Bài giảng khí cụ điện - Chương 2 Tiếp xúc điện

BÀI GIẢNG
MÔN KHÍ CỤ ĐIỆN
Ths. Bùi Văn Hồng
Email:
ĐT: 0903686912
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Tp. HCM, 02 - 2010
04/10/2010 2
TIẾP XÚC ĐIỆN
04/10/2010 3
KHÁI NIỆM
- Tiếp xúc điện là liên kết giữa các bộ phận mang điện với
nhau của thiết bị điện – điện tử.
- Mục đích chính của tiếp xúc là cho dòng điện qua tiếp
điểm liên tục.
- Các bộ phận mang điện trong tiếp xúc được làm bằng
chất rắn được gọi là tiếp điểm hay một phần của tiếp
điểm.
- Tiếp xúc điện được phân loại theo tính chất, cấu trúc hình
học bề mặt tiếp xúc, dạng chuyển động.
04/10/2010 4
KHÁI NIỆM
04/10/2010 5
KHÁI NIỆM
- Tiếp xúc trượt rất quan trọng và được ứng dụng rộng rãi
trong tiếp xúc của máy điện, xe điện, cầu trục – thang máy,
thiết bị điện tử, hệ thống điều khiển tự động.
04/10/2010 6
KHÁI NIỆM
- Tiếp xúc trượt trong máy điện có dòng điện qua trung bình

và lớn, còn tiếp xúc trong thiết bị điện tử có dòng điện qua
nhỏ
04/10/2010 7
KHÁI NIỆM
- Hiệu ứng có thể xảy ra khi dòng điện đi qua bề mặt tiếp xúc
04/10/2010 8
ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA TIẾP XÚC
- Khi hai kim loại tiếp xúc với nhau, diện tích thực không
phẳng vì giữa hai bề mặt có rất nhiều tạp chất như lớp ôxy
hóa tự nhiên và các màng ô nhiễm bề mặt khác. Do đó làm
hạn chế các tiếp xúc và đường dẫn.
- Khi tăng lực ép lên tiếp xúc, các màng ôxit bị phá vỡ và
xuất hiện các tiếp xúc kim loại xuyên qua những điểm bị
phá vỡ đó. Do đó số lượng và diện tích các điểm tiếp xúc
tăng lên.
04/10/2010 9
ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA TIẾP XÚC
- Các điểm tiếp xúc có diện tích nhỏ, dòng điện chỉ đi qua
những đường dẫn tiếp xúc, làm xuất một tiếp xúc dạng tổ
ong nơi bị oxy hóa và ăn mòn. Do đó diện tích tiếp xúc
giảm. Diện tích tiếp xúc thực A
r
chỉ là một phần nhỏ của
diện tích tiếp xúc quan sát được A
a
.
04/10/2010 10
ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA TIẾP XÚC
- Giữa vùng tiếp xúc làm xuất hiện điện trở. Gọi là điện trở
tiếp xúc.

Điện trở tiếp điểm
Điện trở tiếp xúc
Bán kính kính điểm tiếp xúc
Diện tích tiếp xúc quan sát đươc
Diện tích tiếp xúc thực
Diện tích chịu lực
Diện tích gần vùng tiếp xúc thưc
Diện tích dẫn điện thực (một điểm)
04/10/2010 11
ĐẶC TÍNH CƠ BẢN CỦA TIẾP XÚC
- Ảnh hưởng của lực ép lên diện tích tiếp xúc
04/10/2010 12
- Vì bề mặt tiếp xúc không phẳng, nên bề mặc tiếp xúc thực
mà dòng điện đi qua là những điểm
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
04/10/2010 13
- Hình dạng bề mặt và chiều dòng điện qua các eo điện
được minh họa như sau:
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
04/10/2010 14
- Hình dạng bề mặt trong các bộ phận của tiếp xúc bao gồm
các hình ellip được xác định bỡi phương trình:
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
- Trong đó:
µ: Tham số trục theo OY của mặt tiếp xúc hình ellip
r và z: Tham số theo hình trụ
04/10/2010 15
- Điện trở tiếp xúc giữa mặt tiếp xúc với chiều dài µ và vùng
eo được tính như sau:
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC

- Trong đó:
ρ: Điện trở suất vật liệu làm tiếp xúc
Đồng có ρ = 1.75.10
-8
Ωm
04/10/2010 16
- Khi µ vô cùng lớn, điện trở phân tán được xem là điện trở
bề mặt eo của các tiếp xúc:
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
- Tổng điện trở một bề mặt eo là:
- Điện trở tiếp xúc tại 2 bề mặc eo có dòng điện đi qua
04/10/2010 17
- Điện trở tiếp xúc được minh họa trong bảng 2.
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
04/10/2010 18
- Điện trở tiếp xúc tính theo vòng tròn bán kính R.
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
04/10/2010 19
- Xác định và tính toán điện trở tiếp xúc R
C
theo vùng bán
kính R à một hàm của a/R
TÍNH ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC
Tính toán
Đo
Tỷ số
04/10/2010 20
- Vật liệu làm tiếp điểm có tính dẫn điện cao.
- Khả năng dẫn điện của các tiếp điểm kim loại khoảng từ
10

6
– 10
8
[Ω
-1
.m
-1
] ở nhiệt độ môi trường và từ 10
11
– 10
12
[Ω
-1
.m
-1
] ở nhiệt độ 0
0
K.
VẬT LIỆU LÀM TIẾP ĐIỂM
04/10/2010 21
- Theo công dụng có thể phân tiếp điểm kim loại theo hai
nhóm sau:
1. Kim loại tinh khiết: thông dụng nhất là đồng (Cu) và nhôm
(Al). Đôi khi có kết hợp với một số vật liệu khác để tăng độ
bền cơ học.
2. Tiếp điểm hợp kim với các đặc tính Đặc biệt như giảm điện
trở, hao mòn do ma sát thất, thông thường nhất vật liệu
được làm từ hợp kim của đồng,đồng thau và hợp kim của
nhôm.
VẬT LIỆU LÀM TIẾP ĐIỂM

04/10/2010 22
- Thực tế các tiếp điểm kim loại đồi hỏi các tính chất khác
nhau của vật liệu làm tiếp xúc như: đặc tính điện, nhiệt,
hóa, cơ, ma sát. Vì khi làm việc, tiếp điểm chịu nhiều tác
động khác nhau như: cơ, nhiệt, tác động môi trường.
VẬT LIỆU LÀM TIẾP ĐIỂM
04/10/2010 23
- Tiếp điểm có dòng lớn thường sử dụng Cu, Al, và hợp kim
của chúng.
- Tiếp điểm có dòng nhỏ thường sử dụng kim loại quý và
hợp kim của chúng.
VẬT LIỆU LÀM TIẾP ĐIỂM
04/10/2010 24
HỒ QUANG ĐIỆN
04/10/2010 25
HIỆN TƯỢNG PHÓNG ĐIỆN
- Đặt điện áp đủ lớn vào hai đầu điện cực, tính cách điện của
chất khí bị phá vỡ. Không khí trở nên dẫn điện.
- Khả năng dẫn điện của không khí phụ thuộc vào: cường độ
điện trường, áp suất chất khi, nhiệt độ môi trường, vật liệu
làm điện cực.
- Quá trình phóng điện được mô tả bởi đặc tính V – A.