HOTLINE: 093.776.9093Mục lục
Tiếp xúc điện
Tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của hai hay nhiều vật dẫn để cho dòng điện đi qua từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Bề mặt cho dòng điện đi qua gọi là bề mặt tiếp xúc.
Phân loại tiếp xúc điện
Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra các dạng sau:
Tiếp xúc cố định là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn, được liên kết bằng bulông, đinh vít, đinh rivê, đầu cote…
Tiếp xúc đóng mở là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng điện chạy hoặc ngừng chạy từ vật này sang vật khác (như các tiếp điểm trong thiết bị đóng cắt).
Tiếp xúc trượt là vật dẫn điện này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn điện kia (ví dụ như chổi than trượt trên vành góp máy điện).
Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra các dạng sau:
Tiếp xúc trượt là vật dẫn điện này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn điện kia (ví dụ như chổi than trượt trên vành góp máy điện).
Tiếp xúc điểm là hai vật tiếp xúc với nhau chỉ ở một điểm hoặc trên bề mặt diện tích với đường kính rất nhỏ (như tiếp xúc hai hình cầu với nhau, hình cầu với mặt phẳng, hình nón với mặt phẳng,…)
Tiếp xúc đường là hai vật dẫn tiếp xúc với nhau theo một đường thẳng hoặc trên bề mặt rất hẹp (như tiếp xúc hình trụ với mặt phẳng, hình trụ với trụ,…)
Tiếp xúc mặt là hai vật dẫn điện tx với nhau trên bề mặt rộng (vd: tiếp xúc mặt phẳng với mặt phẳng,…).
Yêu cầu của tiếp xúc điện
- Thực hiện tiếp xúc chắc chắn, đảm bảo.
- Sức bền cơ khí cao.
- Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điện định mức.
- Ổn định nhiệt và điện động khi có dòng ngắn mạch đi qua.
- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị oxy hoá.
Các chế độ làm việc của tiếp điểm
Chế độ đóng
– Khi dòng đi qua tiếp điểm là dòng định mức ⇒ đây là chế độ làm việc dài hạn của tiếp điểm ⇒ không có hiện tượng gì phức tạp xảy ra.
– Khi mạch điện bị ngắn mạch, dòng ngắn mạch rất lớn:
- Nhiệt độ tiếp điểm tăng cao
- Nếu lực điện động do dòng ngắn mạch gây ra ngược chiều với lực ép tiếp điểm thì Rtx tăng, nhiệt lượng tiếp điểm lớn có thể làm tiếp điểm nóng chảy ⇒ hiện tượng hàn dính tiếp điểm.
Chế độ cắt
- Khoảng cách giữa 2 tiếp điểm (độ mở tiếp điểm) phải đảm bảo không phóng điện và dập hồ quang đủ nhanh.
- Việc xác định độ mở tiếp điểm tối ưu phải dựa vào khoảng cách cách điện và điều kiện dập hồ quang.
Quá độ đóng
Là quá trình phức tạp:
- Tiếp điểm động chuyển động với vận tốc tăng dần ⇒ khoảng cách giữa 2 tiếp điểm thu hẹp ⇒ khi điện trường đủ lớn ⇒ xảy ra phóng điện ⇒ tiếp điểm bị ăn mòn
- Khi tiếp điểm động đập vào tiếp điểm tĩnh, phản lực làm tiếp điểm động bật ra trở lại với biên độ xm và thời gian tm ⇒ Hiện tượng rung tiếp điểm và kéo dài trong vài chu kỳ.
Quá độ cắt
Ngược lại với quá độ đóng.
Dưới tác dụng của hồ quang, kim loại tiếp điểm bị nóng chảy, bay hơi ⇒tiếp điểm bị mòn và bề mặt bị rỗ.
Độ mòn của tiếp điểm phụ thuộc vào:
- Dòng điện cắt.
- Thời gian cháy của hồ quang.
- Vật liệu làm tiếp điểm.
Các vật liệu làm tiếp điểm
Để thỏa mãn tốt các điều kiện làm việc khác nhau của tiếp điểm thiết bị điện thì vật liệu làm tiếp điểm phải có được những yêu cầu cơ bản sau:
- Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính điện trở của tiếp điểm).
- Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc).
- Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm).
- Có độ kết tinh và nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sự nóng chảy hàn dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm).
- Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và tăng tuổi thọ của tiếp điểm).
- Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc).
- Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ.
- Thực tế ít vật liệu nào đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên.
- Trong thiết kế sử dụng tùy từng điều kiện cụ thể mà trọng nhiều đến yêu cầu này hay yêu cầu khác.
Đồng
Là kim loại màu được dùng nhiều nhất trong các thiết bị điện.
- Ưu điểm: dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt, tương đối cứng, có trị số dòng điện, điện áp tạo hồ quang trung bình, dễ gia công, giá thành hạ.
- Nhược điểm: nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ bị tác động của môi trường, nên bề mặt có một lớp oxit đồng có điện trở suất cao. Để giảm điện trở tiếp xúc, trong trường hợp tiếp điểm bằng đồng cần lực ép lên tiếp điểm lớn. Vì đồng ít có khả năng chịu hồ quang nên không dùng để chế tạo các loại tiếp điểm thường xuyên đóng cắt với dòng điện lớn.
Bạc
Ưu điểm:
- Có độ dẫn điện cao.
- Lớp oxy hoá bề mặt của bạc có độ bền kém và dễ bị phá huỷ.
- Tiếp điểm bền vững và yêu cầu lực ép tiếp điểm nhỏ.
- Có Rtx nhỏ.
Nhược điểm:
- Độ bền hồ quang thấp.
Thép có điện trở suất lớn
Thép thường bị oxy hóa cao nhưng là vật liệu rẻ nên vẫn được sử dụng làm tiếp xúc cố định để dẫn dòng điện lớn, trong các thiết bị thép thường được mạ.
Nhôm
Có độ dẫn điện cao, rẻ nhưng rất dễ bị oxy hóa làm tăng điện trở suất. Nhược điểm nữa là hàn nhôm rất phức tạp, độ bền cơ lại kém.
Vonfram
Là kim loại có nhiệt độ nóng chảy khá cao nên chịu được hồ quang. Kim loại này khó hàn, ít bị ôxy hoá, có độ cứng cao, ít mòn nhưng điện trở suất cao. Vì vậy thường dùng làm tiếp điểm hồ quang ở các thiết bị đóng cắt có công suất lớn.
Vàng và platin
Không bị oxy hóa do đó có điện trở tiếp xúc nhỏ và ổn định, được sử dụng làm tiếp điểm trong thiết bị điện hạ áp có dòng điện bé và quan trọng.
Vàng nguyên chất và platin nguyên chất có độ bền cơ thấp nên thường được sử dụng dạng hợp kim với môlipđen hoặc với iriđi để tăng độ bền cơ.
Than và graphit
Có điện trở tiếp xúc và điện trở suất lớn nhưng chịu được hồ quang rất tốt. Thường dùng làm các tiếp điểm mà khi làm việc phải chịu tia lửa điện, đôi khi làm tiếp điểm dập hồ quang.
Hợp kim gốm
Các kim loại nguyên chất không đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu của tiếp điểm. Người ta chế tạo các kim loại gốm từ các bột kim loại thành phần, gia công theo phương pháp đặc biệt. Tuỳ thuộc vào yêu cầu của tiếp điểm mà thành phần vật liệu được pha trộn theo tỷ lệ thích hợp.