Un contacto eléctrico es un componente de circuito eléctrico que se encuentra en interruptores , relés , conectores y disyuntores eléctricos . [1] Cada contacto es una pieza de material conductor de electricidad , normalmente metal . Cuando un par de contactos se tocan, pueden pasar una corriente eléctrica con una cierta resistencia de contacto , que depende de la estructura de la superficie, la química de la superficie y el tiempo de contacto; [2] cuando el par está separado por un espacio aislante , entonces el par no pasa corriente . Cuando los contactos se tocan, el interruptor se cierra ; cuando los contactos están separados, el interruptor está abierto . El espacio debe ser un medio aislante, como aire, vacío, aceite, SF 6 . Los contactos pueden ser operados por humanos en pulsadores e interruptores , por presión mecánica en sensores o levas de máquinas, y electromecánicamente en relés. Las superficies donde se tocan los contactos suelen estar compuestas de metales como aleaciones de plata u oro [3] [4] que tienen alta conductividad eléctrica , resistencia al desgaste, resistencia a la oxidación y otras propiedades. [5]
Los contactos se pueden producir a partir de una amplia variedad de materiales. Los materiales típicos incluyen: [5]
Los contactos están clasificados según la capacidad de carga de corriente mientras están cerrados, la capacidad de interrupción al abrirse (debido a la formación de arcos) y la clasificación de voltaje. La clasificación de voltaje de apertura puede ser una clasificación de voltaje de CA, una clasificación de voltaje de CC o ambas. [ cita necesaria ]
Cuando los contactos del relé se abren para interrumpir una corriente alta con una carga inductiva , se producirá un pico de voltaje que formará un arco a través de los contactos. Si el voltaje es lo suficientemente alto, se puede generar un arco incluso sin una carga inductiva. Independientemente de cómo se forme el arco, persistirá hasta que la corriente a través del arco caiga hasta un punto demasiado bajo para sostenerlo. La formación de arcos daña los contactos eléctricos y un arco sostenido puede impedir que los contactos abiertos corten energía del sistema que se está controlando. [7]
En los sistemas de CA , donde la corriente pasa por cero dos veces en cada ciclo, todos los arcos, excepto los más energéticos, se extinguen en el cruce por cero. El problema es más grave en el caso de los países en desarrollo, donde no se producen tales cruces por cero. Esta es la razón por la que los contactos clasificados para un voltaje para conmutación de CA con frecuencia tienen un voltaje nominal más bajo para CC. [8]
Ragnar Holm contribuyó en gran medida a la teoría y aplicación de los contactos eléctricos. [9]
Las superficies macroscópicamente lisas y limpias son microscópicamente rugosas y, en el aire, están contaminadas con óxidos, vapor de agua absorbido y contaminantes atmosféricos. Cuando dos contactos eléctricos metálicos se tocan, el área real de contacto metal con metal es pequeña en comparación con el área total de contacto con contacto que se toca físicamente. En la teoría del contacto eléctrico, el área relativamente pequeña donde fluye la corriente eléctrica entre dos contactos se llama punto a, donde "a" significa aspereza . Si el pequeño punto a se trata como un área circular y la resistividad del metal es homogénea, entonces la corriente y el voltaje en el conductor metálico tienen simetría esférica y un cálculo simple puede relacionar el tamaño del punto a con la resistencia de la interfaz de contacto eléctrico. Si hay contacto de metal con metal entre contactos eléctricos, entonces la resistencia del contacto eléctrico , o ECR (a diferencia de la resistencia general del metal de contacto) se debe principalmente a la constricción de la corriente a través de un área muy pequeña, la a- lugar. Para puntos de contacto con radios más pequeños que el camino libre medio de los electrones , se produce conducción balística de electrones, lo que resulta en un fenómeno conocido también como resistencia de Sharvin . [10] La fuerza o presión de contacto aumenta el tamaño del punto A, lo que disminuye la resistencia de constricción y la resistencia de contacto eléctrico. [11] Cuando el tamaño de las asperezas en contacto se vuelve mayor que el camino libre medio de los electrones, los contactos tipo Holm se convierten en el mecanismo de transporte dominante, lo que resulta en una resistencia de contacto relativamente baja. [2]
La Asociación Nacional de Fabricantes de Relés y su sucesora, la Asociación de la Industria de Relés e Interruptores definen 23 formas distintas de contacto eléctrico que se encuentran en relés e interruptores. [12]
Un normalmente cerrado (NC ) el par de contactos está cerrado (en un estado conductor) cuando él, o el dispositivo que lo opera, está en un estado desenergizado o relajado.
Normalmente abierto (NO ) el par de contactos está abierto (en un estado no conductor) cuando él, o el dispositivo que lo opera, está en un estado desenergizado o relajado.[ cita necesaria ]
La Asociación Nacional de Fabricantes de Relés y su sucesora, la Asociación de la Industria de Relés e Interruptores definen 23 formas distintas de contacto eléctrico que se encuentran en relés e interruptores. [13] Son especialmente habituales los siguientes formularios de contacto:
Los contactos de forma A ("contactos de contacto") son normalmente contactos abiertos . Los contactos están abiertos cuando la fuerza energizante (imán o solenoide de relé) no está presente. Cuando la fuerza energizante esté presente, el contacto se cerrará. Una notación alternativa para la Forma A es SPST-NO . [12]
Los contactos de forma B ("contactos de apertura") son normalmente contactos cerrados. Su funcionamiento es lógicamente inverso al de la Forma A. Una notación alternativa para la Forma B es SPST-NC . [12]
Los contactos de forma C (contactos de "cambio" o "transferencia") se componen de un par de contactos normalmente cerrados y un par de contactos normalmente abiertos que son operados por el mismo dispositivo; existe una conexión eléctrica común entre un contacto de cada par que da como resultado sólo tres terminales de conexión. Estos terminales suelen estar etiquetados como normalmente abiertos , comunes y normalmente cerrados ( NO-C-NC ). Una notación alternativa para el formulario C es SPDT . [12]
Estos contactos se encuentran con bastante frecuencia en interruptores y relés eléctricos, ya que el elemento de contacto común proporciona un método mecánicamente económico para proporcionar un mayor número de contactos. [12]
Los contactos del Formulario D (contactos de "transferencia de continuidad") difieren del Formulario C en un solo aspecto: la orden de interrupción durante la transición. Mientras que la forma C garantiza que, brevemente, ambas conexiones estén abiertas, la forma D garantiza que, brevemente, los tres terminales estarán conectados. Esta es una configuración relativamente poco común. [12]
La forma E es una combinación de la forma D y B.
Los contactos de forma K (sin centro) se diferencian de los de forma C en que hay una posición de centro o normalmente abierta donde no se realiza ninguna conexión. Los interruptores de palanca SPDT con una posición central apagada son comunes, pero los relés con esta configuración son relativamente raros. [12]
Los contactos de forma X o de doble cierre equivalen a dos contactos de forma A en serie, unidos mecánicamente y operados por un solo actuador, y también pueden describirse como contactos SPST-NO . Estos se encuentran comúnmente en contactores y en interruptores de palanca diseñados para manejar cargas inductivas de alta potencia. [12]
Los contactos de forma Y o de doble apertura equivalen a dos contactos de forma B en serie, unidos mecánicamente y operados por un solo actuador, y también pueden describirse como contactos SPST-NC . [12]
Los contactos de forma Z o de doble apertura y doble apertura son comparables a los contactos de forma C , pero casi siempre tienen cuatro conexiones externas, dos para la ruta normalmente abierta y dos para la ruta normalmente cerrada. Al igual que con las formas X e Y , ambas rutas de corriente implican dos contactos en serie, unidos mecánicamente y operados por un solo actuador. Nuevamente, esto también se describe como un contacto SPDT . [12]
Cuando un interruptor contiene contactos normalmente abiertos (NO) y normalmente cerrados (NC), el orden en el que se cierran y se abren puede ser importante. En la mayoría de los casos, la regla es romper antes de hacer o BBM ; es decir, los contactos NO y NC nunca se cierran simultáneamente durante la transición entre estados. Este no es siempre el caso, los contactos de Forma C siguen esta regla, mientras que los contactos de Forma D equivalentes siguen la regla opuesta, hacer antes de romperse. La configuración menos común, cuando los contactos NA y NC se cierran simultáneamente durante la transición, es hacer antes de abrir o MBB . [ cita necesaria ]
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