الاتصالات في التركيبات الكهربائية والأجهزة الكهربائية

تسمى نقاط اتصال العناصر الفردية التي تشكل أي دائرة كهربائية جهات الاتصال الكهربائية.

الاتصال الكهربائي - توصيل الأسلاك التي تسمح بحمل تيار كهربائي. يُطلق على تشكيل جهات الاتصال الحالية جهات الاتصال أو جهات الاتصال الإيجابية والسلبية ، اعتمادًا على أي قطب من المصدر الحالي يتصلون به.

كلمة "جهة اتصال" تعني "اللمس" ، "اللمس". في نظام كهربائي يجمع بين العديد من الأجهزة والآلات والخطوط وما إلى ذلك ، يتم استخدام عدد كبير من جهات الاتصال لتوصيلها. تعتمد موثوقية المعدات وتشغيل النظام إلى حد كبير على جودة اتصالات جهات الاتصال.

تصنيف التلامسات الكهربائية

التلامس الكهربائي ثابت ومتحرك. جهات الاتصال الثابتة - جميع أنواع الأسلاك القابلة للفصل والمتكاملة ، والمصممة لتوصيل الأسلاك على المدى الطويل. يتم إجراء جهات الاتصال القابلة للفصل بواسطة المشابك والمسامير والبراغي وما إلى ذلك ، بشكل متكامل - عن طريق اللحام أو اللحام أو التثبيت.تنقسم جهات الاتصال المنقولة إلى مقاطعات (جهات اتصال مرحلات ، وأزرار ، ومفاتيح ، وموصلات ، وما إلى ذلك) وانزلاقية (جهات اتصال بين المجمع والفرش ، وملامسات المفاتيح ، ومقاييس الجهد ، وما إلى ذلك).

أبسط نوع من التلامس الكهربي هو زوج الاتصال. نوع الاتصال الصعب هو ، على سبيل المثال ، جهة اتصال تشكل إغلاقًا مزدوجًا للدارة المتوازية أو إغلاقًا مزدوجًا للسلسلة (يسمى الأخير اقتران). يُطلق على جهة الاتصال التي تقوم بتبديل الدائرة عند تشغيل الجهاز اسم التحويل. يُطلق على اتصال التبديل الذي يقطع الدائرة في وقت التبديل اسم تبديل الاتصال ، وليس كسر الدائرة في وقت التبديل يسمى اتصال عابر.

اعتمادًا على النموذج ، يتم تقسيم جهات الاتصال الكهربائية إلى:

• النقطة (المستوى العلوي ، المستوى الكروي ، الكرة - الكرة) ، والتي تُستخدم بشكل شائع في الأجهزة الحساسة والمرحلات التي تقوم بتبديل الأحمال الصغيرة ؛

• خطي - يحدث عند ملامسات في شكل أجسام أسطوانية وعند ملامسات الفرشاة ؛

• مستو - في معدات التحويل ذات التيار العالي.

عادة ما يتم إرفاق جهات الاتصال مع الينابيع المسطحة ، ما يسمى ب التلامس (مصنوع من النيكل الفضي والفوسفور والبرونز البريليوم وقليلًا من الفولاذ) ، والتي تخضع لمتطلبات عالية فيما يتعلق بثبات خواصها الميكانيكية طوال العمر التشغيلي الكامل للجهاز ، وغالبًا ما يتم حسابها بعشرات وأكثر من مليون دورة. مجموعة من الينابيع ، مصنوعة في شكل كتلة منفصلة ، والتي يتم تبديلها في وقت واحد ، تشكل مجموعة اتصال (أو حزمة).

خصائص أداء توصيلات التلامس الكهربائية

لا يحدث ملامسة جهات الاتصال على السطح بالكامل ، ولكن فقط في نقاط فردية بسبب خشونة سطح التلامس مع أي دقة في معالجتها. بغض النظر عن نوع جهات الاتصال تقريبًا ، يحدث اتصال عناصر الاتصال دائمًا عبر مناطق صغيرة.

يفسر ذلك حقيقة أن سطح عناصر التلامس لا يمكن أن يكون مسطحًا تمامًا. لذلك ، من الناحية العملية ، عندما تقترب أسطح التلامس من بعضها البعض ، فإنها تتلامس أولاً مع عدة أطراف بارزة (نقاط) وبعد ذلك ، ولكن مع زيادة الضغط ، يحدث تشوه في مادة التلامس وتتحول هذه النقاط إلى ملاعب صغيرة.

تنجذب خطوط التيار الكهربائي التي تمر من جهة اتصال إلى أخرى إلى نقاط الاتصال هذه. لذلك ، تقدم جهة الاتصال بعض مقاومة التلامس الإضافية Rk في الدائرة المتصلة بها.

إذا كان سطح التلامس مغطى بفيلم ، فسيتم زيادة R. ومع ذلك ، فإن الأغشية الرقيقة جدًا (حتى 50 أ) لا تؤثر على مقاومة التلامس بسبب تأثير النفق. قد تنكسر الأفلام السميكة تحت قوة التلامس أو الضغط المطبق.

يسمى الفشل الكهربائي لأفلام التلامس بالتزجيج. إذا لم يتم إتلاف الأفلام ، يتم تحديد Rk بشكل أساسي من خلال مقاومة الأفلام. مباشرة بعد تجريد جهة الاتصال ، بالإضافة إلى قوة الاتصال والجهد الكافيين في دائرة التلامس ، يتم تحديد مقاومتها بشكل أساسي من خلال مقاومة مناطق الانكماش.

كلما زادت القوة المطبقة على جهات الاتصال وكلما زادت نعومة مادتها ، زادت مساحة التلامس الإجمالية لأسطح التلامس ، وبالتالي قل نشاطها المقاومة الكهربائية عند التقاطع (في منطقة الطبقة الانتقالية بين أسطح التلامس). هذه المقاومة النشطة تسمى المقاومة العابرة.

المقاومة العابرة - أحد العوامل الرئيسية لجودة الملامسات الكهربائية ، حيث تميز كمية الطاقة الممتصة في مركب التلامس ، والذي يتحول إلى حرارة ويسخن التلامس. يمكن أن تتأثر مقاومة التلامس بشدة بالطريقة التي يتم بها معالجة الأسطح الملامسة وحالتها. على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي فيلم أكسيد سريع التشكيل على ملامسات الألومنيوم إلى زيادة مقاومة التلامس بشكل كبير.

عندما يمر التيار عبر جهات الاتصال ، يتم تسخينها ويتم ملاحظة أعلى درجة حرارة على سطح التلامس بسبب وجود مقاومة انتقالية. نتيجة لتسخين التلامس ، ومقاومة مادة التلامس ، وبالتالي مقاومة الانتقال.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الزيادة في درجة حرارة التلامس تعزز تكوين الأكاسيد على سطحه ، مما يزيد من المقاومة العابرة بشكل أكبر. وعلى الرغم من زيادة درجة الحرارة ، يمكن أن تنعم مادة التلامس إلى حد ما ، وهو ما يرتبط بزيادة سطح التلامس ، بشكل عام ، يمكن أن تؤدي هذه العملية إلى تدمير جهات الاتصال أو اللحام. هذا الأخير ، على سبيل المثال ، خطير للغاية بالنسبة لجهات الاتصال المفتوحة ، لأنه نتيجة لذلك ، لن يتمكن الجهاز الذي يحتوي على جهات الاتصال هذه من إيقاف تشغيل الدائرة. لذلك ، بالنسبة لأنواع مختلفة من جهات الاتصال ، يتم تحديد درجة الحرارة القصوى المسموح بها مع تدفق تيار طويل من خلالها.

لتقليل التسخين ، من الممكن زيادة كتلة المعدن من جهات الاتصال وسطحها المبرد ، مما يعزز تبديد الحرارة. لتقليل مقاومة التلامس ، من الضروري زيادة ضغط التلامس واختيار المادة المناسبة ونوع جهات الاتصال.

على سبيل المثال ، يوصى بأن تكون جهات الاتصال المفتوحة المخصصة للاستخدام الخارجي مصنوعة من مواد قابلة للأكسدة قليلاً ، أو لتغطية سطحها بطبقة مقاومة للتآكل. وتشمل هذه المواد ، على وجه الخصوص ، الفضة ، التي يمكن استخدامها لتغطية الأسطح الملامسة.

يمكن تعليب ملامسات النحاس غير القابلة للكسر (الأسطح المعلبة أكثر صعوبة في الأكسدة). للأغراض نفسها ، يتم تغطية أسطح التلامس بمواد تشحيم ، على سبيل المثال ، الفازلين. نقاط التلامس المغمورة بالزيت محمية بشكل جيد ضد التآكل بدون تدابير خاصة أخرى. يستخدم هذا في قواطع دارة الزيت.

يتكون تشغيل أي كهربائي من 4 مراحل - الحالة المفتوحة ، الدائرة القصيرة ، الحالة المغلقة والفتح ، كل منها يؤثر على موثوقية الاتصال.

في الحالة المفتوحة ، تعمل البيئة الخارجية على التلامس الكهربائي ، ونتيجة لذلك ، تتشكل الأفلام على سطحها.

في الحالة المغلقة ، عندما يتم ضغط جهات الاتصال معًا ويمر التيار من خلالها ، فإنها تسخن وتشوه ؛ في ظل بعض الظروف ، إذا ارتفعت درجة حرارة جهات الاتصال ، فقد يحدث اللحام.

عندما تغلق جهات الاتصال وتفتح ، تحدث ظاهرة الجسر أو التفريغ ، مصحوبة بالتبخر ونقل التلامس المعدني ، وتغيير سطحه. بالإضافة إلى ذلك ، التآكل الميكانيكي ممكن. الاتصالات الناتجة عن الاهتزاز والانزلاق ضد بعضها البعض.

عندما تقترب جهات الاتصال من بعضها البعض على مسافات صغيرة جدًا ، حتى عند الفولتية الصغيرة لمصدر الطاقة ، يصبح التدرج الميداني كبيرًا لدرجة أن القوة العازلة للفجوة تنهار ويحدث الانهيار. إذا كانت هناك جزيئات غريبة على السطح ، خاصة تلك التي تحتوي على الكربون ، فعندما تتلامس ، يحدث التبخر وتوجد ظروف للتخلص منها.

عادة ما يكون الافتتاح أصعب جزء في الوظيفة. التلامس الكهربي اعتمادًا على معلمات الدائرة (R و L و C) وحجم الجهد المطبق عند الفتح ، تحدث ظواهر تتسبب في تآكل جهات الاتصال. إذا كان جهد الدائرة أكبر من الجهد العالي ، حيث يذوب معدن الملامسات ، بعد فصلها ، تنخفض قوة التلامس وبالتالي تزداد منطقة التلامس والمقاومة ودرجة الحرارة.

عندما تتجاوز درجة الحرارة نقطة انصهار المعدن ، يتشكل جسر معدني منصهر بين أسطح التلامس ، ويتمدد تدريجياً ثم ينكسر عند النقطة الأكثر سخونة. تسهل درجة الحرارة المرتفعة عند تمزق الجسر بدء عملية الطرد.

الجسر نفسه موجود فقط في الدوائر الأومية عند الفولتية تحت جهد القوس. إذا كان هناك محاثة في الدائرة ، فإن الفولتية الزائدة التي تسببها في لحظة انقطاع التيار تساهم في ظهور شرارة في التيارات أسفل التيارات المنحنية ، وفي التيارات الموجودة فوق التيارات القوسية - الأقواس. نظرًا لوجود محاثة دائمًا في الدائرة ، تكون الجسور في معظم الحالات مصحوبة بتفريغ. الحد الأدنى لجهد الشرارة عند مأخذ التيار الكهربائي - 270-300 فولت.

يجب ألا توفر جهات الاتصال من أي نوع تشغيلًا مستمرًا فقط دون ارتفاع درجة الحرارة غير المقبولة في ظل الظروف العادية ، ولكن أيضًا المقاومة الحرارية والديناميكية الكهروديناميكية الضرورية في وضع الدائرة القصيرة. يجب أيضًا عدم تدمير جهات الاتصال القابلة للكسر بسبب ارتفاع درجة حرارة القوس الكهربائي الذي يتكون عند فتحها ، وإغلاقها بشكل موثوق بدون لحام وذوبان عند تشغيلها لدائرة كهربائية قصيرة. كما تساهم التدابير التي نوقشت أعلاه في تلبية هذه المتطلبات.

ملامسات المعدن والسيراميك ، وهي مزيج من مساحيق النحاس المسحوقة مع التنجستن أو الموليبدينوم والفضة مع التنجستن.

مثل هذا المركب يمتلك في وقت واحد الموصلية الكهربائية الجيدة بسبب استخدام النحاس أو الفضة ودرجة الانصهار العالية نتيجة استخدام التنجستن أو الموليبدينوم.

هناك طريقة أخرى للقضاء على التناقض الحالي ، والذي يتمثل في حقيقة أن المواد ذات الموصلية الكهربائية الجيدة (الفضة ، والنحاس ، وما إلى ذلك) ، كقاعدة عامة ، لها نقطة انصهار منخفضة نسبيًا ، والمواد المقاومة للصهر (التنجستن ، الموليبدينوم) لديها الموصلية الكهربائية منخفضة. هذا هو استخدام نظام اتصال مزدوج يتكون من جهات اتصال تشغيل وتقوس متصلة بالتوازي.

اتصالات العمل مصنوعة من مادة ذات موصلية كهربائية عالية واتصالات قوس - مصنوعة من مادة مقاومة للحريق. في الوضع العادي ، عندما يتم إغلاق جهات الاتصال ، يتدفق معظم التيار عبر جهات الاتصال العاملة.

عندما يتم إلغاء تنشيط الدائرة ، يتم فتح جهات الاتصال العاملة أولاً ، متبوعة بملامسات الانحناء.لذلك ، في الواقع ، يتم مقاطعة الدائرة عن طريق اتصالات الانحناء ، والتي حتى تيار الدائرة القصيرة لا يشكل خطرًا كبيرًا (بالنسبة للتيارات ذات الدائرة القصيرة الكبيرة ، يتم استخدام أجهزة الانحناء الخاصة بالإضافة إلى ذلك).

عند تشغيل الدائرة ، يتم إغلاق جهات الاتصال القوسية أولاً ، متبوعة بجهات الاتصال العاملة. وبالتالي ، فإن جهات اتصال التشغيل لا تكسر الدائرة أو تغلقها تمامًا. هذا يزيل خطر الذوبان واللحام.

للقضاء على إمكانية الفتح التلقائي للاتصالات من الجهود الكهروديناميكية عندما تتدفق التيارات ذات الدائرة القصيرة ، يتم تصميم أنظمة التلامس بحيث توفر القوى الديناميكية الكهربية في ظل هذه الظروف ضغط اتصال إضافي وتمنع الانصهار المحتمل ولحام جهات الاتصال في لحظة التبديل على الدائرة القصيرة ، والتبديل السريع.

للتخلص من خطر التأثير المرن الكبير على أسطح التلامس ، استخدم الضغط المسبق على الملامسات بزنبركات خاصة ... في هذه الحالة ، يتم ضمان كل من سرعة التحويل العالية والقضاء على الاهتزازات المحتملة ، نظرًا لأن الزنبرك مسبق مضغوطة وبعد لمس جهات الاتصال ، تبدأ قوة الدفع في النمو ليس من الصفر ، ولكن من قيمة معينة محددة. الوضع ، ولكن أيضًا المقاومة الحرارية والديناميكية الكهربية المطلوبة في وضع الدائرة القصيرة.

يجب أيضًا عدم تدمير جهات الاتصال القابلة للكسر بسبب ارتفاع درجة حرارة القوس الكهربائي الذي يتكون عند فتحها ، وإغلاقها بشكل موثوق بدون لحام وذوبان عند تشغيلها لدائرة كهربائية قصيرة.كما تساهم التدابير التي نوقشت أعلاه في تلبية هذه المتطلبات.

الملامسات المصنوعة من السيراميك المعدني ، وهي خليط من مسحوق النحاس المسحوق مع التنجستن أو الموليبدينوم والفضة مع التنجستن ، مقاومة بشكل خاص للتأثير المدمر للقوس الكهربائي.

يحتوي هذا المركب على موصلية كهربائية جيدة بسبب استخدام النحاس أو الفضة ونقطة انصهار عالية بسبب استخدام التنجستن أو الموليبدينوم.

التصاميم الأساسية للتلامس في التركيبات الكهربائية والأجهزة الكهربائية

يجب أن يضمن بناء وصلات ملامسة ثابتة (صلبة) غير قابلة للكسر تثبيتًا موثوقًا لأسطح التلامس والحد الأدنى من مقاومة التلامس. من الأفضل توصيل الإطارات بعدة مسامير صغيرة بدلاً من واحدة كبيرة ، حيث يوفر ذلك المزيد من نقاط الاتصال. عند توصيل الإطارات ، تكون مقاومة التلامس أقل مما هي عليه عند استخدام البراغي ، عندما يكون من الضروري حفر ثقوب في الإطارات. يتم ضمان الجودة العالية لاتصال التلامس من خلال لحام قضبان التوصيل.

جهات الاتصال المنقولة - عنصر أساسي في تبديل الأجهزة ... بالإضافة إلى المتطلبات العامة لجميع جهات الاتصال ، يجب أن تتمتع بمقاومة القوس ، والقدرة على تشغيل وإيقاف الدائرة بشكل موثوق في حالة حدوث ماس كهربائي ، وكذلك تحمل عددًا معينًا من عمليات التحويل والإغلاق دون حدوث أضرار ميكانيكية.

أبسط اتصال من هذا النوع هو جهة اتصال القطع المسطحة. عند التعشيق ، تدخل الشفرة المتحركة بين الفكين المثبتين بنابض. عيب هذا التلامس المسطح هو أن التلامس مع أسطح التلامس يحدث في عدة نقاط بسبب عدم انتظام هذه الأسطح.

للحصول على اتصال خطي ، يتم ختم النتوءات شبه الأسطوانية على شرائط السكين ، ولزيادة الضغط ، يتم ضغط الشرائط بمشبك فولاذي مع زنبرك.غالبًا ما تستخدم جهات الاتصال الفاصلة في قواطع الدوائر الكهربائية والمفصلات.

يتم إجراء جزء التلامس الخاص بملامسة الإصبع ذاتية المحاذاة على شكل أصابع ، في اللوحة - على شكل ألواح ، في النهاية - على شكل قمة مسطحة ، في المقبس - على شكل صفائح ( شرائح) ، في الفرشاة - على شكل فرش من ألواح نحاسية أو برونزية مرنة أو رقيقة.

يمكن أن تتغير أجزاء (أجزاء) الاتصال المحددة في عدد من التصميمات ، ضمن حدود محدودة ، وضعها بالنسبة إلى جهات الاتصال الثابتة. يتم توفير توصيلات مرنة تحمل التيار لتوصيلها الكهربائي الموثوق به.

عادة ما يتم تحقيق استقرار ملامسات الكسر وقوة الضغط المطلوبة عن طريق نوابض ورقية أو لولبية.

تُستخدم ملامسات الأصابع وملامساتها في الأجهزة ذات الفولتية فوق 1000 فولت للتيارات المختلفة مثل تلامسات التشغيل والتقوس ، وتستخدم جهات الاتصال المسطحة كجهات اتصال تشغيل. تُستخدم ملامسات النهاية للجهود 110 كيلو فولت وأعلى ، للتيارات التي لا تتجاوز 1 - 1.5 كيلو أمبير كملامسات تشغيل وتقوس. تُستخدم ملامسات الفرشاة في الأجهزة لمختلف الفولتية والتيارات الكبيرة ، ولكن فقط كجهات اتصال عمل ، لأن القوس الكهربائي يمكن أن يتلف الفرش الرقيقة نسبيًا.