Размыкание контактов

При размыкании контакта уменьшается площадь соприкоснове­ния от S₀ до нуля и увеличивается переходное сопротивление от R ₀ до ∞. Пусть контакт коммутирует индуктивную нагрузку (реле) (рис. 3.5, а), где L, R - индуктивное и активное сопротивления обмотки реле.

Для момента размыкания цепи уравнение баланса напряжений:

(3.1)

или

, (3.2)

где u _к - напряжение на контакте.

При t = 0 (процесс размыкания еще не начался) i (t) = I ₀ = E/R + R ₀ и u _к(t) = Е - I ₀^. R = I ₀^. R ₀ (рис. 3.5, б). При этом , так как i = I ₀ = const. С началом размыкания (t >0) маг­нитная энергия, накопленная в индуктивности, поддерживает убы­вающий ток в цепи: , . В момент полного размыка­ния контакта t = Т скорость убывания тока до нуля максимальна. Поэтому , и _к = max [выражение (3.2)], и на контакте воз­никает перенапряжение. Например, при размыкании цепи реле НМШ с напряжением питания Е = 24 В на контакте возникает "скачок" напряжения с амплитудой 300 В и выше. Под действием перенапряжения на контакте может возникнуть дуга, которая при­водит к интенсивному разрушению контактных поверхностей.

Условия устойчивого наличия дуги задаются вольт-амперной характеристикой и _д(і _д) (рис. 3.6), которую для данного контакта строят экспериментально или рассчитывают. Например, точка А соответствует ситуации, когда для горения дуги необходимы напря­жение на контактах и ток дуги не меньше и _д1и і _д1, задаваемых координатами точки А. Кривая и _д(і _д) асимптотически приближает­ся к некоторым значениям U _minи І _min, необходимым для поддержа­ния стационарного дугового процесса. Эти значения зависят от ма­териала контактов и среды. Например, для серебряных контактов в воздухе U _min = 12 В, І _min = 0,3 0,4 А, а для контактов из вольф­рама в воздухе U _min = 15 7,5 В, І _min = 1,0 1,4 А.

Предположим, что имеется дуга. Тогда уравнение (3.1) имеет вид:

. (3.3)

Прямая линия (см. рис. 3.6) соответствует функции Е — i _д^. R ( tg a = R). Разность ординат прямой и кривой и _д определяет напряжение ,знак которого указан на рис. 3.6. Пусть в данный момент времени ток дуги равен і _д1. Тогда ЭДС источника Е расхо­дуется на падение напряжения на резисторе і _д1 ^.R и напряжение дуги и _д1,но остается еще избыток напряжения > 0, поддерживающий горение дуги. Поскольку > 0, ток дуги возрастает (дуга "разгорается") и достигает значения і _д2. При этом Е = і _д2^.R + и _д2, и i _д = const. Точка 2 соответствует режиму устойчивого горения дуги, когда значение тока колеблется около значения i _д2. Пусть ток возрос до значения i _дз. Тогда Е < i _дз^. R + u _дз, <0, и для горения дуги напряжение на контактах (отрезок ВС) недоста­точно. Ток дуги опять уменьшается до значения i _д2.

Рис.3.6. Схема самопогасания дуги

Таким образом, условие гашения дуги состоит в том, чтобы вольт-амперная характеристика дуги и нагрузочная прямая не пе­ресекались, или в том, чтобы для всех значений тока выполнялось неравенство:

<0. (3.4)

Условие (3.4) можно выполнить перемещением кривой и _д(і _д) вверх, для чего следует увеличить межконтактный промежуток, или перемещением прямой Е - i _д^. R вниз. Для этого следует уменьшить напряжение Е, и прямая переместится вниз параллельно первона­чальному положению, или увеличить сопротивление R и, следова­тельно, увеличить угол α.

По условию (3.4) выбирают режим работы контакта. Для этого строят предельную вольт-амперную характеристику контакта (рис.3.7). К кривой и _д(і _д) проводят касательные в нескольких точках. Каж­дая касательная определяет предельный случай, когда дуга еще не загорается (прямая и кривая не пересекаются). Пересечение касательной с осями задают координаты точки на предельной вольт-ам­перной характеристике 1, т. е. задают напряжение и ток в цепи, размыкаемой контактом, при которых еще происходит самопогаса­ние дуги. Рабочую характеристику 2 выбирают с уменьшением этих предельных значений.

Дата добавления: 2015-09-02