Tiếp xúc điện

1. Khái niệm

Điểm tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện, nơi mà dòng điện có thể chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn khác gọi là tiếp xúc điện.

Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn được gọi là bề mặt tiếp xúc điện.

Hình 1. Hình chụp bằng máy ảnh hồng ngoại cho thấy điểm tiếp xúc bị nóng đỏ do quả tải.

2. Phân loại

 Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra các dạng sau:

2.1 Tiếp xúc cố định

Tiếp xúc cố định là hai vật dẫn tiếp xúc liên kết chặt cứng bằng bulông, đinh vít, đinh rive,…

Ví dụ: Chỗ nối hai dây dẫn, chỗ nối của dây dẫn với thiết bị.

Yêu cầu:

  • Ở chế độ làm việc bình thường không bị phát nóng quá nhiệt độ cho phép.
  • Ổn định nhiệt và lực điện động khi có dòng điện ngắn mạch đi qua.

Hình 2. Tiếp xúc cố định

Hình 3. Ví dụ về tiếp xúc cố định bắt bulong

2.2. Tiếp xúc đóng mở

Tiếp xúc đóng mở là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng điện bị ngắt hoặc chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn khác (như các tiếp điểm trong thiết bị đóng cắt).

Tiếp xúc đóng cắt làm việc trong điều kiện nặng nề nhất, nhất là tiếp xúc của các máy cắt khi đóng cắt mạch có dòng điện sự cố.

Yêu cầu:

  • Chịu được hồ quang điện.
  • Có khả năng đóng cắt mạch điện một cách nhanh chóng, dứt khoát. Lúc ngắn mạch các tiếp điểm không bị dính lại.
  • Các tiếp điểm phải chịu đựng được một số lần thao tác nhất định mà không bị hư hỏng về cơ học.
  • Tiếp xúc phải có tính đàn hồi tốt để chịu được sức dập cơ học lúc đóng.
  • Khi dòng làm việc lớn (> 1000 A) phải có hai hệ thống tiếp điểm.

Hình 4. Ví dụ về tiếp xúc đóng mở

2.3. Tiếp xúc trượt

Hình 5. Tiếp xúc giữa chổi than và vành góp trong máy điện.

Tiếp xúc trượt là tiếp xúc mà vật dẫn này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn kia (ví dụ như chổi than trượt trên vành góp máy điện).

Tiếp xúc đóng mở và tiếp xúc trượt đều có hai phần, phần động (gọi là tiếp điểm động) và phần tĩnh (gọi là tiếp điểm tĩnh).

– Ngoài ra, ba dạng tiếp xúc trên đều có thể tiến hành tiếp xúc dưới ba hình thức:

Hình 6. Lực ép tiếp điểm và điện trở tiếp xúc của các loại tiếp điểm khác nhau. 

  • 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,…).

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 Rtx.

3. Điện trở tiếp xúc

3.1. Điện trở tiếp xúc

Khi đặt hai vật dẫn tiếp xúc nhau, ta sẽ có diện tích bề mặt tiếp xúc: Sbk = a.l

Hình 5. Tiếp xúc của hai vật dẫn

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. Do đó, khi hai vật tiếp xúc với nhau thì chỉ có một số điểm như trên hình 4 chạm vào nhau. Do đó diện tích tiếp xúc thực nhỏ hơn diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk =  a.l .

Diện tích tiếp xúc còn phụ thuộc vào lực ép lên trên tiếp điểm và vật liệu chế tạo 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 công thức

Nếu tiếp xúc ở n điểm thì diện tích sẽ lớn lên n lần so với biểu thức trên. 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. Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm bất kỳ được tính theo công thức:

3.2. Nguyên nhân gây ra điện trở tiếp xúc

  • Bề mặt tiếp xúc điện luôn luôn có những chỗ sù sì do các chỗ lồi lõm rất nhỏ tạo nên hạn chế bằng cách tạo lực nén tiếp xúc, làm nhẳn bề mặt tiếp xúc.
  • Sự oxi hóa các bề mặt tiếp xúc làm tăng điện trở quá độ tiếp xúc lên rất cao tránh hiện tượng oxi-hóa các bề mặt tiếp xúc.
  • Nhiệt độ chỗ tiếp xúc khi có dòng điện chạy qua xác định bởi trị số dòng điện, điện trở quá độ tiép xúc, điều kiện làm mát của chỗ tiếp xúc và việc dẫn lượng nhiệt thoát từ đầu tiếp xúc. Điện trở quá độ tiếp xúc càng bé thì nhiệt độ phát nóng tiếp xúc càng bé ứng với dòng điện phụ tải đã cho. Nhiệt độ phát nóng lớn nhất cho phép với phụ tải lâu dài của tiếp xúc thanh dẫn và một số thiết bị điện vào khoảng 70-750C.
  • Dòng ngắn mạch gây ra hiệu ứng nhiệt và lực điện động rất nguy hiểm, làm tăng điện trở tiếp xúc hoặc hư hỏng đầu tiếp xúc đối với đầu tiếp xúc đóng cắt, khi lựa chọn khí cụ điện phải đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt, lực điện động.

3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc

  • Vật liệu chế tạo tiếp điểm (độ cứng của vật liệu): với cùng một lực F khi vật liệu càng mềm thì tổng diện tích bề mặt tiếp xúc cơ càng lớn.
  • Lực ép lên tiếp điểm: lực nén lớn sẽ ép các chỗ lồi lõm làm tăng tổng bề mặt tiếp xúc, giảm điện trở tiếp xúc. Xem thêm ở hình 6.

Hình 7. Điện trở tiếp xúc khi lực nén tăng.

  • Hình dạng của tiếp điểm: điểm; đường; mặt; …
  • Nhiệt độ của tiếp điểm.

Hình 8. Sự nóng lên của tiếp xúc điện.

  • Tình trạng bề mặt tiếp điểm: sạch; có sơn; có oxit…
  • Mật độ dòng điện.

3.3. Các biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc

  • Bôi mỡ chống rỉ.
  • Chọn vật liệu có điện thế hoá học giống nhau.
  • Sử dụng vật liệu ít bị oxi hoá.
  • Mạ điện các tiếp điểm.
  • Tăng lực ép lên tiếp điểm.
  • Cải tiến các thiết bị dập hồ quang điện.
  • Làm đúng quy trình khi chế tạo tiếp xúc điện .
  • Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ.

CÂU HỎI

  1. Hãy nêu các dạng tiếp xúc trong thiết bị điện, ý nghĩa của điện trở tiếp xúc và các yếu tố ảnh hưởng tới điện trở tiếp xúc?
  2. Hãy nêu rõ và phân tích từng yêu cầu đối với vật liệu làm tiếp điểm trong thiết bị điện và nêu một vài loại tiếp điểm được dùng trong các thiết bị điện thông dụng mà anh chị biết. Nguyên nhân gây ra hư­ hỏng tiếp điểm? Những biện pháp khắc phục hoặc hạn chế hư­ hỏng tiếp điểm.
  3. Nêu rõ các nguyên nhân hư hỏng tiếp xúc trong thiết bị điện và các biện pháp khắc phục? Đồng thời cho biết thiết bị điện nào mà anh chi đã biết có sử dụng biện pháp vừa nêu?
  4. Nêu rõ vai trò của việc nghiên cứu phát nóng trong nghiên cứu chế tạo và sử dụng thiết bị điện? Ý nghĩa, các yêu cầu của cách điện và phân loại cách điện trong thiết bị điện?
  5. Tiếp xúc điện là gì? Có những dạng và hình thức tiếp xúc nào? Tại sao diện tích tiếp xúc thực lại nhỏ hơn diện tích tiếp xúc đo đ­ược? Những yếu tố nào ảnh hư­ởng đến diện tích tiếp xúc?
error: Real Group - Efficiency Projects