विद्युत प्रतिष्ठानों और विद्युत उपकरण में संपर्क

किसी भी विद्युत परिपथ को बनाने वाले व्यक्तिगत तत्वों के कनेक्शन के बिंदुओं को विद्युत संपर्क कहा जाता है।

विद्युत संपर्क - तारों का कनेक्शन जो विद्युत प्रवाह को ले जाने की अनुमति देता है। वर्तमान संवाहक संपर्क के गठन को संपर्क निकाय या सकारात्मक और नकारात्मक संपर्क कहा जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे वर्तमान स्रोत के किस ध्रुव से जुड़े हैं।

शब्द "संपर्क" का अर्थ है "स्पर्श", "स्पर्श"। एक विद्युत प्रणाली में जो विभिन्न उपकरणों, मशीनों, लाइनों आदि को जोड़ती है, उन्हें जोड़ने के लिए बड़ी संख्या में संपर्कों का उपयोग किया जाता है। उपकरण की विश्वसनीयता और सिस्टम का संचालन काफी हद तक संपर्क कनेक्शन की गुणवत्ता पर निर्भर करता है।

विद्युत संपर्कों का वर्गीकरण

विद्युत संपर्क स्थिर और चल रहे हैं। निश्चित संपर्क - सभी प्रकार के वियोज्य और अभिन्न, तारों के दीर्घकालिक कनेक्शन के लिए डिज़ाइन किए गए। वियोज्य संपर्क क्लैम्प, बोल्ट, स्क्रू आदि द्वारा बनाए जाते हैं, अभिन्न - सोल्डरिंग, वेल्डिंग या रिवेटिंग द्वारा।जंगम संपर्कों को बाधित (रिले, बटन, स्विच, संपर्ककर्ता, आदि के संपर्क) और स्लाइडिंग (कलेक्टर और ब्रश के बीच संपर्क, स्विच के संपर्क, पोटेंशियोमीटर, आदि) में विभाजित किया गया है।

विद्युत संपर्क का सबसे सरल प्रकार एक संपर्क जोड़ी है। एक कठिन प्रकार का संपर्क है, उदाहरण के लिए, एक डबल समानांतर सर्किट क्लोजर या एक डबल सीरीज क्लोजर (बाद वाले को कपलिंग कहा जाता है) बनाने वाला संपर्क। डिवाइस के सक्रिय होने पर सर्किट को स्विच करने वाले संपर्क को चेंजओवर कहा जाता है। स्विचिंग संपर्क जो स्विचिंग के समय सर्किट को तोड़ता है उसे स्विचिंग संपर्क कहा जाता है, और स्विचिंग के समय सर्किट को नहीं तोड़ने को क्षणिक संपर्क कहा जाता है।

प्रपत्र के आधार पर, विद्युत संपर्कों को इसमें विभाजित किया गया है:

• बिंदु (शीर्ष - समतल, गोला - तल, गोला - गोला), जो आमतौर पर संवेदनशील उपकरणों और रिले में उपयोग किया जाता है जो मामूली भार को स्विच करते हैं;

• रैखिक — बेलनाकार पिंडों के रूप में और ब्रश संपर्कों के रूप में संपर्कों पर होता है;

• प्लानर - उच्च वर्तमान स्विचिंग उपकरण में।

आम तौर पर संपर्क फ्लैट स्प्रिंग्स से जुड़े होते हैं, तथाकथित संपर्क (निकल सिल्वर, फॉस्फोर और बेरिलियम ब्रॉन्ज और कम अक्सर स्टील से बने), जो डिवाइस के पूरे सेवा जीवन में उनके यांत्रिक गुणों की स्थिरता के संबंध में उच्च आवश्यकताओं के अधीन होते हैं, जिनकी गणना अक्सर दसियों और एक लाख से अधिक चक्रों में की जाती है। एक अलग ब्लॉक के रूप में बने स्प्रिंग्स का एक सेट, जो एक साथ स्विच किया जाता है, एक संपर्क समूह (या पैक) बनाता है।

विद्युत संपर्क कनेक्शन की प्रदर्शन विशेषताएं

संपर्कों का संपर्क पूरी सतह पर नहीं होता है, बल्कि इसके प्रसंस्करण की किसी भी सटीकता के साथ संपर्क सतह की खुरदरापन के कारण केवल अलग-अलग बिंदुओं पर होता है। लगभग संपर्कों के प्रकार की परवाह किए बिना, संपर्क तत्वों का संपर्क हमेशा छोटे क्षेत्रों में होता है।

यह इस तथ्य से समझाया गया है कि संपर्क तत्वों की सतह बिल्कुल सपाट नहीं हो सकती। इसलिए, व्यवहार में, जब संपर्क सतहें एक-दूसरे के पास आती हैं, तो वे पहले कई उभरी हुई युक्तियों (बिंदुओं) के संपर्क में आती हैं और फिर, बढ़ते दबाव के साथ, संपर्क सामग्री का विरूपण होता है और ये बिंदु छोटे खेल के मैदानों में बदल जाते हैं।

एक संपर्क से दूसरे संपर्क में जाने वाली विद्युत धारा की रेखाएँ इन संपर्क बिंदुओं की ओर आकर्षित होती हैं। इसलिए, संपर्क इसके द्वारा जुड़े सर्किट में कुछ अतिरिक्त संपर्क प्रतिरोध Rk का परिचय देता है।

यदि संपर्क सतह को एक फिल्म के साथ कवर किया जाता है, तो R बढ़ जाता है। हालांकि, टनलिंग प्रभाव के कारण बहुत पतली फिल्में (50 ए तक) संपर्क प्रतिरोध को प्रभावित नहीं करती हैं। संपर्क बल या लागू तनाव के तहत मोटी फिल्में टूट सकती हैं।

संपर्क फिल्मों की विद्युत विफलता को फ्रिटिंग कहा जाता है। यदि फिल्मों को नष्ट नहीं किया जाता है, तो आरके मुख्य रूप से फिल्मों के प्रतिरोध से निर्धारित होता है। किसी संपर्क को अलग करने के तुरंत बाद, साथ ही संपर्क सर्किट में पर्याप्त संपर्क बल और वोल्टेज के साथ, इसका प्रतिरोध मुख्य रूप से संकुचन क्षेत्रों के प्रतिरोध से निर्धारित होता है।

संपर्कों पर जितना अधिक बल लगाया जाता है और उनकी सामग्री को नरम किया जाता है, संपर्क सतहों का कुल संपर्क क्षेत्र उतना ही अधिक होता है और तदनुसार, कम सक्रिय विद्युतीय प्रतिरोध जंक्शन पर (संपर्क सतहों के बीच संक्रमण परत के क्षेत्र में)। इस सक्रिय प्रतिरोध को क्षणिक प्रतिरोध कहा जाता है।

क्षणिक प्रतिरोध विद्युत संपर्कों की गुणवत्ता के मुख्य मापदंडों में से एक है, क्योंकि यह संपर्क परिसर में अवशोषित ऊर्जा की मात्रा को दर्शाता है, जो गर्मी में बदल जाता है और संपर्क को गर्म करता है। संपर्क सतहों के उपचार और उनकी स्थिति के तरीके से संपर्क प्रतिरोध को दृढ़ता से प्रभावित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम संपर्कों पर तेजी से बनने वाली ऑक्साइड फिल्म संपर्क प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती है।

जब करंट संपर्कों से होकर गुजरता है, तो वे गर्म हो जाते हैं और संक्रमण प्रतिरोध की उपस्थिति के कारण संपर्क सतह पर उच्चतम तापमान देखा जाता है। संपर्क ताप के परिणामस्वरूप, संपर्क सामग्री का प्रतिरोध और, तदनुसार, संक्रमण का प्रतिरोध।

इसके अलावा, संपर्क तापमान में वृद्धि इसकी सतह पर ऑक्साइड के गठन को बढ़ावा देती है, जो क्षणिक प्रतिरोध को और भी महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा देती है। और यद्यपि तापमान में वृद्धि के साथ, संपर्क सामग्री कुछ हद तक नरम हो सकती है, जो संपर्क सतह में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है, सामान्य तौर पर, यह प्रक्रिया संपर्कों या उनके वेल्डिंग के विनाश का कारण बन सकती है। उत्तरार्द्ध, उदाहरण के लिए, खुले संपर्कों के लिए बहुत खतरनाक है, क्योंकि परिणामस्वरूप, इन संपर्कों वाला उपकरण सर्किट को बंद करने में सक्षम नहीं होगा। इसलिए, विभिन्न प्रकार के संपर्कों के लिए, उनके माध्यम से बहने वाली लंबी धारा के साथ अधिकतम अनुमेय तापमान निर्धारित किया जाता है।

हीटिंग को कम करने के लिए, संपर्कों के धातु के द्रव्यमान और उनकी ठंडी सतह को बढ़ाना संभव है, जो गर्मी लंपटता को बढ़ाएगा। संपर्क प्रतिरोध को कम करने के लिए, संपर्क दबाव को बढ़ाना आवश्यक है, उपयुक्त सामग्री और प्रकार के संपर्कों का चयन करें।

उदाहरण के लिए, बाहरी उपयोग के लिए खुले संपर्कों को उन सामग्रियों से बनाने की सिफारिश की जाती है जो थोड़ा ऑक्सीकरण योग्य होते हैं, या उनकी सतह को जंग-रोधी परत से ढंकते हैं। ऐसी सामग्रियों में विशेष रूप से चांदी शामिल है, जिसका उपयोग संपर्क सतहों को कोट करने के लिए किया जा सकता है।

कॉपर अटूट संपर्कों को टिन किया जा सकता है (टिन वाली सतहों को ऑक्सीकरण करना अधिक कठिन होता है)। उसी उद्देश्य के लिए, संपर्क सतहों को स्नेहक के साथ कवर किया जाता है, उदाहरण के लिए, पेट्रोलियम जेली। तेल में डूबे हुए संपर्क अन्य विशेष उपायों के बिना जंग से अच्छी तरह से सुरक्षित हैं। इसका उपयोग ऑयल सर्किट ब्रेकर में किया जाता है।

किसी भी विद्युत के संचालन में 4 चरण होते हैं - ओपन स्टेट, शॉर्ट सर्किट, क्लोज्ड स्टेट और ओपनिंग, जिनमें से प्रत्येक संपर्क की विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।

खुले राज्य में, बाहरी वातावरण विद्युत संपर्क पर कार्य करता है, और परिणामस्वरूप, उनकी सतह पर फिल्में बनती हैं।

बंद अवस्था में, जब संपर्क एक साथ दबाए जाते हैं और उनमें से करंट गुजरता है, तो वे गर्म और विकृत हो जाते हैं; कुछ स्थितियों में, यदि संपर्क ज़्यादा गरम हो जाते हैं, तो वेल्डिंग हो सकती है।

जब संपर्क बंद और खुले होते हैं, तो पुल या निर्वहन घटनाएं होती हैं, वाष्पीकरण और धातु संपर्क के हस्तांतरण के साथ, इसकी सतह बदलती है। इसके अलावा, यांत्रिक पहनना संभव है। संपर्क एक दूसरे के खिलाफ टक्कर और फिसलने से उत्पन्न होते हैं।

चूंकि संपर्क बहुत कम दूरी पर एक-दूसरे से संपर्क करते हैं, यहां तक ​​​​कि छोटे बिजली स्रोत के वोल्टेज पर भी, क्षेत्र ढाल इतनी महान हो जाती है कि अंतर की ढांकता हुआ ताकत टूट जाती है और टूटना होता है। यदि सतह पर विदेशी कण हैं, विशेष रूप से कार्बन युक्त, तो जब वे संपर्क में आते हैं, वाष्पीकरण होता है और निपटान के लिए स्थितियां बनती हैं।

ओपनिंग आमतौर पर नौकरी का सबसे कठिन हिस्सा होता है। विद्युत संपर्क सर्किट (आर, एल और सी) के पैरामीटर और खोलने पर लागू वोल्टेज की परिमाण के आधार पर, घटनाएं होती हैं जो पहनने वाले संपर्कों का कारण बनती हैं। यदि परिपथ वोल्टेज, वोल्टेज अपल से अधिक है, जिसमें संपर्कों की धातु पिघलती है, उनके अलग होने के बाद, संपर्क बल कम हो जाता है और इसलिए संपर्क क्षेत्र, प्रतिरोध और तापमान में वृद्धि होगी।

जब तापमान धातु के गलनांक से अधिक हो जाता है, तो संपर्क सतहों के बीच एक पिघला हुआ धातु पुल बनता है, जो धीरे-धीरे खिंचता है और फिर सबसे गर्म बिंदु पर टूट जाता है। पुल के टूटने पर उच्च तापमान इजेक्शन की शुरुआत की सुविधा देता है।

चाप वोल्टेज के नीचे आपूर्ति वोल्टेज पर पुल ही ओमिक सर्किट में मौजूद है। यदि सर्किट में एक अधिष्ठापन है, तो वर्तमान के रुकावट के क्षण में इसके कारण होने वाले ओवरवॉल्टेज, आर्किंग धाराओं के नीचे की धाराओं पर एक चिंगारी की उपस्थिति में योगदान करते हैं, और आर्किंग धाराओं के ऊपर की धाराओं में - आर्क्स। चूंकि सर्किट में लगभग हमेशा इंडक्शन होता है, ज्यादातर मामलों में ब्रिज डिस्चार्ज के साथ होते हैं। विद्युत आउटलेट पर न्यूनतम स्पार्क वोल्टेज - 270-300 वी।

किसी भी प्रकार के संपर्कों को न केवल सामान्य परिस्थितियों में अस्वीकार्य ओवरहीटिंग के बिना निरंतर संचालन प्रदान करना चाहिए, बल्कि शॉर्ट-सर्किट मोड में आवश्यक थर्मल और इलेक्ट्रोडायनामिक प्रतिरोध भी प्रदान करना चाहिए। जंगम ब्रेकिंग कॉन्टैक्ट्स को इलेक्ट्रिक आर्क के उच्च तापमान से भी नष्ट नहीं किया जाना चाहिए, जो कि खोले जाने पर बनता है, और शॉर्ट सर्किट के लिए स्विच किए जाने पर वेल्डिंग और पिघलने के बिना मज़बूती से बंद हो जाता है। ऊपर चर्चा किए गए उपाय भी इन आवश्यकताओं की पूर्ति में योगदान करते हैं।

धातु-सिरेमिक संपर्क, जो टंगस्टन या मोलिब्डेनम के साथ कुचल तांबे के पाउडर और टंगस्टन के साथ चांदी का मिश्रण है।

ऐसा यौगिक एक साथ होता है अच्छी विद्युत चालकता तांबे या चांदी के उपयोग के कारण और टंगस्टन या मोलिब्डेनम के उपयोग के कारण उच्च गलनांक।

मौजूदा विरोधाभास को खत्म करने का एक और तरीका है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि अच्छी विद्युत चालकता (चांदी, तांबा, आदि) वाली सामग्री, एक नियम के रूप में, अपेक्षाकृत कम गलनांक और दुर्दम्य सामग्री (टंगस्टन, मोलिब्डेनम) होती है। कम विद्युत चालकता। यह एक डबल कॉन्टैक्ट सिस्टम का उपयोग है जिसमें समानांतर में जुड़े ऑपरेटिंग और आर्किंग कॉन्टैक्ट्स शामिल हैं।

कार्यशील संपर्क उच्च विद्युत चालकता वाली सामग्री से बने होते हैं और आर्किंग संपर्क - आग प्रतिरोधी सामग्री से बने होते हैं। सामान्य मोड में, जब संपर्क बंद होते हैं, तो अधिकांश करंट काम करने वाले संपर्कों से होकर बहता है।

जब सर्किट डी-एनर्जेटिक होता है, तो ऑपरेटिंग कॉन्टैक्ट्स पहले खुलते हैं, उसके बाद आर्किंग कॉन्टैक्ट्स।इसलिए, वास्तव में, सर्किट आर्किंग संपर्कों से बाधित होता है, जिसके लिए शॉर्ट-सर्किट करंट भी एक बड़ा खतरा पैदा नहीं करता है (महत्वपूर्ण शॉर्ट-सर्किट धाराओं के लिए, विशेष आर्किंग डिवाइस अतिरिक्त रूप से उपयोग किए जाते हैं)।

जब सर्किट को चालू किया जाता है, तो आर्किंग कॉन्टैक्ट्स पहले बंद हो जाते हैं, उसके बाद ऑपरेटिंग कॉन्टैक्ट्स बंद हो जाते हैं। इस प्रकार, ऑपरेटिंग संपर्क वास्तव में सर्किट को पूरी तरह से तोड़ या बंद नहीं करते हैं। इससे पिघलने और वेल्डिंग का खतरा समाप्त हो जाता है।

संपर्कों के सहज उद्घाटन की संभावना को समाप्त करने के लिए इलेक्ट्रोडायनामिक प्रयास जब शॉर्ट-सर्किट धाराएं प्रवाहित होती हैं, तो संपर्क प्रणालियों को डिज़ाइन किया जाता है ताकि इन स्थितियों के तहत इलेक्ट्रोडायनामिक बल अतिरिक्त संपर्क दबाव प्रदान करें और शॉर्ट-सर्किट सर्किट, त्वरित स्विचिंग पर स्विच करने के समय संपर्कों के संभावित पिघलने और वेल्डिंग को रोकें।

संपर्क सतहों पर एक महत्वपूर्ण लोचदार प्रभाव के खतरे को खत्म करने के लिए, विशेष स्प्रिंग्स के साथ संपर्कों के पूर्व-दबाव का उपयोग करें... इस मामले में, एक उच्च स्विचिंग गति और संभावित कंपन को समाप्त करना सुनिश्चित किया जाता है, क्योंकि वसंत पूर्व- संकुचित और संपर्कों को छूने के बाद, धक्का देने वाला बल शून्य से नहीं, बल्कि एक निश्चित निर्दिष्ट मान से बढ़ने लगता है। मोड, लेकिन शॉर्ट-सर्किट मोड में आवश्यक थर्मल और इलेक्ट्रोडायनामिक प्रतिरोध भी।

जंगम ब्रेकिंग कॉन्टैक्ट्स को इलेक्ट्रिक आर्क के उच्च तापमान से भी नष्ट नहीं किया जाना चाहिए, जो कि खोले जाने पर बनता है, और शॉर्ट सर्किट के लिए स्विच किए जाने पर वेल्डिंग और पिघलने के बिना मज़बूती से बंद हो जाता है।ऊपर चर्चा किए गए उपाय भी इन आवश्यकताओं की पूर्ति में योगदान करते हैं।

धातु सिरेमिक से बने संपर्क, जो टंगस्टन या मोलिब्डेनम के साथ कुचल तांबे के पाउडर और टंगस्टन के साथ चांदी का मिश्रण है, विशेष रूप से एक विद्युत चाप की विनाशकारी कार्रवाई के प्रतिरोधी हैं।

इस तरह के यौगिक में तांबे या चांदी के उपयोग के कारण अच्छी विद्युत चालकता होती है और टंगस्टन या मोलिब्डेनम के उपयोग के कारण उच्च गलनांक होता है।

विद्युत प्रतिष्ठानों और विद्युत उपकरणों में संपर्कों के मूल डिजाइन

निश्चित (कठोर) अटूट संपर्क जोड़ों के निर्माण से संपर्क सतहों की विश्वसनीय क्लैम्पिंग और न्यूनतम संपर्क प्रतिरोध सुनिश्चित होना चाहिए। एक बड़े बोल्ट की तुलना में टायर को कई छोटे बोल्ट से जोड़ना बेहतर होता है, क्योंकि इससे संपर्क के अधिक बिंदु मिलते हैं। टायरों को जोड़ते समय, बोल्ट का उपयोग करते समय संपर्क प्रतिरोध कम होता है, जब टायरों में छेद करना आवश्यक होता है। बसबारों की वेल्डिंग द्वारा संपर्क कनेक्शन की उच्च गुणवत्ता सुनिश्चित की जाती है।

मूवेबल ब्रेकिंग कॉन्टैक्ट्स - स्विचिंग उपकरणों का एक मूल तत्व... सभी संपर्कों के लिए सामान्य आवश्यकताओं के अलावा, उनके पास चाप प्रतिरोध होना चाहिए, शॉर्ट सर्किट की स्थिति में सर्किट को मज़बूती से चालू और बंद करने की क्षमता, साथ ही साथ यांत्रिक क्षति के बिना एक निश्चित संख्या में स्विचिंग संचालन और शटडाउन का सामना करना।

इस प्रकार का सबसे सरल संपर्क फ्लैट कटिंग संपर्क है। लगे होने पर, जंगम ब्लेड स्थिर स्प्रिंग-लोडेड जबड़ों के बीच में प्रवेश करता है। इस तरह के सपाट संपर्क का नुकसान यह है कि इन सतहों की अनियमितताओं के कारण संपर्क सतहों का संपर्क कई बिंदुओं पर होता है।

एक रैखिक संपर्क प्राप्त करने के लिए, चाकू स्ट्रिप्स पर अर्ध-बेलनाकार प्रोट्रूशियंस पर मुहर लगाई जाती है, और दबाव बढ़ाने के लिए, स्ट्रिप्स को स्टील क्लैंप के साथ एक वसंत के साथ संकुचित किया जाता है। ब्रेक कॉन्टैक्ट्स का उपयोग अक्सर सर्किट ब्रेकर और डिस्कनेक्टर्स में किया जाता है।

स्व-संरेखित उंगली संपर्क का संपर्क भाग उंगलियों के रूप में, प्लेट में - प्लेटों के रूप में, अंत में - एक सपाट शीर्ष के रूप में, सॉकेट में - लैमेलस के रूप में बनाया जाता है ( खंड), ब्रश में - लोचदार, पतली तांबे या कांस्य प्लेटों के ब्रश के रूप में।

कई डिज़ाइनों में निर्दिष्ट संपर्क भाग (भाग) सीमित सीमाओं के भीतर, निश्चित संपर्कों के सापेक्ष उनकी स्थिति बदल सकते हैं। उनके विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन के लिए लचीले वर्तमान-वाहक कनेक्शन प्रदान किए जाते हैं।

ब्रेकिंग कॉन्टैक्ट्स की स्थिरता और आवश्यक कंप्रेसिव फोर्स आमतौर पर लीफ या कॉइल स्प्रिंग्स के माध्यम से प्राप्त की जाती है।

ऑपरेटिंग और आर्किंग कॉन्टैक्ट्स के रूप में विभिन्न धाराओं के लिए 1000 V से ऊपर वोल्टेज वाले उपकरणों में फिंगर कॉन्टैक्ट्स और कॉन्टैक्ट्स का इस्तेमाल किया जाता है और फ्लैट कॉन्टैक्ट्स को ऑपरेटिंग कॉन्टैक्ट्स के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। ऑपरेटिंग और आर्किंग संपर्कों के रूप में 1 - 1.5 kA से अधिक नहीं होने वाली धाराओं के लिए अंतिम संपर्कों का उपयोग वोल्टेज 110 kV और उच्चतर के लिए किया जाता है। विभिन्न वोल्टेज और महत्वपूर्ण धाराओं के लिए उपकरणों में ब्रश संपर्कों का उपयोग किया जाता है, लेकिन केवल काम करने वाले संपर्कों के रूप में, क्योंकि एक विद्युत चाप अपेक्षाकृत पतले ब्रश को नुकसान पहुंचा सकता है।