Режимы работы контактов

В работе контактов различаются 3 режима: замкнутое состояние, размыкание и замыкание цепи.

При замкнутых контактах поверхности соприкосновения прижимаются одна к другой с усилием Р_к (контактным давлением). Поверхность в месте соприкосновения состоит из выступов и впадин, поэтому касание происходит не везде, а лишь в отдельных точках. При контактном давлении происходит смятие материала, а по мере увеличения давления число точек касания увеличивается и переходное сопротивление контакта R₀ уменьшается. Наличие пыли, посторонних частиц, оксидных пленок увеличивает сопротивление R₀, действуя так же, как и неровность поверхностей. Для осуществления надежного контакта необходимо продавить пленки, очистить пыль и окислы, поэтому контакт тем лучше, чем больше Р_к и чище поверхность.

Переходное сопротивление электрического контакта может быть определено по формуле

Где а₀ – постоянная, зависящая от материала, формы, размера контакта и состояния поверхности

l₀ – зависит от формы контакта

(l₀ ≈ 0.5 – для точечных контактов, l₀≈0.5±0.7 для линейных, l₀≈1 для плоскост ных).

Длительно замкнутый контакт нагревается, R₀ меняется в зависимости от температуры, которая в свою очередь зависит от напряжения на контакте U_k.

Процессы замыкания контактов, если они происходят без вибрации, харатеризуются наличием автоэлектронной эмиссии электронов с поверхности катода, которая возникает вследствие большого градиента напряжения в момент приближения контактов друг к другу на расстояние ≈10^-5 см. Эмиссия вызывает искру, которая не развивается в другие формы газового разряда, т.к. контакты в слудующий миг замыкаются. При наличии вибрации у контактов после первого замыкания возникает эл. дуга. При больших токах и малых расстояниях разрушаюшее действие дуги м.б. очень большим.

Наиболее тяжелым режимом работы контактов является процесс размыкания.

При равномерном движении контактных пружин площадь соприкосновения контактных поверхностей S меняется по закону

где T – время полного размыкания контактов, t- текущий момент времени;

S₀- полная начальная площадь соприкосания.

Переходное сопротивление в месте соприкосновения контактных тел меняется по закону

Где R₀ – начальное переходное сопротивление замкнутых контактов.

Если контакты работают правильно, то при разведении пружин происходит полное выключение управляемой цепи.

В процессе размыкания на контактах возникает напряжение, создаваемое магнитной энергией, запасенной в обмотке объекта управления (ОУ) и оно определяется выражением

I-ток в цепи

L-индуктивность ОУ

Магнитная энергия будет тем выше, чем больше напряжение питания цепиU_ц , а следовательно тем больше и напряжение на контактах U_к .

Под действием высокого напряжения U_k слой воздуха может быть пробит и в нем установится искровой разряд или дуга. При наличии дуги время размыкания контактов меньше, чем время выключения управляемой цепи, т.к. дуга обладает конечным сопротивлением и поддерживает прохождение тока даже после размыкания контакта.

Для контактов особенно опасна устойчивая дуга, при которой развивается большая разрушительная для них температура 3000-5000⁰С. Таким образом, контакты надежно размыкают и замыкают цепь, если для них в момент размыкания выполняется условие самопогасание дуги.

ВАХ дуги зависит от материала электродов и длины

Дуги l_k (межконтактного расстояния).

Характеристика дуги вычисляется по формуле Айртона

Где a, б, c, d - const зависящие от материала контактов;

l_k – межконтактное расстояние, мм;

U_д, i – соответственно напряжение и ток дуги.

По ВАХ дуги можно определить условия ее самопогасания при размыкании контактов

Где ∆U – напряжение на поддерживание режима горения дуги.

ВАХ дуги должно находиться ниже ВАХ контактов для надежного гашения дуги.