Работа контактного соединения
1. Включение цепи |
Имеет место вибрация контактов, эрозия на поверхности контактов в результате образования электрического разряда между ними. |
При вибрации контактов происходит многократное образование электрической дуги, которое приводит к их сильному износу из-за оплавления и распыления материала контактов. В связи с этим уменьшается усилие их нажатия во включенном состоянии, что ведет к росту переходного сопротивления.
Для уменьшения вибрации создается предварительное контактное нажатие при разомкнутых контактах. В момент касания контактов это нажатие возрастает не с нуля, а с предварительно установленной начальной величины Fнач.
|
Расстояние Хкон – Хнач, на которое переместится подвижный контакт, если убрать неподвижный называется провалом контакта. С ростом начального усилия Fнач вибрации контактов резко сокращается. Увеличения жесткости контактной пружины также влияет на уменьшение вибрации. Однако это влияние слабее влияния предварительного натяга. |
Вибрация контактов усиливается с ростом их момента инерции. Из-за этого масса контактов должна быть минимальной.
Эрозия контактов может привести к свариванию контактов.
2. Работа контактов во включенном состоянии
Следует различать два случая:
- через контакты протекает длительный номинальный ток;
- через контакты протекает ток к.з.
При к.з. из-за малой постоянной времени нагрева температура контактной поверхности поднимается практически мгновенно и может достигнуть температуры плавления.
С точки зрения нагрева контакты являются наиболее нагруженным местом токоведущей цепи.
При больших токах (более 2 кА) идут по пути повышения температуры контактной точки до 2000С (при серебряных контактах) и применяется жидкостное охлаждение. В этом случае удается значительно облегчить контактную систему, уменьшить габаритные размеры аппарата и получить высокое быстродействие.
3. Отключение цепи
В процессе размыкания контактов контактное нажатие уменьшается, переходное сопротивление растет, и за счет этого растет температура точек касания контакта. В момент разъединения контакты нагреваются до температуры плавления и между ними возникает мостик из жидкого металла. При дальнейшем движении контактов мостик обрывается и в зависимости от параметров отключаемой цепи возникает дуговой либо тлеющий разряд.
Высокая температура приводит к интенсивному окислению и распылению материала контактов в окружающем пространстве, переносу материала с одного электрода на другой и образованного оксидных пленок.
Для существования дугового разряда необходимо, чтобы значения напряжения и тока превышали минимальные значения Uo, Iо.
Если I < Iо, то происходит тлеющий разряд или искра, при U = 270-330 В.
-
Материал
Uo, В
Iо, А
Платина
17
0,9
Золото
15
0,38
Серебро
12
0,4
Вольфрам
17
0,9
Медь
12,3
0,43
Уголь
18-22
0,03
Минимальные значения Uo и Iо для поддержания дугового разряда.
Поведение контактов несколько различно при постоянном и переменном токе. У контактов переменного тока большую роль играет скорость размыкания контактов. Износ растет с увеличением этой скорости.