Техника без опасности № 1 (14) 2006
ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ ЗАЖИМОВ
ДЛЯ ПЕРЕНОСНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ
И. С. Козыревич, главный конструктор ЗАО «Техношанс», г. Минск, Республика Беларусь
В. И. Мрыхин, директор ООО «Электродинамика», г. Луганск, Республика Украина
Для электрического подсоединения переносного заземления к заземляемым проводникам (преимущественно к проводам круглого или шинам прямоугольного сечений) применяются зажимы самых разнообразных конструкций — пружинящие, винтовые и др.
Несмотря на разнообразие конструкций зажимов, все они при установке на заземляемый проводник образуют контактную пару «зажим – заземляемый проводник». Эта контактная пара представлена с одной стороны деталями контактного узла (контакт-деталями) самого зажима, а с другой стороны в качестве контактирующей детали всегда выступает субъект заземления — сам заземляемый проводник.
Материалом заземляемых проводников служит в основном алюминий, медь, реже — сталь. Применяемые на основе алюминия и меди сплавы, если их рассматривать в качестве материала контакт-деталей, несущественно отличаются по своим электрофизическим свойствам от стальных.
В электроаппаратостроении сама по себе задача выбора контактной системы и материала контактов является достаточно ответственной и сложной, в переносных же заземлениях этот выбор ограничен естественным путем: так или иначе зажимы переносных заземлений должны быть приспособлены к работе с алюминием, медью или сталью. Наиболее неудобным с этой точки зрения является алюминий, т. к. применение его в качестве материала коммутирующих контактов, особенно при протекании больших токов, ограничено низкой температурой его размягчения и плавления, малой механической прочностью. Кроме того, поверхность алюминия всегда покрыта оксидной пленкой, которая образуется на его только что зачищенной поверхности в течение нескольких секунд и представляет собой практически идеальный диэлектрик. Но именно проводники из алюминия находят самое широкое применение в эксплуатации, поэтому вопрос их надежного заземления, когда алюминий используется в качестве материала коммутирующих контактов, выступает на первый план, хотя формальный подход к решению этой задачи для различных контактных материалов одинаков.
Известно, что показателем качества электрического контакта служит переходное сопротивление Rпер, значение которого при заданных токах определяет величину падения напряжения на контактном переходе, которое не должно превышать падение напряжения для точки размягчения Uконт.1 и точки плавления Uконт.2 контактного материала. Именно величины этих напряжений определяют температуру контактов в точке их касания. Желательно, чтобы необходимое падение напряжения на контактном переходе поддерживалось за счет изменения переходного сопротивления в соответствии с изменением значений тока.
Зажимы представляют собой электрические аппараты, предназначенные как для пропускания длительного «номинального» тока (что имеет место при наведенном напряжении), так и для пропускания токов короткого замыкания, уровень которых задается. Во всех случаях зажимы должны обеспечивать сохранность заземляемых проводников и контакт-деталей самого зажима. Это условие выполнимо только в том случае, когда при любых возможных сетевых режимах не происходит размягчения или плавления материала контактов.
Возможность пропускания через контактный переход больших токов определяется числом так называемых контактных пятен — точек касания между контактдеталями, через которые ток действительно переходит из одной контакт-детали в другую и количество которых, строго говоря, находится в прямой зависимости от величины контактного нажатия. С геометрической точки зрения контакты подразделяются на точечные (с одной точкой касания), линейные (с двумя и более точками касания для самоустанавливающихся контактов) и поверхностные (с тремя и более точками касания для самоустанавливающихся контактов). В подавляющем большинстве во всех известных в настоящее время конструкциях зажимов заложены возможности создания линейных или поверхностных контактов, но не всегда предусматриваются меры, обеспечивающие «притирание» контактов один к другому. Эти контакты не являются самоустанавливающимися, что вынуждает при расчетах рассматривать их как одноточечные. Превращение одноточечного контакта в линейный или поверхностный происходит при значительных контактных нажатиях, достигающих для меди 500–1000 Н, для алюминия — 2500 Н, для стали — 1000–1500 Н. При самостоятельном применении одноточечных контактов даже при малых контактных нажатиях обеспечиваются относительно высокие удельные давления в контактных точках, и, следовательно, хорошее качество переходного сопротивления. При общем неизменном контактном нажатии несколько самостоятельных одноточечных контактов, соединенных параллельно, характеризуются, по сравнению с линейным или поверхностным контактами, меньшим и легко прогнозируемым переходным сопротивлением.
...
Полную версию статьи читайте в журнале Техника без опасности № 1 (14) 2006.