2.5.Материалы контактов

Кматериалам контактов предъявляются следующие основные требования:

•высокая электропроводность и теплопроводность;

•высокая коррозионная стойкость;

•стойкость к образованию окисных плёнок с высоким удельным сопротивлением;

•высокая твёрдость для исключения механического износа при частых коммутациях;

•малая твёрдость для уменьшения силы контактного нажатия;

•высокая дугостойкость τпл;

•простота обработки и низкая стоимость.

Этим требованиям более-менее удовлетворяют следующие материалы.

Медь

Достоинства

двухступенчатых С

Достоинства

1)лёгкий в обработке;

2)низкая стоимость.

Недостатки: неудаляемость окисных плёнок с высоким удельным сопротивлением.

Область применения: шины, провода.

Платина, золото

Достоинства: те же, что и у серебра.

Недостатки: высокая стоимость и малая дугостойкость.

38

Вольфрам

Достоинства:

1)высокая дугостойкость и твёрдость;

2)стойкость против эрозии и сваривания.

Недостатки:

1)высокое удельное сопротивление;

2)образование сульфидных и окисных плёнок. Область применения – в качестве дугогасящих контактов.

Металлокерамика

В науке и технике понятие «металлокерамика» обычно связывают с порошковой металлургией. Металлокерамику (керамико-металлические материалы) получают прессованием заготовок из порошков (металлов и керамики) с последующим их спеканием.

Для электрических контактов используются порошки вольфрама,

разомкнутыми контактами может вызвать явление ионизации– распад электрически нейтральных молекул газа на ионы и электроны, и такой газ уже станет электропроводным.

Дуга – это явление прохождения электрического тока через ионизированный газ. Известны четыре основных пути появления в дуговом промежутке электрических зарядов (ионов и электронов): ударная и термическая ионизация, термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии.

Термоэлектронная эмиссия – это явление испускания электронов раскалённой поверхностью катода. Разомкнутые контакты представляют собой электроды с определённой разностью потенциалов. Отрицательно заряженный электрод называется катодом. После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно, которое и является основанием дуги. Под действием температуры этого пятна электроны получают кинетическую энергию, необходимую для преодоления

39

потенциального барьера и покидают поверхность катода, попадая в межконтактное пространство.

При наличии сильного электрического поля электроны могут покидать поверхность катода даже без предварительного их возбуждения. Это явление называется автоэлектронной эмиссией. Возникновение дугового разряда связано с явлениями термоэлектронной и автоэлектронной эмиссии. Но эти явления лишь начало развития дугового разряда. Для поддержания электрической дуги этих эмиссий электронов недостаточно.

Процессы, которые поддерживают дугу, это термическая и ударная ионизации. Под воздействием высокой температуры электронейтральные молекулы газа распадаются на ионы и электроны. Это явление называется термической ионизацией. Температура створа электрической дуги достигает

7000 К.

При этом число и скорость движения заряженных частиц (а также

также и от скорости его изменения. При медленном изменении тока процессы ионизации и деионизации успевают за этим изменением, и ВАХ при таком условии будет называться статической (см. рис. 2.13, кривая 1).

Рис. 2.13. ВАХ: 1 – статическая; 2 – динамические; 3 – идеальная динамическая

40

При быстром изменении тока дуговой промежуток не успевает прийти в соответствие с величиной тока в цепи, и ВАХ будет отличаться от статической. Такая ВАХ называется динамической (см. рис. 2.13, кривые 2).

Идеальная динамическая характеристика при мгновенном изменении тока представлена прямой 3 (см. рис. 2.13).

Вопросы для самоконтроля и задания

1.Что такое электрическая дуга?

2.Что представляет собой явление термоэлектронной эмиссии?

3.Объясните явления термической и ударной ионизации газа.

4.Что определяет вольт-амперная характеристика контакта?

2.7. Распределение напряжения по длине дуги постоянного тока

Катодное падение напряжения сосредоточено на очень небольшом

участке дуги (рис. 2.14). Этот участок непосредственно примыкает к катоду (при нормальном атмосферном давлении около 0,001 мм).

условием существования дугового разряда,Ит.к. задача анода относительно пассивна – принимать идущий к нему электронный поток. Величина

Средняя напряженность электрического поля у катода достигает

величины порядка ЕК ≈ 105 В/см, а катодное напряжение UК ≈ 10 ... 20 В. Анодное падение напряжения имеет место в области, непосредственно

примыкающей к аноду (см. рис. 2.14). Оно не является необходимым

Рис. 2.14. Распределение падения напряжения в дуговом промежутке

Падение напряжения в дуговом стволе Uст представляет собой произведение напряжённости электрического поля Ест = Ед на длину ствола дуги lд, см: Uст ≈ Ед∙ lд, причём Ед ≈ 10 ... 200 В/см.

41