Режимы работы контактов.

Существуют три режима работы контактов: включение, отключение, включенное состояние.

1. Включение цепи. Имеют место следующие процессы:

а) вибрация контактов;

б) образование разряда и, как результат, эрозия контактов.

а) Природа вибрации поясняется рис. 10.

Рис. 10

При включении под действием включающего электромагнита подвижный контакт П двигается с ускорением к неподвижному Н. В момент удара происходит деформация смятия контактов и отброс подвижного контакта назад. Энергия отброса тратится на натяг контактной пружины, затем происходит следующий удар и новый отброс. Вибрация вредна тем, что при отбросах имеет место образование коротких дуг, ведущих к оплавлению и распылению контактов. При большом числе циклов возможен быстрый износ.

При включении на существующее К.З. возникают электродинамические силы отброса, усиливающие вибрацию. При прохождении тока через площадки касания происходит искривление линий тока и появляются составляющие Э.Д.У., образующие силы отброса F₁.

Рис. 11.

Основным способом борьбы с вибрацией является предварительный натяг контактной пружины. Однако в аппаратах на большие Т.К.З. этот способ не применим, т.к. контактные пружины должны развивать усилия в тысячи Н. Поэтому в в/в аппаратах применяют розеточные контакты. Усиливает вибрацию также момент инерции. Поэтому контакты должны быть легкими.

б) При приближении контактов возрастает напряженность электрического поля и затем происходит пробой промежутка без дуги, т.к. контакты вскоре замыкаются. Возникающие при пробое электроны бомбардируют анод и вызывают его износ. Испарение металла называют эрозией. Эрозия невелика, но может приводить к спеканию контактов. В в/в аппаратах дуга горит относительно долго, при включении на существующее К.З. возможно сваривание контактов. Поэтому применяется несколько разрывов последовательных, что дает возможность снизить время пробоя до 0,005 сек., что является безопасным для масляных выключателей.

2. Проведение тока во включенном состоянии.

а) Проходит длительный номинальный ток. Для надежной работы контактов должно выполняться условие

[35]

Где U_p – напряжение размягчения материала

Табл. 4

Материал	Θp°C	Up, B	Θпл°C	Uпл В
Медь Железо Алюм Серебро		0,12 0,21 0,1 0,09		0,43 0,6 0,3 0,35

Расчет контактов заключается в следующем: по заданному I_н и U_к.доп.определяется R_п.Затем по формуле [33] определяется необходимое контактное нажатие F_K.

б) При протекании Т.К.З. из-за малой постоянной нагрева температура контактной площадки поднимается мгновенно и может достигнуть плавления. Величина тока К.З., при котором начинается сваривание, определяется так: в зависимости от нажатия

[36]

где I_уд – амплитуда ударного тока, А;

F_k – сила нажатия, контактов, Н;

– коэффициент сваривания , для щеточных медных контактов k = 1000; для пальцевых k = 1300, для розеточных k = 1900.

На практике сваривание при К.З. происходит не от подъема температуры (поскольку К.З. быстро отключается), а от дуги, которая появляется из-за отрыва контактов электродинамическоми силами, если они окажутся больше сил нажатия F_k. Формула [36] как раз это и учитывает.

Как направлены силы поясняют следующие рисунки:

а)

б) в)

F_k – сила нажатия контакта

F₁ – сила отброса контактов за счет стягивания тока

F₂ – Э.Д.С. от вертикальных стержней.

Как видно, наиболее благоприятные условия нажатия на рис. (в)

В болтовом шинном соединении при К.З. проводники нагреваются до

200 – 300 °С, а болты стальные, практически не проводящие тока, почти не нагреваются. Шины нагреваясь растягивают болты. После остывания нажатие уменьшается, R_П увеличивается, нагрев затем растет, контакт разрушается. Поэтому должены ставиться соответствующие пружинящие шайбы.

3. Отключение цепи.

В процессе отключения сила нажатия F_k уменьшается до нуля, R_П растет до бесконечности, растет температура точек касания до плавления и возникает мостик из жидкого металла. При движении мостик переходит в дугу при большом токе, или в искру при малом тоже (тлеющий разряд). Для существования дуги между медными и серебряными контактами нужно, чтобы напряжение было более 12 В, ток свыше 0,4 А. При меньшем токе, но при напряжении 270 В проскакивает искра.

Износ контактов при дуге связанный с окислением и образованиеем пленок окислов называется коррозией.

Перенос материала при постоянном токе – называется эрозией.

Основными средствами борьбы с эрозией в аппаратах до 600 А являются:

- сокращение времени горения дуги с помощью дугогасительных средств;

- устранение вибрации при включении;

- применение дугостойких материалов.

В цепях с малыми токами до нескольких А, применяются схемные методы уменьшения эрозии: шунтирование реактивной нагрузки активным сопротивлением или диодом, шунтирование самого контакта резистором или конденсатором.

Дата добавления: 2015-07-12