التلامس الكهربائي

الموسوعة الحرة
مرحل كهرومغناطيسي مزود بزوج من نقاط التلامس

الموصل الكهربائي هو أحد مكونات الدوائر الكهربائية ، ويُستخدم في المفاتيح الكهربائية ، والمرحلات ، والموصلات ، وقواطع الدائرة . [ 1 ] كل موصل عبارة عن قطعة من مادة موصلة للكهرباء ، وعادةً ما تكون معدنية . عندما يتلامس زوج من الموصلات، يمرر تيار كهربائي بمقاومة تلامس معينة ، تعتمد على بنية السطح، وتركيبه الكيميائي، ومدة التلامس. [ 2 ] عندما يفصل بين الموصلين فجوة عازلة ، لا يمرر التيار . عند تلامس الموصلات، يكون المفتاح مغلقًا ؛ وعند انفصالها، يكون المفتاح مفتوحًا . يجب أن تكون الفجوة وسطًا عازلًا، مثل الهواء ، أو الفراغ ، أو الزيت ، أو غاز سادس فلوريد الكبريت (SF6 ) . يمكن تشغيل الموصلات يدويًا في الأزرار والمفاتيح ، أو بالضغط الميكانيكي في أجهزة الاستشعار أو كاميرات الآلات، أو كهروميكانيكيًا في المرحلات. عادةً ما تتكون الأسطح التي تتلامس فيها الموصلات من معادن مثل سبائك الفضة أو الذهب [ 3 ] [ 4 ] التي تتميز بموصلية كهربائية عالية ، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتآكل الكيميائي، ومقاومة للأكسدة، وغيرها من الخصائص. [ 5 ] [ 6 ]

مواد

يمكن تصنيع العدسات اللاصقة من مجموعة واسعة من المواد. تشمل المواد النموذجية ما يلي: [ 5 ] [ 6 ]

التصنيفات الكهربائية

تُصنّف نقاط التلامس وفقًا لقدرتها على تحمل التيار عند الإغلاق، وقدرتها على قطع التيار عند الفتح (بسبب الشرارة الكهربائية)، وتصنيف الجهد الكهربائي. وقد يكون تصنيف جهد الفتح جهدًا مترددًا أو جهدًا مستمرًا أو كليهما.

قمع القوس الكهربائي

نقاط تلامس مفتاح الجهد العالي الذي يستخدم الهواء الطلق كوسيط عازل

عندما تنفتح نقاط تلامس المرحل لقطع تيار عالٍ مع حمل حثي ، ينتج عن ذلك ارتفاع مفاجئ في الجهد ، مما يؤدي إلى حدوث قوس كهربائي عبر نقاط التلامس. إذا كان الجهد مرتفعًا بدرجة كافية، فقد يحدث القوس حتى بدون حمل حثي. وبغض النظر عن كيفية تشكل القوس، فإنه سيستمر حتى ينخفض ​​التيار المار فيه إلى مستوى منخفض جدًا لا يسمح باستمراره. يؤدي حدوث القوس إلى تلف نقاط التلامس الكهربائية، وقد يمنع القوس المستمر نقاط التلامس المفتوحة من فصل الطاقة عن النظام المتحكم به. [ 8 ]

في أنظمة التيار المتردد ، حيث يمر التيار عبر الصفر مرتين في كل دورة، تنطفئ جميع الأقواس الكهربائية باستثناء الأقواس الأكثر طاقة عند نقطة عبور الصفر. وتزداد المشكلة حدةً في أنظمة التيار المستمر حيث لا تحدث مثل هذه العبورات للصفر. ولهذا السبب، غالبًا ما تكون الموصلات المصممة لجهد معين لتبديل التيار المتردد ذات جهد أقل لتبديل التيار المستمر. [ 9 ]

نظرية التلامس الكهربائي

ساهم راجنار هولم بشكل كبير في نظرية وتطبيقات التلامس الكهربائي. [ 10 ]

الأسطح الملساء والنظيفة ظاهريًا تكون خشنة مجهريًا، وفي الهواء تكون ملوثة بالأكاسيد وبخار الماء الممتص والملوثات الجوية. عند تلامس موصلين كهربائيين معدنيين، تكون مساحة التلامس الفعلية بينهما صغيرة مقارنةً بمساحة التلامس الكلية. في نظرية التلامس الكهربائي، تُسمى المنطقة الصغيرة نسبيًا التي يمر بها التيار الكهربائي بين الموصلين "نقطة a"، حيث يرمز الحرف "a" إلى النتوء . إذا اعتُبرت نقطة a الصغيرة منطقة دائرية، وكانت مقاومة المعدن متجانسة، فإن التيار والجهد في الموصل المعدني يتمتعان بتناظر كروي، ويمكن حساب حجم نقطة a بمقاومة سطح التلامس الكهربائي. في حالة التلامس المعدني المباشر بين الموصلين الكهربائيين، فإن مقاومة التلامس الكهربائي (ECR) (مقارنةً بمقاومة المعدن نفسه) تعود في الغالب إلى انحصار التيار عبر منطقة صغيرة جدًا، وهي نقطة a. بالنسبة لنقاط التلامس ذات أنصاف أقطار أصغر من متوسط ​​المسار الحر للإلكتروناتλ{\displaystyle \lambda }يحدث التوصيل الباليستي للإلكترونات ، مما ينتج عنه ظاهرة تُعرف أيضًا بمقاومة شارڤين . [ 11 ] تزيد قوة التلامس أو الضغط من حجم البقعة a، مما يقلل من مقاومة التضييق ومقاومة التلامس الكهربائي. [ 12 ] عندما يصبح حجم النتوءات المتلامسة أكبر من متوسط ​​المسار الحر للإلكترونات، تصبح وصلات هولم هي آلية النقل السائدة، مما ينتج عنه مقاومة تلامس منخفضة نسبيًا. [ 2 ]

نقاط تلامس المرحل

رسم تخطيطي لمرحل كهروميكانيكي يوضح ملفًا، وأربعة أزواج من نقاط التلامس المفتوحة عادةً ، وزوجًا واحدًا من نقاط التلامس المغلقة عادةً.

تحدد الرابطة الوطنية لمصنعي المرحلات وخليفتها، رابطة صناعة المرحلات والمفاتيح، 23 شكلاً مختلفاً من أشكال التلامس الكهربائي الموجودة في المرحلات والمفاتيح. [ 13 ]

مغلق عادةً (يكون زوج التلامس NC مغلقًا (في حالة موصلة) عندما يكون هو أو الجهاز الذي يقوم بتشغيله في حالة غير نشطة أو حالة استرخاء.

مفتوح عادةً (يكون زوج التلامس (NO ) مفتوحًا (في حالة غير موصلة) عندما يكون هو أو الجهاز الذي يقوم بتشغيله في حالة غير نشطة أو حالة استرخاء.

نموذج الاتصال

تُعرّف الرابطة الوطنية لمصنعي المرحلات، وخليفتها رابطة صناعة المرحلات والمفاتيح، 23 شكلاً مختلفاً من أشكال التلامس الكهربائي الموجودة في المرحلات والمفاتيح. [ 14 ] وتُعدّ أشكال التلامس التالية شائعة بشكل خاص:

جهات الاتصال في النموذج أ

تُعتبر نقاط التلامس من النوع A ("نقاط التلامس") نقاط تلامس مفتوحة في الوضع الطبيعي . وتكون هذه النقاط مفتوحة عندما لا تكون قوة التنشيط (المغناطيس أو ملف لولبي للمرحل) موجودة. وعند وجود قوة التنشيط، تُغلق نقطة التلامس. ويُرمز للنوع A أيضًا بالرمز SPST-NO . [ 13 ]

جهات الاتصال من النموذج ب

تُعتبر نقاط التلامس من النوع B ("نقاط التلامس المقطوعة") نقاط تلامس مغلقة عادةً. ويتم عكس عملها منطقيًا عن النوع A. ويُشار إلى النوع B أيضًا بالرمز SPST-NC . [ 13 ]

جهات اتصال النموذج ج

مرحل صغير يستخدم نقاط تلامس من النوع C

تتكون نقاط التلامس من النوع C (نقاط التلامس التحويلية أو نقاط التلامس الناقلة) من زوج من نقاط التلامس المغلقة عادةً وزوج من نقاط التلامس المفتوحة عادةً، ويتم تشغيلهما بواسطة نفس الجهاز؛ يوجد اتصال كهربائي مشترك بين نقطة تلامس من كل زوج، مما ينتج عنه ثلاثة أطراف توصيل فقط. تُسمى هذه الأطراف عادةً بـ NO -C-NC ( مفتوحة عادةً ، مشتركة ، ومغلقة عادةً ). ويُشار إلى النوع C أيضًا بالرمز SPDT . [ 13 ]

تُستخدم هذه الموصلات بشكل متكرر في المفاتيح الكهربائية والمرحلات، حيث يوفر عنصر التلامس المشترك طريقة اقتصادية ميكانيكيًا لتوفير عدد أكبر من نقاط التلامس. [ 13 ]

جهات الاتصال من النموذج د

تختلف وصلات النوع D ("وصلات نقل الاستمرارية") عن وصلات النوع C في جانب واحد فقط، وهو ترتيب التوصيل والفصل أثناء الانتقال. فبينما يضمن النوع C أن تكون كلتا الوصلتين مفتوحتين لفترة وجيزة، يضمن النوع D أن تكون جميع الأطراف الثلاثة متصلة لفترة وجيزة. وهذا تكوين غير شائع نسبيًا. [ 13 ]

جهات الاتصال في النموذج E

النموذج E هو مزيج من النموذجين D و B.

جهات اتصال النموذج K

تختلف نقاط التلامس من النوع K (الوضع المركزي للإيقاف) عن النوع C في وجود وضع مركزي للإيقاف أو وضع مفتوح عادةً حيث لا يتم توصيل أي من الطرفين. تُعد مفاتيح التبديل SPDT ذات الوضع المركزي للإيقاف شائعة، لكن المرحلات ذات هذا التكوين نادرة نسبيًا. [ 13 ]

جهات اتصال النموذج X

مفتاح تبديل ذو نقطة اتصال واحدة من النوع X. عند تشغيله، تتحرك نقطة الاتصال المتحركة إلى اليسار لسد الفجوة بين نقطتي الاتصال الثابتتين.

تُعادل نقاط التلامس من النوع X أو نقاط التلامس المزدوجة نقطتي تلامس من النوع A موصولتين على التوالي، ومرتبطتين ميكانيكيًا، ويتم تشغيلهما بواسطة مشغل واحد، ويمكن وصفها أيضًا بأنها نقاط تلامس أحادية القطب ذات قطب واحد مفتوحة عادةً . وتوجد هذه النقاط عادةً في الموصلات الكهربائية ومفاتيح التبديل المصممة للتعامل مع الأحمال الحثية عالية القدرة. [ 13 ]

جهات اتصال النموذج Y

تعتبر نقاط التلامس من النوع Y أو نقاط التلامس ذات القطع المزدوج مكافئة لنقاط تلامس من النوع B متصلة على التوالي، ومرتبطة ميكانيكيًا ويتم تشغيلها بواسطة مشغل واحد، ويمكن وصفها أيضًا بأنها نقاط تلامس SPST-NC . [ 13 ]

جهات اتصال النموذج Z

تُشابه نقاط التلامس من النوع Z، أو نقاط التلامس ثنائية التوصيل والفصل، نقاط التلامس من النوع C ، ولكنها تحتوي عادةً على أربعة وصلات خارجية، اثنتان للمسار المفتوح عادةً واثنتان للمسار المغلق عادةً. وكما هو الحال مع النوعين X و Y ، يتضمن كلا مساري التيار نقطتي تلامس متصلتين على التوالي، مرتبطتين ميكانيكيًا ويتم تشغيلهما بواسطة مشغل واحد. ويُشار إلى هذا النوع أيضًا باسم نقطة تلامس أحادية القطب ثنائية الرمية (SPDT ). [ 13 ]

أمر حاسم.

أنواع النجاح والفشل

عندما يحتوي المفتاح على نقاط تلامس مفتوحة عادةً (NO) وأخرى مغلقة عادةً (NC)، قد يكون ترتيب توصيلها وفصلها ذا أهمية. في معظم الحالات، يكون الترتيب هو الفصل قبل التوصيل ( BBM) ؛ أي أن نقاط التلامس المفتوحة عادةً والمغلقة عادةً لا تُغلق في الوقت نفسه أثناء الانتقال بين الحالتين. لكن هذا ليس هو الحال دائمًا؛ فنقاط التلامس من النوع C تتبع هذه القاعدة، بينما تتبع نقاط التلامس من النوع D، المكافئة لها في جوانب أخرى ، القاعدة المعاكسة، وهي التوصيل قبل الفصل. أما التكوين الأقل شيوعًا، حيث تُغلق نقاط التلامس المفتوحة عادةً والمغلقة عادةً في الوقت نفسه أثناء الانتقال، فهو التوصيل قبل الفصل ( MBB) .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أساسيات المرحلات؛ أومرون.
  2. 1 2 تشاي، سي.؛ هاناور، دي.؛ بروست، جي.؛ غان، واي. (2015). "مقاومة التلامس الكهربائي المعتمدة على الإجهاد عند الأسطح الخشنة الكسورية" (ملف PDF) . مجلة الهندسة الميكانيكية . 143 (3): B4015001. doi : 10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967 .
  3. ↑ ماتسوشيتا للإلكترونيات، "معلومات فنية عن المرحلات: تعريف مصطلحات المرحلات"، § الاتصال، http://media.digikey.com/pdf/other%20related%20documents/panasonic%20other%20doc/small%20signal%20relay%20techincal%20info.pdf
  4. ^ “مصطلح الهندسة الميكانيكية” (PDF) . باناسونيك.بيز .
  5. 1 2 "مواد التوصيل الكهربائي" . PEP Brainin . 13-12-2013. مؤرشف من الأصل في 05-03-2017 . تم الاسترجاع في 04-03-2017 .
  6. 1 2 3 "ما هي الموصلات الكهربائية؟ أنواعها وموادها واستخداماتها لدى مصنعي المعدات الأصلية | شيكون" . www.checon.com . تاريخ الاسترجاع: 12 فبراير 2026 .
  7. ↑ بيورسكينز، جاك. "جهات الاتصال - شين-إيتسو بوليمر أوروبا بي في" www.shinetsu.info . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 نوفمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2017 .
  8. ↑ "ظاهرة قوس التلامس" (ملف PDF) . PickerComponents.com . مكونات Picker.
  9. ↑ الفصل 4 ، المجلد الرابع، دروس في الدوائر الكهربائية ، EETech Media، تم الاطلاع عليه في يونيو 2017.
  10. ↑ "مؤتمرات هولم التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول التوصيلات الكهربائية" . ieee-holm.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2017 .
  11. ↑ تشاي، سي؛ وآخرون (2016). "السلوك الكهروميكانيكي البيني على الأسطح الخشنة" (ملف PDF) . رسائل الميكانيكا المتطرفة . 9 : 422-429 . doi : 10.1016/j.eml.2016.03.021 . 
  12. ↑ هولم، راجنار (1999). التوصيلات الكهربائية: النظرية والتطبيقات ( الطبعة الرابعة). سبرينغر. ISBN  978-3540038757.
  13. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 القسم 1.6، دليل مهندسي المرحلات، الطبعة الخامسة، جمعية صناعة المرحلات والمفاتيح، أرلينغتون، فيرجينيا؛ الطبعة الثالثة، الرابطة الوطنية لمصنعي المرحلات، إلكهارت، إنديانا، 1980؛ الطبعة الثانية، هايدن، نيويورك، 1966؛ أجزاء كبيرة من الطبعة الخامسة متاحة على الإنترنت هنا. مؤرشف في 2017-07-05 على موقع Wayback Machine .
  14. ↑ القسم 1.6، دليل مهندسي المرحلات، الطبعة الخامسة، جمعية صناعة المرحلات والمفاتيح، أرلينغتون، فيرجينيا؛ الطبعة الثالثة، الرابطة الوطنية لمصنعي المرحلات، إلكهارت، إنديانا، 1980؛ الطبعة الثانية، هايدن، نيويورك، 1966؛ أجزاء كبيرة من الطبعة الخامسة متاحة على الإنترنت هنا. مؤرشف في 2017-07-05 في Wayback Machine .

للمزيد من القراءة

  • بيتني، كينيث إي. (2014) [1973]. دليل ني للاتصالات - الموصلات الكهربائية للاستخدامات منخفضة الطاقة (إعادة طبع الطبعة الأولى  ). ديرينجر-ني، أصلاً شركة جيه إم ني. ASIN B0006CB8BC . (ملاحظة: التنزيل مجاني بعد التسجيل.)
  • سليد، بول ج. (12 فبراير 2014) [1999]. التوصيلات الكهربائية: المبادئ والتطبيقات . الهندسة الكهربائية والإلكترونيات. المجلد  105 (  الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي ، تايلور وفرانسيس، المحدودة. ISBN 978-1-43988130-9.{{cite book}}تم |work=تجاهله ( مساعدة )
  • هولم، راجنار ؛ هولم، إلس (29-06-2013) [1967]. ويليامسون، جيه بي بي (محرر). التوصيلات الكهربائية: النظرية والتطبيق (إعادة طبع الطبعة الرابعة المنقحة  ). سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ISBN 978-3-540-03875-7.(ملاحظة: هذه نسخة مُعاد كتابتها من " دليل التوصيلات الكهربائية " السابق .)
  • هولم، راجنار ؛ هولم، إلس (1958). دليل التوصيلات الكهربائية (  الطبعة الثالثة المعاد كتابتها بالكامل). برلين / غوتينغن / هايدلبرغ، ألمانيا: سبرينغر-فيرلاغ . ISBN 978-3-66223790-8.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )(ملحوظة: إعادة كتابة وترجمة الكتاب السابق " Die technische Physik der elektrischen Kontakte " (1941) باللغة الألمانية، والذي يتوفر كطبعة جديدة تحت رقم ISBN 978-3-662-42222-9.)
  • هاك، مانفريد. والتشوك، يوجينيوكز؛ بورش، إيزابيل؛ وايزر، جوزيف. بورشيرت، لوثار؛ فابر، مانفريد. بحرس، ويلي؛ سايجر، كارل E.؛ امم، رينهارد. بيرنس، فولكر. هيبر، يوخن. جروسمان، هيرمان. سترولي، ماكس؛ شولر، بيتر. هينزل، هيلموت؛ هارمسن، أولف. جيوري، إيمري؛ غانز، يواكيم؛ هورن، يوخن؛ كاسبار، فرانز؛ ليندماير، مانفريد؛ بيرغر، فرانك. بوجان، غونتر؛ كريشيل، رالف؛ وولف، يوهان؛ شراينر، غونتر؛ شروثر، غيرهارد. ماوتي، أوي؛ لينيمان، هارتموت. ثار، رالف. مولر، فولفغانغ. ريدر، فيرنر. كامينسكي، يناير؛ بوبا، هاينز إريك؛ شنايدر، كارل هاينز؛ بولز، جاكوب. فيرميج، L.؛ ماير، أورسولا (2016) [1984]. فيناريكي، إدوارد؛ شرودر، كارل هاينز؛ وايزر، جوزيف. كايل، ألبرت. ميرل، فيلهلم أ؛ ماير، كارل لودفيج (محررون). Elektrische Kontakte، Werkstoffe und Anwendungen: Grundlagen، Technologien، Prüfverfahren (باللغة الألمانية) (3  ed.). برلين / هايدلبرغ / نيويورك / طوكيو: Springer-Verlag . رقم ISBN 978-3-642-45426-4.