- •Электрические аппараты содержание
- •12Высоковольтные аппараты -59
- •14Бесконтактные элементы- 113
- •Введение
- •Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам
- •Электродинамические усилия
- •Методы расчета эду
- •6.. Усилия при наличии ферромагнитных частей( силы втягивания дуги в стальную решётку)
- •Расчёт электродинамической стойкости проводится для проводников средней фазы, на которые действуют наибольшие значения эду.
- •Механический резонанс
- •Нагрев электрических аппаратов
- •Активные потери энергии в аппаратах
- •А)продолжительный режим работы
- •Г)Нагрев при кз
- •Требования, предъявляемые к материалам
- •Материалы для контактов
- •Твёрдометаллические контакты
- •Жидкометаллические контакты
- •Электрические контакты
- •Переходное сопротивление контакта
- •Основные конструкции контактов
- •1.Разборные и неразборные
- •2.Коммутирующие контакты.
- •Герметичные контакты.
- •Параметры контактных конструкций
- •Износ контактов:
- •Условия гашения дуги
- •Способы гашения дуги
- •3.В магнитном поле:
- •5. Охлаждение межконтактного промежутка
- •2)Гашение в продольных щелях
- •3) Перемещение дуги под воздействием магнитного поля.
- •6) Гашение электрической дуги в потоке сжатого газа.
- •Электромагнитные механизмы
- •1)Сила тяги электромагнита постоянного тока.
- •Системы Поляризованные электромагнитные системы
- •Магнитоэлектрические системы
- •Индукционные системы
- •Высоковольтные аппараты ру
- •Предохранители в.Н.
- •Высоковольтные выключатели
- •Токоограничивающие реакторы
- •Разрядники
- •Трансформаторы тока
- •Трансформаторы напряжения
- •Силовое и осветительное оборудование до 1000 в
- •Аппараты низкого напряжения
- •1.Неавтоматические выключатели
- •О днополюсный рубильник с одним разрывом надежно работает в цепи с напряжением
- •Командоаппараты
- •Контакторы электромагнитные
- •Схемы движущиеся во взаимно перпендикулярных плоскостях прямоходовые или поворотные приводят к снижению степени взаимного влияния ударов в каждой из систем.
- •Магнитный пускатель-
- •2.Аппараты защиты Предохранители
- •Автоматические выключатели
- •Контактные реле
- •Электромагнитные реле
- •Поляризованные реле
- •1.Реле защиты Эл тепловые реле- для защиты от небольших перегрузок по току -30%
- •2Реле управления
- •3Реле автоматики и электросвязи
- •Герконовые реле
- •Бесконтактные элементы
- •1 .Усилители
- •1.1Магнитные усилители—
- •Физические основы работы магнитных усилителей
- •Магнитные усилители с обратной связью
- •Магнитные усилители специального назначения
- •Быстродействующие магнитные усилители
- •Операционные магнитные усилители
- •Трехфазные магнитные усилители
- •Идеальный магнитный усилитель
- •1.2Электронные и транзисторные усилители
- •2.Бесконтактные реле
- •Логические элементы
- •Комплектные устройства
- •Кру высокого напряжения
Переходное сопротивление контакта
Как ни тщательно обработаны поверхности соприкосновения контактов, электрический ток проходит между ними только в отдельных точках, в которых эти поверхности касаются, так как получить абсолютно гладкую поверхность практически невозможно. Примерная картина соприкосновения контактов показана на рис.
Рис1. Соприкосновение поверхностей контактов
Благодаря нажатию Р одного контакта на другой вершины выступов деформируются и образуются площадки действительного касания контактов. Радиус а при пластической деформации можно найти с помощью формулы π a² = P конт/ σ
где РКОНТ — сила контактного нажатия, Н; σ — временное сопротивление на смятие материала контактов, Н/м2.
В результате стягивания линий тока к площадке касания их длина увеличивается, а сечение проводника, через которое фактически проходит ток, уменьшается, что вызывает увеличение сопротивления.
В зоне перехода тока из одного тела в другое имеет место относительно большое электрическое сопротивление, называемое переходным сопротивлением контакта.
Значение переходного сопротивления определяется выражением
Rпер=ε/pn
ε- некоторая величина зависящая от материала и формы контакта, способа обработки и состояния контактной поверхности.
p- сила сжимающая контакты
n- показатель степени, характеризующий число точек соприкосновения.
С увеличением числа точек соприкосновения, переходное сопротивление контакта уменьшается.
Показатель степени n принимают для одноточечного контакта 0.5 для линейного 0.7; 0.8; для поверхностного 1.
ВОЛ Сопротивление в области площади касания, обусловленное явлениями стягивания линий тока, называется переходным сопротивлением стягивания контакта
R ст = ρ / 2а= К/рm
где ρ – удельное сопротивление материала; м=0,7…1 (для линейных: 0,7…0,8; для плоскостного=1); К-постоянная, завис. От материала и конструкции контакта; р-сила контактного нажатия
С ростом контактного нажатия переходное сопротивление уменьшается ( кривая 1, рис 3)
Следует отметить, что при уменьшении нажатия (кривая 2} зависимость R ст
(P конт) идет ниже из-за наличия остаточных деформаций контактирующих выступов. При многократном замыкании и размыкании контактов кривые 1 и 2 не повторяют друг друга, так как в каждом случае касание происходит в различных точках. Вместо кривых 1 и 2 получается ограниченная ими область.
Одноточечный контакт применяется в основном только при малых токах (до 20 А).
При больших токах (100 А и более) применяется многоточечный контакт. В многоточечном контакте ток проходит через несколько контактных переходов, соединенных параллельно. Поэтому его переходное сопротивление при неизменном нажатии меньше, чем у одноточечного контакта. Однако нажатие в каждой контактной площадке уменьшается. С увеличением номинального тока надо увеличивать внешнюю поверхность контакта, т. к. с увеличением тока растут потери и для их рассеяния требуется большая поверхность.
УСТНО: Сопротивление R ст зависит и от обработки поверхности. При шлифовке поверхность выступов более пологая с большей площадью. Смятие таких выступов возможно только при больших силах нажатия. Поэтому сопротивление шлифованных контактов выше, чем контактов с более грубой обработкой. Шлифовка поверхностей не уменьшает, а наоборот, увеличивает переходное сопротивление по сравнению с обработкой напильником. При шлифовке бугорки на поверхности становятся более пологими и смятие их затруднено.
Переходное сопротивление контактов обусловлено не только явлением стягивания линий тока. Контактирующие поверхности покрыты адсорбированными молекулами газа, в котором располагались контакты до их замыкания. Очень часто молекулы газа вступают в химическую реакцию с материалом контактов, в результате чего на их поверхности могут возникнуть плёнки с высоким удельным сопротивлением ( до 10 4). Таким образом, результирующее переходное сопротивление контактов R конт может быть представлено как сумма сопротивления Rст и сопротивления пленок Rпл:
Rконт = Rст + Rпл
При радиусе площадки а а≥10–3 см влиянием пленок можно пренебречь. При а=10~4 см сопротивление пленок в 10 раз может превышать сопротивление Rст . Поэтому пленки особенно опасны для контактов на малые токи. 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 ...)
В сильноточных контактах пленка разрушается либо благодаря большим нажатиям, либо за счет проскальзывания одного контакта относительно другого.
В процессе работы переходное сопротивление контактов не остаётся 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 напряжений и температуры происходит электрический пробой плёнки, после чего сопротивление контакта падает. Это явление называется фриттингом.
Для защиты контактов от воздействия окружаю среды они могут быть размещены в герметичном баллоне с инертным газом. Эти контакты получили название герконов.
При прохождении тока через область стягивания линий контакт нагревается. Наибольшую температуру имеет площадка касания. Если температура продолжает расти, то площадка касания может размягчится или даже расплавится. Температура контакта не должна достигать температуры размягчения материала.
ПИСАТЬ: Зависимость переходного сопротивления
1)от контактного нажатия:
1:С ростом температуры переходное сопротивление в начале растет (участок 1),
2:затем при некоторой температуре -200, 300 происходит резкое падение механических свойств материала при том же нажатии увеличивается площадка контактирования. Переходное сопротивление резко падает( участок2).
3: В дальнейшем оно снова возрастает (участок3)
4: и при температуре плавления материала контакты свариваются. Переходное сопротивление резко падает (участок 4.)
2)от состояния контактной поверхности.
Шлифовка поверхностей не уменьшает, а наоборот увеличивает переходное сопротивление по сравнению с обработкой напильником. При шлифовке бугорки на поверхности становятся более пологими и смятие их затрудняется.
3) от свойств материала контакта.
Переходное сопротивление очень чувствительно к окислению поверхности в виду того, что окислы многих металлов являются плохими проводниками. У медных открытых контактов вследствие их окисления с течением времени переходное сопротивление может возрастать в1000 раз.
В процессе длительного пребывания под током на поверхности замкнутых контактов так же возникают окисные плохо проводящие ток пленки.
Они проникают к площадкам контактирования и, увеличивая тем самым переходное сопротивление, могут вывести контакт из строя.
Окислы серебра имеют эл. проводимость близкую к проводимости чистого серебра . При повышенных температурах окислы серебра разрушаются, поэтому переходное сопротивление контактов из серебра, а так же из серебро содержащих материалов не изменяется с течением времени.
С увеличением площади рабочей поверхности контакта детали растет число точек соприкосновения, а от этого увеличивается значение показателя степени n . Однако беспредельное увеличение условной площади контактирования не целесообразно. Так как n , быстро достигает значения 1, больше 1 n не бывает.
Переходное сопротивление контакта мало зависит от размера условной площади контактирования. Все же с увеличением номинального тока надо увеличивать внешнюю поверхность контакта, так как с увеличением тока растут потери и поэтому требуется большая поверхность.
Температура площадки контактирования. При прохождении тока в площадке контактирования из-за наличия переходного сопротивления будет выделяться энергия. Так как эта энергия много больше энергии выделяемой в материале контакта, а теплоотдача в окружающую среду осуществляется с поверхности контакта, то температура площади контактирования будет выше средней температуры контакта.