Tiếp xúc điện
Cấu trúc chương trình phần I
• KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN • NAM CHÂM ĐIỆN • SỰ PHÁT NÓNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN • LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN • HỒ QUANG ĐIỆN • TIẾP XÚC ĐIỆN
Revised by Hoang Anh 2
Khái niệm chung về tiếp xúc điện
• Nhu cầu chuyển tiếp dòng điện từ chỗ này sang chỗ khác. Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn mang dòng điện luôn tồn tại tiếp xúc điện
• Bề mặt tiếp xúc điện là bề mặt chỗ tiếp giáp của các
vật dẫn điện mà dòng điện đi qua.
Revised by Hoang Anh 3
Khái niệm chung về tiếp xúc điện
Revised by Hoang Anh 4
Revised by Hoang Anh 5
Revised by Hoang Anh 6
Phân loại tiếp xúc điện
• Dựa trên kiểu liên kết • Tiếp xúc cố định • Tiếp xúc chuyển động
• Đóng mở • Trượt
• Dựa theo hình dáng • Tiếp xúc điểm • Tiếp xúc đường • Tiếp xúc mặt
Revised by Hoang Anh 7
Tiếp xúc cố định
• Tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn
• Liên kết thanh cái – thanh cái; thanh cái – cáp; đầu cốt; cáp
– cáp
• Liên kết các mối gắn kim loại
• Liên kết kiểu ngàm : các phần mang dòng được gắn
kết với nhau đai ốc, đinh vít, đinh tán • Đảm bảo liên kết điện --> điện trở tiếp xúc bé • Đảm bảo liên kết cơ học --> chịu mô men, chịu lực
• Liên kết kiểu dính (dán, gắn, hàn)
• Không có lớp chuyển giao giữa các phần dẫn điện • Điện trở tiếp xúc rất nhỏ
Revised by Hoang Anh 8
Tiếp xúc chuyển động
• Liên kết kiểu đóng-ngắt (on – off) • Phần động và phần tĩnh tiếp xúc với nhau • Cho phép hoặc không cho phép dòng điện chạy qua
• Cách ly • Đóng cắt
• Liên kết kiểu trượt
• Các phần mang điện trượt lên nhau • Có nhiều hiện tượng liên quan : Cơ – điện – nhiệt • Là liên kết chủ yếu trong các máy điện
• Kiểu cổ góp • Kiểu vành góp
Revised by Hoang Anh 9
Phân loại theo hình dạng
• Tiếp xúc điểm
• Cầu – phẳng; Cầu – cầu • Dòng điện cho phép nhỏ < 10 A
• Tiếp xúc đường
• Trụ - phẳng; Trụ - trụ • Dòng điện cho phép trung bình từ vài chục đến hàng trăm
ampe • Tiếp xúc mặt
• Phẳng – phẳng • Dòng chạy qua lớn đến hàng ngàn Ampe
Revised by Hoang Anh 10
Yêu cầu đối với tiếp xúc điện
• Tùy thuộc • công dụng • điều kiện làm việc
tuổi thọ yêu cầu của thiết bị
• • các yếu tố khác • Điện trở tiếp xúc nhỏ
• Sụt áp rơi trên mối tiếp xúc nhỏ • Ít phát nhiệt
Revised by Hoang Anh 11
Diện tích tiếp xúc
• Diện tích tiếp xúc biểu kiến Aa = πa² • Diện tích tiếp xúc thực
• Kim loại-Kim loai: Dòng điện chạy qua bề
mặt tiếp xúc mà không bị cản trở
• Vùng bán dẫn: Vùng này có điện trở cao hơn
so với vùng tiếp xúc kim loại-kim loại
• Vùng không dẫn điện: Được bao bởi các lớp
ô-xít có điện trở suất rất cao
Revised by Hoang Anh 12
Điện trở tiếp xúc
• Bề mặt các tiếp điểm luôn tồn tại lớp oxide có điện
trở suất rất cao --> luôn cần làm sạch
• Lực ép lò xo lớn --> phá vỡ cấu trúc lớp oxide --> bỏ
qua lớp oxide này
• Công thức tính điện trở tiếp xúc:
Revised by Hoang Anh 13
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc
• Độ cứng của vật liệu • Tình trạng bề mặt tiếp điểm • Điện trở suất của vật liệu làm tiếp điểm • Lực ép dọc • Nhiệt độ tiếp điểm
Revised by Hoang Anh 14
Các chế độ làm việc của tiếp điểm (1/4)
• Chế độ đóng
• Điện trở tiếp xúc tương đối bé khi ở chế độ ổn định • Nếu dòng là định mức --> nhiệt độ điểm tiếp xúc không
quá cao so với nhiệt độ thanh dẫn • Nếu xảy ra ngắn mạch khi đóng :
• Sụt áp trên tiếp điểm lớn • Nhiệt độ tăng • Nếu lực điện động có chiều ngược với lực ép tiếp điểm làm điện trở tiếp xúc càng tăng lên, nhiệt lượng tổn hao trên tiếp điểm tăng lên làm nóng chảy và hàn dính tiếp điểm --> Cần phải tính toán giá trị điện trở tiếp xúc sao cho đạt giá trị nhỏ ngay cả khi ngắn mạch
Revised by Hoang Anh 15
Các chế độ làm việc của tiếp điểm (2/4)
• Chế độ cắt
• Không có dòng điện chạy qua • Độ mở phải đủ lớn để không xảy ra phóng điện
• Độ mở quá bé --> không an toàn • Độ mở quá lớn --> an toàn nhưng không kinh tế và thiết bị không
gọn
Bài toán tìm độ mở tối ưu = f(khoảng cách cách điện & điều
kiện dập hồ quang)
Revised by Hoang Anh 16
Các chế độ làm việc của tiếp điểm (3/4)
• Chế độ quá độ đóng
• Là quá trình từ khi tiếp điểm động đập vào tiếp điểm tĩnh đến khi gia trị của điện trở tiếp xúc không dao động nữa • Phản lực từ tiếp điểm tĩnh tác động lên tiếp điểm động -->
hiện tượng rung tiếp điểm động
• Nếu biên độ rung > độ lún --> phát sinh hồ quang • Để giảm rung :
• Giảm trọng lượng phần động • Tăng lực ép
Revised by Hoang Anh 17
Các chế độ làm việc của tiếp điểm (4/4)
• Chế độ quá độ cắt
• Ngược với quá độ đóng • Các tiếp điểm đang tiếp xúc nhau --> tách xa nhau ra --> hồ
quang phát sinh và bị dập tắt
Revised by Hoang Anh 18
Vật liệu tiếp điểm
• Yêu cầu chung
• Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx) • Dẫn nhiệt tốt • Không (ít) bị oxy hóa • 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 (giảm điện trở tiếp xúc). • Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ.
Revised by Hoang Anh 19
Các kết cấu tiếp điểm – Kiểu congson
• Tiếp điểm kiểu cầu
Revised by Hoang Anh 20
Các kết cấu tiếp điểm – Kiểu cầu
• Tiếp điểm kiểu cầu
Revised by Hoang Anh 21
Kết cấu tiếp điểm – Kiểu ngón
• Tiếp điểm kiểu ngón
Revised by Hoang Anh 22
Kết cấu tiếp điểm – Kiểu dao
• Tiếp điểm kiểu dao
Revised by Hoang Anh 23
Kết cấu tiếp điểm – Kiểu nêm
• Tiếp điểm kiểu nêm
Revised by Hoang Anh 24
Kết cấu tiếp điểm – Kiểu đối
• Tiếp điểm kiểu đối
Revised by Hoang Anh 25
Kết cấu tiếp điểm – Kiểu đối
• Tiếp điểm kiểu đối
Revised by Hoang Anh 26
