Износ контактов при больших токах.

Возникает, если , т.е. появляется электрическая дуга.

Износ зависит:

1) От количества размыканий контактов (линейная зависимость от числа размыканий)

,

 

- суммарный износ;

- одно размыкание;

- количество размыканий.

2) От напряженности магнитного поля (с увеличением износ уменьшается).

При малых дуга горит в основном на одних и тех же опорных площадках (точках) – износ достаточно велик.

При увеличении дуга перемещается к поверхности контакта – износ снижается.

При дальнейшем нарастании магнитного поля часть материала контактов выбрасывается этим полем за пределы межконтактного промежутка и износ увеличивается. При еще большем увеличении поля уже весь материал из расплавленного перешейка выбрасывается за пределы контактного промежутка и износ стабилизируется (мы отмечали, что на расходящихся контактах появляется перешеек из расплавленного металла).

 

3) От напряжения. При наличии магнитного поля дуга покидает межконтактный промежуток уже при зазоре 1...2 мм, поэтому износ от практически не зависит.

4) От тока (зависимость линейная). Чем больше ток, тем больше износ контактов.

5) От скорости расхождения контактов. При наличии поля износ от скорости практически не зависит. При отсутствии поля зависимость обратная, т.е. чем больше скорость расхождения, тем износ меньше.

Износ контактов при включении.

Износ контактов при включении имеет дуговой характер и существует за счет дребезга контактов.

 

- максимальный ход контактов (максимальная величина отброса контакта).

- величина упругого восстановления деформации материала контактов.

Пусть контакты соприкоснулись в т. А, появился ток в цепи. Под действием силы натяжения контактной пружины контакты продолжают двигаться навстречу друг другу. В т. В движение заканчивается и под действием упругих сил начинается обратный ход контактов. В т. С контакты размыкаются. В т. Д они снова замыкаются под действием контактной пружины и т.д. В промежутке СД появляется электрическая дуга, т.е. условия появления электрической дуги

Через 2-3 периода это условие не выполняется и дребезг контактов прекращается.

Износ контактов при включении зависит от:

- предварительной деформации контактной пружины или начального контактного нажатия

с уменьшается до некоторых пор. При дальнейшем нарастании возможен отброс контактов и появления дуги, износ .

- жесткости контактной пружины - с увеличением жесткости ;

- соотношения тяговой и механической характеристик

,

- избыточное усилие (разность между тяговой и механической характеристиками). Чем больше , тем больше скорость отброса якоря, больше энергия отброса контактов, больше износ контактов (кривая 4).

6-14

11 – механическая характеристика; 22,3,4 – тяговые характеристики.

При недостаточном тяговом усилии (кривая 2) будет происходить остановка подвижной системы в момент соприкосновения контактов (двухтактное включение), что также приведет к повышению износа.

Для обеспечения минимального износа тяговая характеристика должна обеспечивать четкое включение аппарата и не иметь чрезмерных запасов (кривая 3).

31. Основные требования к материалам контактора.

1. высокая электро- и теплопроводность;

2. высокая коррозионная стойкость;

3. стойкость к образованию окисных пленок с высоким удельным сопротивлением;

4. высокая твердость для исключения механического износа при частых коммутациях;

5. малая твердость для уменьшения силы контактного нажатия;

6. высокая дугостойкость ();

7. простота обработки и низкая стоимость.

Электрическая дуга.

При размыкании электрических цепей с помощью контактов электрических аппаратов (выключателей, автоматов, рубильников, контакторов) обычно на этих контактах возникает дуговой разряд если величины тока и напряжения превосходят некоторые критические значения.

ДУГА – это явление прохождения электрического поля через газ, который под действием различных факторов ионизируется.

Известно четыре основных пути появления в дуговом промежутке электрических зарядов – ударная и термическая ионизация, термо- и автоэлектронная эмиссии.

Ионизация есть процесс появления в дуговых промежутках электрических зарядов – положительных и отрицательных электронов.

1. ТЕРМОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – это явление испускания электронов из раскаленной поверхности катода.

7-2

После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно, которое и является основанием дуги. Под действием температуры этого пятна электроны получают энергию для преодоления потенциального барьера и выскакивают с электрона в пространство.

Количество электронов в результате термоэлектронной эмиссии невелико и этот процесс служит для разжигания дуги, т.е. является инициатором возникновения дуги. Но его недостаточно для поддержания горения. Наряду с этим процессом возникает процесс автоэлектронной эмиссии.

2. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ – это явление испускания электронов из катода под действием сильного электрического поля. (Напряженность электрического поля >100 МВ/см). Этот процесс тоже незначительный, он также может служить только началом развития дугового разряда.

 

7-3

Таким образом, возникновение дугового разряда объясняется наличием термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий.

Основные два процесса, которые поддерживают дугу это:

— термическая ионизация – процесс ионизации под воздействием высокой температуры (основной вид ионизации).

Температура ствола дуги достигает 7000 К. Под действием этой высокой температуры возрастает число и скорость движения заряженных частиц. При этом они соударяются, электрон при столкновении с нейтральной частицей может выбить из нее электрон. В результате получается свободный электрон и положительный ион. Вновь полученный электрон может, в свою очередь, ионизировать следующую частицу. Такая ионизация называется – ударной ионизацией.

 

Процессы деионизации.

ПРОЦЕССЫ ДЕИОНИЗАЦИИ (гашение дуги):

1. Рекомбинация – процесс образования нейтральных атомов при соударении разноименно заряженных частиц.

2. Диффузия – это процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в окружающее пространство, что уменьшает проводимость дуги. (Вынос заряженных частиц с помощью магнитного поля).

ВАХ дуги постоянного тока.

Основной характеристикой электрической дуги является вольтамперная характеристика, т.е. зависимость падения напряжения на дуге от величины тока. При свободном горении дуги ВАХ дуги имеет падающий характер – с увеличением тока в дуге напряжение на ней уменьшается, т.к. сопротивление дуги уменьшается обратно пропорционально квадрату тока.

 

Падение напряжения на дуге зависит не только от величины тока, но также от скорости его изменения. При медленном изменении тока процессы ионизации и деионизации успевают следовать за изменениями тока, вольтамперная характеристика, снятая при таком условии, носит название статической.

При быстром изменении тока дуговой промежуток не успевает прийти в соответствие с величиной тока в цепи и напряжение на дуге будет уже не таким, как при медленном изменении тока. Характеристику дуги для такого случая называют динамической.