Короткі теоретичні відомості. Мета роботи – експериментальне дослідження залежності контактного опору реле від контактного зусилля і ступені захисту від зовнішніх впливів.
Мета роботи – експериментальне дослідження залежності контактного опору реле від контактного зусилля і ступені захисту від зовнішніх впливів.
Контактні пристрої – електромеханічні елементи електронних засобів, в яких забезпечуються умови для протікання електричного струму після дотикання двох тіл шляхом їх механічного пересування.
Основними елементами контактних пристроїв є контактна пара (контакти), механізми утворення контактного зусилля, механізми пересування і фіксації елементів контактного пристрою та ізолятор. Контактні пари за функціональним призначенням можуть бути:
– нерознімні, з постійним з'єднанням ( затискні або накручені контактні пари, заклепочні з'єднання );
– рознімні, з періодичним з'єднанням і роз'єднанням знеструмленого електричного кола ( з'єднувачі, контактні пристрої в приладах для перевірки електрорадіоелементів і функціональних вузлів );
– комутаційні (розривні), з періодичним розмиканням і з'єднанням електричних кіл із струмом ( перемикачі і реле);
– ковзні, з постійним електричним контактом між двома деталями, які переміщуються одна відносно другої ( струмознімачі, повзунки змінних резисторів).
Протікання струму через контактну пару відбувається металевою і тунельною провідностями та фритінг-ефектом. Металева провідність виникає в зонах контакту, де під дією контактного зусилля руйнуються плівки із окислів металів. Тунельна провідність і фритінг-ефект забезпечують протікання струму відповідно через тонкі і товсті плівки із окислів металів. В слабострумових колах для зменшення контактного опору контакти покриваються шаром із благородних металів (золото, платина, срібло).
Основною характеристикою контактних пристроїв є контактний опір 
, який визначається перехідним опором в області дотикання двох контактів і електричним опором самих частин контактної пари:
,
де 
– перехідний опір; 
–електричний опір тіла контактів.
Перехідний опір контактних пристроїв залежить від якості поверхонь контактів (їх шорсткості), матеріалу контактів та контактного зусилля:
,
де 
– коефіцієнт, який залежить від способу і чистоти обробки та стану поверхонь контактів;
– питомий опір матеріалу поверхонь контактів;
– поверхнева твердість матеріалу контактів;
– контактне зусилля;
– показник ступеня, який залежить від форми контактної пари і характеру деформації.
В діапазоні високих частот на якість з'єднання електричних кіл впливають процеси накопичення енергії в електричному і магнітному полях. В заступній схемі контактного пристрою вони враховуються індуктивним і ємнісним елементами (рис. 6.1, а). В замкненому стані контактного пристрою в місцях дотикання металевих поверхонь може виникати електрорушійна сила (ЕРС), яка в заступній схемі зображається джерелом ЕРС (рис. 6.1,б).
Під час експлуатації контактних пристроїв стан контактних поверхонь змінюється під дією агресивних газів і вологості, механічного зношення та електричних режимів. Дія агресивних газів може привести до значного росту перехідного опору і припинення протікання струму через контакт. Ці відмови характерні для слабострумових режимів. При значних рівнях струмів підвищення опору може привести до перегріву контактів і їх руйнуванню. Механічне зношення контактних поверхонь відбувається під дією сил тертя і сил молекулярного зчеплення, абразивного зношення та утоми поверхневих шарів контактів.
Найбільш небезпечні для контактних пристроїв процеси, які виникають при з'єднанні і роз'єднанні контактних пар. Процеси з'єднання супроводжуються значним підвищенням струмів в електричному колі при малих пускових опорах ( наприклад, підключення конденсаторів, двигунів, ламп розжарювання). Це приводить до підвищення температури поверхонь контактів. Можливе навіть їх зварювання. При роз'єднанні контактів може виникнути
Рисунок 6.1 – Заступна схема контактного пристрою в розімкнутому а) і замкненому б) стані
місткова і дугова ерозія. Особливо небезпечне роз'єднання при індуктивному навантаженні. Для попередження дугової ерозії контакти виготовляють із тугоплавких металів і застосовують схемотехнічні методи зменшення напруги на контактах під час комутації.
Порядок виконання роботи
При виконанні роботи дотримуйтесь рекомендованого порядку:
а) Ознайомтесь із лабораторним стендом і схемою вимірювання контактних опорів реле ( рис. 6.2 ). В схемі вимірювання струм через контакти регулюється резистором R1 ("ТОК РЕЛЕ"), а струм через обмотку управління – резистором R3 ("УПР"). Індикація замкненого стану контактів відбувається світлодіодом VD1.
Рисунок 6.2 – Схема вимірювання
Підготуйте таблиці для запису результатів експерименту за зразком табл. 6.1, де 
– струм обмотки, при якому відбувається розмикання контактів реле (визначається експериментально).
б) З'єднайте лабораторний стенд із джерелами живлення G1, G2 і вольтметром постійного струму PV1. З дозволу викладача підключіть ці прилади до електричної мережі і ввімкніть їх.
Перемикачем S2 ("ТОК ОБМ") підключіть до обмотки управління реле К1 джерело живлення G2 і з допомогою резистора R3 ("УПР") установіть струм обмотки 
= 40 мА ( вся шкала міліамперметра PA2 відповідає струму 50 мА ). Перемикачем S1 ("РЕЛЕ") підключіть до контактів реле К1 джерело живлення G1 і з допомогою резистора R1 ("ТОК РЕЛЕ") установіть струм через контакти 
= 50 мА.
в) Змінюючи струм обмотки з допомогою резистора R3 визначіть струм розмикання , при якому припиняється протікання струму через контакти реле, і струм замикання 
, при якому починається протікання струму через контакти реле.
г) Установіть струм обмотки управління = 40 мА і з допомогою вольтметра постійного струму PV1 проведіть вимірювання напруги 
на контактах реле. Результат вимірювання напруги занесіть до заготовки табл .6.1
Таблиця 6.1 – Залежність контактного опору від струму обмотки
 , мА | … | -3 | -2 | -1 | | ||||||
 =50 мА | |||||||||||
 , мВ | |||||||||||
| , мОм | |||||||||||
| =100 мА | |||||||||||
| , мВ | |||||||||||
| , мОм | |||||||||||
| =200 мА | |||||||||||
| , мВ | |||||||||||
| , мОм | |||||||||||
Змінюючи струм обмотки управління через 5 мА до значення 
–3, а далі через 1 мА до проведіть вимірювання напруги . Результати вимірювання занесіть до заготовки табл. 6.1
д) Повторіть п. г) при струмах =100 мА і =200 мА. Результати вимірювання занесіть до відповідних рядків заготовки табл. 6.1.
При струмі обмотки = 40 мА і струмі через контакти реле =0 визначіть початкове значення напруги на контактах реле 
.
е) Повторіть п. в) – п. д) для усіх реле, які вмонтовані в лабораторному стенді. Номер вимірювального реле визначається галетним перемикачем з положеннями 1, 2, 3.