CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN pdf

CHƯƠNG 4
TIẾP XÚC ĐIỆN

CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN
Hình chụp bằng máy ảnh hồng ngoại cho thấy điểm tiếp xúc bị
nóng đỏ do quả tải.

CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN
Sự nóng lên của tiếp xúc điện

CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN.
4.1.1. Khái niệm
4.1.2. phân loại tiếp xúc điện
4.1.3. Điện trở tiếp xúc.
4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc.
4.1.5. Một số biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc.
4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN
4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm
4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm.
4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm.
4.2.4. Biện pháp khắc phục
4.2.5. Các chế độ làm việc của tiếp điểm.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.1. Khái niệm:
Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện
chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi là tiếp xúc
điện.
Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện gọi là bề

mặt tiếp xúc điện.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra
các dạng sau :
1. Tiếp xúc cố định: là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2
vật dẫn, được liên kết bằng bulông, đinh vit, đinh rivê,
Ví dụ: chỗ nối hai dây dẫn, chỗ nối của dây dẫn với thiết bị,
…


4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
a) Yêu cầu:

Ở chế độ làm việc bình thường không bị phát nóng quá
nhiệt độ cho phép lâu dài.

Ổn định nhiệt và lực điện động khi có dòng điện ngắn
mạch đi qua.
b) Một số dạng tiếp xúc cố định của thanh dẫn thẳng:

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
Hình: Một vài tiếp xúc cố định.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
2. 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.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
3. Tiếp xúc đóng cắt: là tiếp xúc mà có thể làm cho
dòng điện chạy hoặc ngừng chạy từ vật này sang vật
khác.
Ví dụ: như các tiếp điểm trong thiết bị đóng cắt.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
Một vài dạng tiếp xúc đóng cắt.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:

Yêu cầu tiếp xúc đóng cắt:
1) Chịu đựng được hồ quang
2) Có khả năng đóng cắt mạch điện một cách chắc chắn lúc
ngắn mạch mà tđiểm không bị dính lại.
3) Các tiếp xúc đóng cắt phải chịu được một số lần thao tác
nhất định mà không bị hư hỏng về cơ học
4) Tiếp xúc phải có tính đàn hồi tốt để chịu được sức đập cơ
học lúc đóng.
5) Khi có dòng điện làm việc lớn (>1000A) thì có hai hệ
thống tiếp điểm.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
Dựa vào hình dạng chỗ tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra
các dạng sau :

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 tiếp xúc với nhau trên bề
mặt rộng (ví dụ tiếp xúc mặt phẳng với mặt phẳng, ).

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
Nói chung, các yêu cầu đối với tiếp xúc điện tùy
thuộc ở công dụng, điều kiện làm việc, tuổi thọ yêu cầu
của thiết bị và các yếu tố khác.
Một yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tới độ tin cậy làm
việc và nhiệt độ phát nóng của tiếp xúc điện là điện trở
tiếp xúc R
tx
.

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:

Xét khi đặt hai vật dẫn tiếp xúc nhau, ta sẽ có
diện tích bề mặt tiếp xúc : S
bk
= a . l.


1
2
2
1 a
l
Hçnh 4.1: Tiãúp xuïc cuía hai váût dáùn

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Nhưng trên thực tế diện tích bề mặt tiếp xúc
thực nhỏ hơn nhiều a.l vì giữa hai bề mặt tiếp xúc
dù gia công thế nào thì vẫn có độ nhấp nhô, khi
cho tiếp xúc hai vật với nhau thì chỉ có một số
điểm trên tiếp giáp tiếp xúc.
Do đó diện tích tiếp xúc thực nhỏ hơn nhiều
diện tích tiếp xúc biểu kiến S
bk
= a.l.



4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Diện tích tiếp xúc còn phụ thuộc vào lực ép

lên trên tiếp điểm và vật liệu làm tiếp điểm, lực ép
càng lớn thì diện tích tiếp xúc càng lớn.
Diện tích tiếp xúc thực ở một điểm (như mặt
cầu tiếp xúc với mặt phẳng) xác định bởi:


Trong đó: F là lực ép vào tiếp điểm [kg].
δ
d
là ứng suất chống dập nát của vật
liệu làm tiếp điểm [kg/cm
2
2].


( )
1.2
d
F
S
δ
=
(4.1)

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Nếu tiếp xúc ở n điểm thì diện tích sẽ lớn lên n lần
so với biểu thức (4.1).
Dòng điện chạy từ vật này sang vật khác chỉ qua
những điểm tiếp xúc, như vậy dòng điện ở các chỗ tiếp xúc

đó sẽ bị thắt hẹp lại, dẫn tới điện trở ở những chỗ này tăng
lên.



4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm kiểu bất kì tính theo
công thức:
K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt
tiếp điểm ( theo bảng tra).
m: hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp
xúc với :

Tiếp xúc mặt m = 1

Tiếp xúc đường m = 0,7

Tiếp xúc điểm m = 0,5


( )
2.2
m
tx
F
K
R =
(4.2)

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Ngoài công thức (4.2) là công thức kinh nghiệm,
người ta còn dùng phương pháp giải tích để dẫn giải rút ra
công thức tính điện trở tiếp xúc điểm:
Trong đó : ρ : điện trở suất của vật dẫn [Ω.cm].
n: số điểm tiếp xúc.
F: lực nén [kg].


( )
3.2
.
.
πδ
ρ
d
tx
nF
R
=
2
(4.3)

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Do vậy rõ ràng điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh
hưởng đến chất lượng của thiết bị điện, điện trở tiếp xúc
lớn làm cho tiếp điểm phát nóng.
Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị

nóng chảy, thậm chí bị hàn dính.
Trong các tiếp điểm thiết bị điện mong muốn điện
trở tiếp xúc có giá trị càng nhỏ càng tốt, nhưng do thực tế
có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến R
tx
nên không thể giảm R
tx

cực nhỏ được như mong muốn.



4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.3. Điện trở tiếp xúc:
Điện trở tiếp xúc tăng quá trị số cho phép

4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN
4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx:

Vật liệu làm tiếp điểm

Lực ép tiếp điểm

Dạng của tiếp xúc

Nhiệt độ của tiếp điểm

Tình trạng bề mặt tiếp xúc

Mật độ dòng điện

4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx:
a) Vật liệu làm tiếp điểm

Thông số đặc trưng cho Vliệu tđiểm là: ρ (điện trở suất)
và δ (ứng suất chống dập nát).

Để Rtx giảm: (theo 4.3) thì ρ nhỏ và δ nhỏ.
-
Do đó phải chọn vliệu dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, không bị oxy
hóa, độ bền cơ cao và dễ gia công chế tạo. → khó có vliệu
đáp ứng những yêu cầu này mà tùy theo điều kiện cụ thể
mà lựa chọn.
-
δ nhỏ là liệu mềm, với vliệu này thì cùng 1 lực ép thì diện
tích tiếp xúc lớn hơn nên điện trở tiếp xúc nhỏ. Nên đối với
tiếp xúc cố định, có dòng điện lớn thì phủ 1 lớp vliệu mềm
có độ dẫn điện tốt lên bề mặt tiếp xúc. Còn với tiếp xúc
đóng cắt thì không sử dụng vật liệu mềm.
-
Các vliệu làm tiếp điểm: Cu, HKim Cu, Cu mạ Ag, kim
loại gốm, Pt, Au,….