожен з перерахованих пунктів.
Порушення правил з'єднання проводів
Це класична причина, поширена при монтажі побутової проводки. Характерний приклад з'єднання проводів «холодної» скруткой. У таких випадках велика ймовірність окислення контактних з'єднань, і як наслідок: збільшення опору, падіння напруги на контактах, нагрів аж до температури плавлення проводів, коротке замикання і т.д.
Нагадаємо, ПУЕ допускає такі види з'єднань проводів, а саме: опресовування, зварювання, пайка і сжим (болтової, гвинтовий, пружинний і т.д.). У Правилах «холодна» скручування навіть не розглядається, як спосіб з'єднання проводів, хто не вірить, може ознайомитися з пунктом 2.1.21 ПУЕ 7-го видання.
ослаблення контактів
Як би надійний ні гвинтовий або болтової зажим, але в процесі експлуатації він слабшає. Причому у алюмінієвих контактів цей процес відбувається значно швидше, ніж у мідних. Чому так відбувається було детально описано в статті, присвяченій використанню в електропроводці кабелів з алюмінієвими жилами.
Щоб не допустити руйнування контактів внаслідок їх ослаблення, слід регулярно підтягувати їх. Наприклад, підтяжку мідних проводів, підключених до автоматичних вимикачів в електрощитах, рекомендується робити не рідше, ніж в 5-6 років. Для вимикачів і розеток можна вибрати такий же часовий інтервал.
Щоб не обтяжувати себе процедурою підтяжки сполук, можна використовувати безгвинтові (підпружинені) контактні групи, наприклад, клемники Wago.
Незадовільна якість настановних виробів
Купуючи недорогі електротехнічні вироби, виготовлені в Піднебесній, потрібно бути готовим до того, що якість розеток, вимикачів, а також іншого обладнання, виявиться недостатнього рівня. Пора звикнути платити за якісний товар відповідну ціну. Нерідко буває, коли під виглядом брендової продукції непорядні продавці намагаються «підсунути» відвертий контрафакт. Щоб не бути обдуреним, рекомендуємо перевіряти сертифікат якості.
Вплив ударних струмів КЗ
Крім допустимих (номінальних) струмів, що протікають через з'єднання, можливий імпульсний нагрів контакту, при аварійному режимі роботи електромережі. Під таким розуміється КЗ, приводить до нагрівання сільноточних з'єднань під впливом імпульсних ударних струмів. Їх величина істотно перевищує робочі струми, що призводить до різкого підвищення температури контакту. З огляду на випадкову природу цього явища, встановлюється спеціальний захист від проходження ударного струму.
Ігнорування норм і вимог до підключення
У більшості випадків це відбувається через відсутність досвіду і професійних знань. Перелічимо основні моменти, що дозволяють уникнути типових помилок:
- Підключаючи групу розеток, слід використовувати перемички з однаковим перетином, щоб не перекосився контактний затискач.
- При необхідності підведення до клемника проводів з різним перетином жив, слід провести опресовування проводів, встановивши на них оконечника одного діаметра або згорнути кінці жив в кільце. В останньому випадку слід вибрати настановні вироби зі звичайним, а не пожільним введенням.
- Не слід підводити до контактів більше число провідників, ніж передбачено конструкцією. Наприклад, у багатьох брендових виробах реалізований пожільний введення, що допускає підключення тільки двох провідників.
- Важливо зробити правильне підключення автоматичних вимикачів, ПЗВ і діффавтоматов, а також правильно встановити гребінку, якщо така використовується. Як це зробити, детально описано в серії статей на нашому сайті.