1.3. Система магнитного дутья
Дуга на контактах
коммутирующего аппарата возникает в
двух случаях: при пробое промежутка
между контактами и при размыкании
контактов. Полагают
[1],
что минимальными условиями возникновения
хотя бы неустойчивой дуги являются:
0,5
А;
15-20
В. Для определения условия гашения дуги
следует рассмотреть взаимное расположение
вольт-амперных характеристик дуги и
коммутируемого участка.
Статическая вольт-амперная характеристика свободной дуги в воздухе выражается следующей эмпирической формулой
,
где
=10-20В
– приэлектродное падение напряжения,
В ;
-
длина дуги, см;
-
скорость движения дуги в поперечном
направлении, см/с;
-
ток дуги, А.
Вольт-амперные характеристики дуги и коммутируемого участка имеют вид, представленный на рис. 1.3.
Напряжение источника питания при размыкании и возникновении дуги
согласно второму
закона Кирхгофа равно совокупности
трех составляющих
.
Устойчивое горение
дуги возможно только при постоянном
значении тока, когда
.
При этом
,
что соответствует
точкам А и В графика. В остальных
точках (при других значениях
)
будет
.
Если
>0,
то энергия, подводимая к участку, больше
чем потребная для горения дуги; дуга
горит устойчиво. Если
<0,
то дуга гаснет. Таким образом дуга горит
устойчиво при токах в коммутируемой
цепи, когда её вольт-амперная характеристика
располагается ниже реостатной. Отметим,
что дуга представляет собой проводник
тока. Это ионизированный столб газов с
направленным движением заряженных
частиц. Пока дуга горит, цепь не разомкнута.
Задача коммутируемого аппарата
- как можно
быстрее погасить дугу. Самое быстрое
размыкание цепи
- бездуговое.
Для гашения дуги в контактных аппаратах
используют способы, состоящие в увеличении
её сопротивления путем увеличения ее
длины. Сущность его заключается в
следующем. В цепь главных контактов
(рис.1.4)
вводят катушку. При размыкании главных
контактов возникает бросок тока, в
катушке создаётся магнитный поток,
который, взаимодействуя с дугой,
представляющей проводник с током,
вызывает её перемещение в дугогасительную
камеру. Она растягивается на пластинах
камеры,
значительно увеличивая её сопротивление. В результате для её горения энергии
,
где
- число
витков в катушке;
-
длина дуги;
-
коммутируемый ток.
При включении катушки магнитного дутья параллельно источнику питания нагрузку сила взаимодействия потока с дугой определяется
,
где
=1,25
Г/см;
-сопротивление
катушки. Однако параллельное включении
используется крайне редко по конструктивным
и эксплуатационным факторам. Она должна
выполняться из тонкого провода с большим
количеством витков.
1.4. Контакты
Основное требование, предъявляемое к контактам - высокая механическая и электрическая прочность (см. введение).
Краткая классификация:
По величине коммутируемого тока (для контакторов)
а) силовые (главные)
>
1 - 5 А;
б) блок-контакты
<1
А.
По изменению положения:
а) замыкающие ;
б) размыкающие ;
в) переключающие .
По конструкции (рис. 1.5):
а) точечные;
б) линейные;
в) плоскостные.
Расчет контактов
состоит в определении сопротивления
контактного перехода
,
где
- допустимое
усилие поджатия контактов;
- конструктивный коэффициент, для
точечных
=
0,5, для линейных
=
0,5-0,7, для плоскостных
=1
.
Значения
для различных материалов определяются
по табл. 1.1. Предельное значение
сопротивления контактов определяется
,
где
- коммутируемый
ток;
(0,5-0,7)
- падение
напряжения на контактах определяется
по табл. 1.2
Сначала
определяется
,
далее выбирается конструкция, а затем
.
При замыкании контактов окисная пленка
разрушается продавливанием механическими
силами и пробоем за счет разности
электрических потенциалов на контактах.
Таблица 1.1 Таблица 1.2
Материал
Ag
60
Cu
(слаботочные)
140-280
Cu
(сильноточные)
400
Материалы
Ag
0,08-0,1
Cu
0,09-0,25
W
0,12-0,25
Pt
0,22-0,4
[мкОм/Н]
[В]
Материал контактов для общепромышленных аппаратов выбирают как правило на основе меди, для специального назначения - из драгметаллов.