Почему греются контакты и к каким последствиям это приводит?

Электрические контакты, вне зависимости от их вида всегда являются слабым звеном любой электроцепи. С чем связан нагрев контактов под воздействием электрической энергии, и к каким последствиям он может привести, мы подробно рассмотрим в сегодняшней статье. В ней помимо описания физики процесса будет приведено много полезной информации, которая может пригодиться домашнему мастеру.

Определение и классификация контактов

В данном контексте контакт следует трактовать в качестве соединения проводников переменного или постоянного тока. Электросистемы объединяют в себе линии передач, множество машин, аппаратов и другого оборудования, для соединения которых применяются контакты или контактные группы. От их надежности напрямую зависит работа, как отдельных участков электрической цепи, так и всего электрохозяйства.

В зависимости от конструктивных особенностей электроконтакты принято классифицировать на следующие виды:

  • Подвижные. В их число входят коммутируемые, то есть производящие замыкание, размыкание или переключение электроцепи, например, контакты пускателя, реле (см. а на рис.1), выключателя и т.д. К данному виду также относятся скользящие контакты, в качестве примера можно привести автотрансформатор (см. b на рис.1), коллекторные машины, потенциометры и т.д.
  • Неподвижные, к таковым относятся неразъемное и разъемное соединения. В качестве примера первых можно привести сварку, пайку (см. с на рис. 1) или клепку проводников, то есть данный вид рассчитан на долгосрочную коммутацию в электрическом аппарате. Ко вторым относятся винтовые, болтовые (см. d на рис.1) соединения, а также подпружиненные зажимы. Разъемные соединения, в отличие от неразъемных, допускают возможность перекоммутации.
 Различные виды контактов
Рисунок 1. Различные виды контактов

Специфика электрического контакта

При соединении проводников или площадок контактной группы никогда не происходит полного электрического соприкосновения. Это связано с тем, что физически невозможно создать идеально гладкую поверхность, она всегда будет иметь шероховатости. Следовательно, контакт происходит на небольших площадях.

Поверхность медного контакта
Поверхность медного контакта, увеличенная электронным микроскопом

Когда происходит сближение поверхностей соприкосновения, в первую очередь контакт образуется между выступающими вершинами. Они впоследствии деформируются под воздействием физического давления и преобразуются в контактные поверхности небольшой площади. Это приводит к тому, что в коммутируемой электроцепи образуются переходные сопротивления (принятое обозначение Rк).

Помимо этого на поверхности проводников образовывается оксидная пленка (это особенно характерно для алюминиевых контактов), которая увеличивает сопротивление контакта. Как правило, пленки не большой толщины не оказывают влияние на контактное сопротивление, поскольку физическое усилие, приложенное к соединяемым поверхностям, разрушает пленку. Так же возможен ее пробой (фриттинг) под воздействием электрического тока.

Толстая оксидная пленка может не разрушиться от физического усилия или приложенного напряжения, что приведет к увеличению переходного сопротивления. Именно поэтому необходима чистка контактных поверхностей.

Таким образом, можем резюмировать, что изготавливая контактирующие проводники из мягких металлов, неподверженных сильному окислению, при определенном физическом давлении на них можно добиться минимального переходного сопротивления.

Чем грозит плохое соединение?

При плохом контакте увеличивается переходное сопротивление, что приводит к нагреву проводников в месте соединения. Физику данного процесса можно описать законом Джоуля-Ленца, формула которого имеет следующий вид: Q = I2Rкt , где Q – уровень выделяемого тепла (Дж), I – ток нагрузки, протекающий через соединение (А), Rк – сопротивление проводящего элемента (Ом), t – время, в течение которого будет протекать ток (с).

При удовлетворительном качестве контакта температура нагрева является вполне определенной, допустимой величиной, влияющей как на выбор сечения проводников, так и номинальных параметров защитных устройств. Например, для охлаждения сильноточных контактов практикуется увеличение их площади, что препятствует электрическому износу.

Если происходит нарушение контактного нажатия (ослабление соединения), то происходит резкое увеличение сопротивления, что вызывает повышенный нагрев контакта. Это приводит к тепловому расширению проводника и контактной площадки и дальнейшему ослабеванию соединения. В результате сопротивление проводника в контактных соединениях начинает повышаться до бесконечности, образуются токи плавления вызывающие отгорание или сваривание контактных пар. Процесс нагрева и сваривания может сопровождаться образованием электрической дуги или искрения, что может привести к возникновению пожара.

Пример плохого контакта
Пример плохого контакта

Что может стать причиной плохого соединения?

Приведем в качестве примера типовые причины, которые могут вызвать переходные процессы в неподвижных и подвижных контактах:

  • Нарушение правил соединения проводов.
  • Ослабления контактов.
  • Воздействие ударных токов КЗ.
  • Неудовлетворительное качество установочных изделий.
  • Игнорирование норм и требований к подключению.

Предлагаем подробно рассмотреть каждый из перечисленных пунктов.

Нарушение правил соединения проводов

Это классическая причина, распространенная при монтаже бытовой проводки. Характерный пример соединение проводов «холодной» скруткой. В таких случаях велика вероятность окисления контактных соединений, и как следствие: увеличение сопротивления, падение напряжения на контактах, нагрев вплоть до температуры плавления проводов, короткое замыкание и т.д.

Холодная скрутка проводов недопустима
Холодная скрутка проводов недопустима

Напомним, ПУЭ допускает следующие виды соединений проводов, а именно: опрессовка, сварка, пайка и сжим (болтовой, винтовой, пружинный и т.д.). В Правилах «холодная» скрутка даже не рассматривается, в качестве способа соединения проводов, кто не верит, может ознакомиться с пунктом 2.1.21 ПУЭ 7-го издания.

Ослабления контактов

Как бы надежен не был винтовой или болтовой зажим, но в процессе эксплуатации он ослабевает. Причем у алюминиевых контактов этот процесс происходит значительно быстрее, чем у медных. Почему так происходит было подробно описано в статье, посвященной использованию в электропроводке кабелей с алюминиевыми жилами.

Чтобы не допустить разрушения контактов вследствие их ослабления, следует регулярно подтягивать их. Например, подтяжку медных проводов, подключенных к автоматическим выключателям в электрощитах, рекомендуется делать не реже, чем в 5-6 лет. Для выключателей и розеток можно выбрать такой же временной интервал.

Чтобы не утруждать себя процедурой подтяжки соединений, можно использовать безвинтовые (подпружиненные) контактные группы, например, клеммники Wago.

Клеммники Wago
Клеммники Wago

Неудовлетворительное качество установочных изделий

Приобретая недорогие электротехнические изделия, изготовленные в Поднебесной, нужно быть готовым к тому, что качество розеток, выключателей, а также другого оборудования, окажется недостаточного уровня. Пора привыкнуть платить за качественный товар соответствующую цену. Нередко бывает, когда под видом брендовой продукции недобропорядочные продавцы пытаются «подсунуть» откровенный контрафакт. Чтобы не быть обманутым, рекомендуем проверять сертификат качества.

Воздействие ударных токов КЗ

Помимо допустимых (номинальных) токов, протекающих через соединение, возможен импульсный нагрев контакта, при аварийном режиме работы электросети. Под таковым подразумевается КЗ, приводящее к нагреву сильноточных соединений под воздействием импульсных ударных токов. Их величина существенно превышает рабочие токи, что приводит к резкому повышению температуры контакта. Учитывая случайную природу этого явления, устанавливается специальная защита от прохождения ударного тока.

Игнорирование норм и требований к подключению

В большинстве случаев это происходит вследствие отсутствия опыта и профессиональных знаний. Перечислим основные моменты, позволяющие избежать типовых ошибок:

  • Подключая группу розеток, следует использовать перемычки с одинаковым сечением, чтобы не перекосился контактный зажим.
  • При необходимости подвода к клеммнику проводов с разным сечением жил, следует произвести опрессовку проводов, установив на них оконечники одного диаметра или свернуть концы жил в кольцо. В последнем случае следует выбрать установочные изделия с обычным, а не пожильным вводом.
  • Не следует подводить к контактам большее число проводников, чем предусмотрено конструкцией. Например, во многих брендовых изделиях реализован пожильный ввод, допускающий подключение только двух проводников.
  • Важно произвести правильное подключение автоматических выключателей, УЗО и диффавтоматов, а также правильно установить гребенку, если таковая используется. Как это сделать, подробно описано в серии статей на нашем сайте.

Похожие статьи:

ОЦЕНИ СТАТЬЮ:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Обсудить на форуме
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Комментарии и отзывы

Добавить комментарий

non massa Lorem sed at tristique Phasellus dapibus sem, commodo quis leo.
Adblock detector