6.4 Зависимость переходного сопротивления от состояния контактных поверхностей

Результаты выполненных экспериментальных исследований показали, что переходное сопротивление контактов чрезвычайно чувствительно к окислению поверхности.

Оксидные пленки особенно опасны для контактов на малые токи, когда силы нажатия малы. Процесс образования пленки на­чинается сразу после соприкосновения зачищенной поверхности контак­тов с окружающим их воздухом. Переходное сопротивление при этом может возрасти в десятки тысяч раз. В связи с этим контакты на малые токи (малые нажатия) изготовляются из благородных металлов, не поддающихся окислению (золото, платина и др.). В сильноточных контактах пленка разрушается либо благодаря большим нажатиям, либо за счет проскальзывания одного контакта от­носительно другого.

В процессе работы переходное сопротивление контактов не оста­ется постоянным. Под воздействием кислорода, других агрессивных га­зов, повышенной температуры интенсивность образования пленки рас­тет. При этом переходное сопротивление контакта, падение напряжения на нем и его температура возрастают. При определенных значениях на­пряжения и температуры происходит электрический пробой пленки, после чего сопротивление контакта падает. Это явление называется фриттингом.

7 Лекция 7. Режимы работы контактов⁷

Содержание лекции:

режимы работы контактов при включении и отключение электрической цепи. Работа контактов во включенном состоянии в номинальном режиме и в режиме КЗ.

Цель лекции:

рассмотрение физических явлений, происходящих при работе контактов электрических аппаратов.

Рассмотрим процессы, связанные с работой контактов в следующих режимах:

а) работа контактов при включении цепи;

б) работа контактов во включенном состоянии;

в) работа контактов при отключении цепи.

7.1 Включение цепи

При включении электрических аппаратов в их контактных системах могут иметь место следующие процессы:

а) вибрация контактов;

б) эрозия поверхности контактов.

7.1.1 Вибрация контактов

Процессы, возникающие при вибрации, рассмотрим на примере контактной системы контактора, упрощенная схема которого приведена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1- Контактная система контактора в процессе включения

Подвижный контакт 1 связан с контактным рычагом 2 и контактной пружиной 3. Неподвижный контакт 4 жестко закреплен на опоре.

При включении контактора его электромагнит действует на рычаг 2, перемещение которого приводит к соприкосновению контактов 1 и 4. В момент соприкосновения контактов происходит удар, в результате которого происходят деформация смятия контактов и отброс контакта 1 вправо. Между контактами образуется зазор и под воздействием приложенного к ним напряжения возникает электрическая дуга. Движение контакта 1 вправо прекратится тогда, когда энергия, полученная им при ударе, перейдет в энергию сжатия пружины 3. После этого контакт 1 под действием пружины 3 начнет перемещаться влево. Произойдет новый удар и новый отброс контакта. Данное явление называется вибрацией контактов.

Вибрация контактов приводит к многократному образованию электрической дуги, которое приводит к их сильному износу из-за оплавления и распыления материала контактов.

Для уменьшения вибрации создается предварительная деформация контактной пружины 3.

В этом случае, в момент касания контактов усилие нажатия возрастает не с нуля, а с предварительно установленной величины нажатия . Предварительный натяг контактной пружины создается провалом подвижного контакта.

Под провалом контакта понимается расстояние, на которое переместится подвижный контакт, если убрать неподвижный.

Тогда

где с - жесткость контактной пружины;

- величина провала контакта.

С созданием провала контакта и увеличением начального нажатия контактной пружины уменьшается как переходное сопротивление контакта, так и, что очень важно, вибрация. Однако при чрезмерно большом начальном усилии вибрация может резко возрасти при недостаточной мощности включающего электромагнита.

В то же время увеличение тягового момента приводит к увеличению скорости подвижного контакта, его кинетической энергии, что ведет к росту амплитуды отброса. Необходимо, как мы видим, оптимальное соотношение мощности включающего электромагнита и величины провала контактов.

При включении контактов на существующее короткое замыкание вибрация контактов усиливается из-за возникновения отбрасывающих электродинамических сил в точках касания. Для того, чтобы не было оплавления контактов в момент их касания, усилие предварительного натяга контактной пружины должно компенсировать электродинамические силы отброса и создавать такое нажатие, при котором падение напряжение на переходном сопротивлении не приведет к оплавлению точки касания и свариванию контактов.