Ganti Desain Kontak

Sakelar dapat dibuat dengan mekanisme apa pun yang menghubungkan dua konduktor dengan cara yang terkendali.

Ini bisa sesederhana membiarkan dua kabel tembaga saling bersentuhan dengan gerakan tuas, atau dengan langsung mendorong dua strip logam ke dalam kontak.

Namun, desain sakelar yang baik harus kokoh dan andal, dan menghindari kemungkinan kejutan listrik bagi operator. Oleh karena itu, desain sakelar industri jarang sesederhana ini.

Bagian konduktif dalam sakelar yang digunakan untuk membuat dan memutuskan sambungan listrik disebut kontak .

Kontak biasanya terbuat dari paduan perak atau perak-kadmium, yang sifat konduktifnya tidak terganggu secara signifikan oleh korosi atau oksidasi permukaan.

Kontak emas menunjukkan ketahanan korosi terbaik, tetapi terbatas dalam kapasitas hantar arus dan dapat "las dingin" jika disatukan dengan kekuatan mekanik yang tinggi.

Apa pun pilihan logamnya, kontak sakelar dipandu oleh mekanisme yang memastikan kontak persegi dan rata, untuk keandalan maksimum dan resistansi minimum.

Faktor Pembatas untuk Saklar Kontak Ampacity

Kontak seperti ini dapat dibuat untuk menangani arus listrik dalam jumlah yang sangat besar, hingga ribuan amp dalam beberapa kasus.

Faktor pembatas untuk ampacity kontak saklar adalah sebagai berikut:

• Panas yang dihasilkan oleh arus melalui kontak logam (saat tertutup).
• Percikan terjadi saat kontak dibuka atau ditutup.
• Tegangan di seluruh kontak sakelar terbuka (potensi arus melompat melintasi celah).

Salah satu kelemahan utama kontak sakelar standar adalah kontak kontak dengan atmosfer sekitarnya.

Dalam lingkungan ruang kontrol yang bagus, bersih, hal ini umumnya tidak menjadi masalah. Namun, sebagian besar lingkungan industri tidak seramah ini.

Kehadiran bahan kimia korosif di udara dapat menyebabkan kontak memburuk dan gagal sebelum waktunya.

Yang lebih menyusahkan adalah kemungkinan percikan kontak biasa yang menyebabkan bahan kimia yang mudah terbakar atau meledak.

Sakelar Kontak Tertutup

Jika ada masalah lingkungan seperti itu, jenis kontak lain dapat dipertimbangkan untuk sakelar kecil.

Jenis kontak lainnya ini disegel dari kontak dengan udara luar, dan oleh karena itu tidak mengalami masalah paparan yang sama seperti kontak standar.

Saklar Merkuri

Jenis sakelar kontak tertutup yang umum adalah sakelar merkuri. Merkuri adalah elemen logam, cair pada suhu kamar.

Menjadi logam, ia memiliki sifat konduktif yang sangat baik. Sebagai cairan, dapat dibawa ke dalam kontak dengan probe logam (untuk menutup sirkuit) di dalam ruang tertutup hanya dengan memiringkan ruang sehingga probe berada di bawah.

Banyak sakelar industri menggunakan tabung kaca kecil berisi merkuri yang dimiringkan ke satu arah untuk menutup kontak, dan dimiringkan ke arah lain untuk membuka.

Selain masalah kerusakan tabung dan tumpahan merkuri (yang merupakan bahan beracun), dan kerentanan terhadap getaran, perangkat ini merupakan alternatif yang sangat baik untuk kontak sakelar udara terbuka di mana pun masalah paparan lingkungan menjadi perhatian.

Di sini, sakelar merkuri (sering disebut miring sakelar) ditunjukkan dalam posisi terbuka, di mana air raksa tidak bersentuhan dengan dua kontak logam di ujung lain bohlam kaca:

Di sini, sakelar yang sama ditampilkan dalam posisi tertutup. Gravitasi sekarang menahan merkuri cair dalam kontak dengan dua kontak logam, memberikan kontinuitas listrik dari satu ke yang lain:

Kontak sakelar merkuri tidak praktis untuk dibuat dalam ukuran besar, sehingga Anda biasanya akan menemukan kontak semacam itu dengan nilai tidak lebih dari beberapa amp, dan tidak lebih dari 120 volt.

Ada pengecualian, tentu saja, tetapi ini adalah batasan umum.

Saklar Buluh Magnetik

Jenis sakelar kontak tertutup lainnya adalah sakelar buluh magnetik. Seperti sakelar merkuri, kontak sakelar buluh terletak di dalam tabung tertutup.

Tidak seperti sakelar merkuri yang menggunakan logam cair sebagai media kontak, sakelar buluh hanyalah sepasang strip logam yang sangat tipis, magnetis (karenanya disebut "buluh") yang bersentuhan satu sama lain dengan menerapkan medan magnet yang kuat. di luar tabung tertutup.

Sumber medan magnet pada sakelar jenis ini biasanya berupa magnet permanen, yang digerakkan lebih dekat atau lebih jauh dari tabung dengan mekanisme penggerak. Karena ukuran buluh yang kecil, jenis kontak ini biasanya memiliki arus dan tegangan yang lebih rendah daripada sakelar merkuri rata-rata.

Namun, saklar buluh biasanya menangani getaran lebih baik daripada kontak merkuri, karena tidak ada cairan di dalam tabung untuk memercik.

Sirkuit “Snubber”

Adalah umum untuk menemukan tegangan kontak sakelar dan peringkat arus tujuan umum lebih besar pada sakelar atau relai apa pun jika daya listrik yang dialihkan adalah AC, bukan DC. Alasan untuk ini adalah kecenderungan padam sendiri dari busur arus bolak-balik melintasi celah udara.

Karena arus saluran listrik 60 Hz benar-benar berhenti dan berbalik arah 120 kali per detik, ada banyak peluang untuk udara terionisasi dari busur kehilangan suhu yang cukup untuk menghentikan arus konduksi, ke titik di mana busur tidak akan memulai kembali pada puncak tegangan berikutnya. .

DC, di sisi lain, adalah aliran elektron yang terus menerus dan tidak terputus yang cenderung mempertahankan busur melintasi celah udara jauh lebih baik.

Oleh karena itu, kontak sakelar jenis apa pun menimbulkan lebih banyak keausan saat mengalihkan nilai arus searah tertentu daripada nilai arus bolak-balik yang sama.

Masalah switching DC dilebih-lebihkan ketika beban memiliki sejumlah besar induktansi, karena akan ada tegangan yang sangat tinggi yang dihasilkan di seluruh kontak sakelar ketika rangkaian dibuka (induktor melakukan yang terbaik untuk mempertahankan arus rangkaian pada besaran yang sama seperti ketika sakelar ditutup).

Dengan AC dan DC, lengkung kontak dapat diminimalkan dengan penambahan sirkuit "snubber" (kapasitor dan resistor yang dirangkai seri) secara paralel dengan kontak, seperti ini:

Kenaikan tegangan yang tiba-tiba pada kontak sakelar yang disebabkan oleh bukaan kontak akan diperlemah oleh aksi pengisian kapasitor (kapasitor menentang kenaikan tegangan dengan menarik arus).

Resistor membatasi jumlah arus yang akan dikeluarkan kapasitor melalui kontak ketika menutup kembali. Jika resistor tidak ada, kapasitor mungkin benar-benar membuat lengkung selama penutupan kontak lebih buruk daripada lengkung selama pembukaan kontak tanpa kapasitor!

Meskipun penambahan pada rangkaian ini membantu mengurangi lengkung kontak, hal ini bukannya tanpa kerugian:pertimbangan utama adalah kemungkinan kombinasi kapasitor/resistor yang gagal (korsleting) yang menyediakan jalur bagi elektron untuk mengalir melalui rangkaian setiap saat, bahkan ketika kontak terbuka dan arus tidak diinginkan.

Risiko kegagalan ini, dan tingkat keparahan konsekuensi yang dihasilkan harus dipertimbangkan terhadap peningkatan keausan kontak (dan kegagalan kontak yang tak terhindarkan) tanpa sirkuit snubber.

Penggunaan snubber di sirkuit sakelar DC bukanlah hal baru:produsen mobil telah melakukan ini selama bertahun-tahun pada sistem pengapian mesin, meminimalkan lengkung di "titik" kontak sakelar di distributor dengan kapasitor kecil yang disebut kondensor .

Seperti yang dapat dikatakan oleh mekanik mana pun kepada Anda, masa pakai "titik" distributor berhubungan langsung dengan seberapa baik fungsi kondensor.

Membasahi Arus

Dengan semua diskusi tentang pengurangan busur kontak sakelar ini, orang mungkin akan berpikir bahwa arus yang lebih kecil selalu lebih baik untuk sakelar mekanis.

Namun, ini belum tentu demikian. Telah ditemukan bahwa sejumlah kecil lengkung periodik sebenarnya baik untuk kontak sakelar, karena menjaga permukaan kontak bebas dari sejumlah kecil kotoran dan korosi.

Jika kontak sakelar mekanis dioperasikan dengan arus yang terlalu kecil, kontak akan cenderung mengakumulasi resistansi yang berlebihan dan mungkin gagal sebelum waktunya!

Jumlah minimum arus listrik yang diperlukan untuk menjaga kontak sakelar mekanis dalam kondisi yang baik disebut arus pembasahan .

Biasanya, peringkat arus pembasahan sakelar jauh di bawah peringkat arus maksimumnya, dan jauh di bawah beban arus operasi normalnya dalam sistem yang dirancang dengan benar.

Namun, ada aplikasi di mana kontak sakelar mekanis mungkin diperlukan untuk secara rutin menangani arus di bawah batas arus pembasahan normal (misalnya, jika sakelar pemilih mekanis perlu membuka atau menutup logika digital atau rangkaian elektronik analog di mana nilai arusnya sangat kecil. ).

Dalam aplikasi ini, sangat disarankan agar kontak sakelar berlapis emas ditentukan. Emas adalah logam “mulia” dan tidak menimbulkan korosi seperti logam lainnya.

Kontak semacam itu memiliki persyaratan arus pembasahan yang sangat rendah. Kontak perak atau paduan tembaga biasa tidak akan memberikan pengoperasian yang andal jika digunakan dalam layanan arus rendah seperti itu!

TINJAUAN:

• Bagian sakelar yang bertanggung jawab untuk membuat dan memutus kontinuitas listrik disebut "kontak". Biasanya terbuat dari paduan logam tahan korosi, kontak dibuat untuk saling bersentuhan dengan mekanisme yang membantu menjaga keselarasan dan jarak yang tepat.
• Saklar merkuri menggunakan slug logam merkuri cair sebagai kontak bergerak. Disegel dalam tabung kaca, percikan kontak merkuri disegel dari lingkungan luar, membuat sakelar jenis ini cocok untuk atmosfer yang berpotensi menyimpan uap ledakan.
• Sakelar buluh adalah jenis lain dari perangkat kontak tertutup, kontak dibuat oleh dua "buluh" logam tipis di dalam tabung kaca, disatukan oleh pengaruh medan magnet eksternal.
• Kontak sakelar mengalami tekanan yang lebih besar saat beralih DC daripada AC. Hal ini terutama disebabkan oleh sifat busur AC yang padam sendiri.
• Jaringan resistor-kapasitor yang disebut "snubber" dapat dihubungkan secara paralel dengan kontak sakelar untuk mengurangi lengkung kontak.
• Membasahi arus adalah jumlah minimum arus listrik yang diperlukan untuk membawa kontak sakelar agar dapat membersihkan sendiri. Biasanya nilai ini jauh di bawah nilai arus maksimum sakelar.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Mengganti Lembar Kerja