Uzura contactelor electrice

În timpul funcționării, contactele de comutare sunt frecvent pornite și oprite. Acest lucru duce la uzură. Uzura contactelor este permisă astfel încât să nu conducă la o defecțiune a dispozitivului până la sfârșitul duratei de viață.

Uzura contactelor este distrugerea suprafeței de lucru a contactelor cu modificarea formei, dimensiunii, greutății și reducerea imersiei.

Uzura contactelor electrice, care are loc sub influența factorilor mecanici, se numește uzură mecanică... Contactele deconectatoarelor sunt expuse uzurii mecanice — dispozitive care deschid circuitul electric fără sarcină. Uzura se manifestă sub formă de strivire și aplatizare a contactelor de capăt și uzură a suprafețelor de contact tăiate.

Pentru reducerea uzurii mecanice, contactele mobile sau fixe sunt prevazute cu un arc care apasa contactul pana la oprire in pozitia oprita a dispozitivului, eliminand posibilitatea vibratiilor de contact.În poziția de pornire, contactul, care are un arc, se îndepărtează de opritor, iar arcul apasă contactele unul împotriva celuilalt, oferind presiune de contact.

Cea mai intensă uzură are loc sub influența factorilor electrici, în prezența unei sarcini de curent. Această uzură se numește uzură electrică sau eroziune electrică.

Cea mai comună măsură a uzurii contactului electric este pierderea volumetrică sau în greutate a materialului de contact.

Contactele proiectate pentru comutarea circuitelor electrice sub sarcină sunt supuse uzurii mecanice și electrice. În plus, contactele se uzează datorită formării de pelicule pe suprafața lor din diverși compuși chimici din materialul contactelor cu mediul, ceea ce se numește uzură chimică sau coroziune.

Când un circuit electric este comutat cu o sarcină electrică, pe contacte are loc o descărcare electrică, care se poate transforma într-una puternică. arc electric.

Închiderea procesului de uzură

Când contactele se ating în procesul de închidere a acestora, contactul cu arc este aruncat înapoi sub influența forțelor elastice. Pot exista mai multe respingeri de contact, adică se observă vibrații de contact cu amplitudine amortizată. Amplitudinea vibrațiilor scade cu fiecare impact ulterior. Timpul de respingere este de asemenea redus.

Vibrația contactelor când dispozitivul este pornit: x1, x2 — amplitudinea respingerilor; t1, T2, T3 — pierdere de timp

Când contactele sunt ejectate, se formează un arc scurt, topind punctele de contact și vaporizând metalul. În acest caz, în zona de contact se creează o presiune crescută a vaporilor metalici, iar contactul „atârnă” în fluxul acestor vapori.Timpul de închidere a contactului este crescut.

Uzura contactelor electrice la pornire depinde de depresiunea initiala in momentul contactului, de rigiditatea arcului care creeaza presiunea de contact si de proprietatile fizice ale materialelor de contact.

Împingerea inițială a contactelor în momentul contactului lor - aceasta este forța care contracarează respingerea contactelor atunci când acestea se ciocnesc. Cu cât această forță este mai mare, cu atât amplitudinea și timpul de respingere vor fi mai mici, cu atât vibrația contactelor și uzura acestora vor fi mai mici. Pe măsură ce crește rigiditatea arcului, respingerea contactului scade și uzura contactului scade.

Cu cât punctul de topire al materialului de contact este mai mare, cu atât uzura de contact este mai mică. Cu cât este mai mare curentul în circuitul comutat, cu atât mai mare este uzura contactelor.

Proces de uzură deschis

În momentul deschiderii contactelor, presiunea de contact este redusă la zero. În acest caz, rezistența de contact crește și densitatea de curent în ultimul punct de contact crește. Punctul de contact se topește și între contactele divergente se formează un istm (punte) de metal topit, care apoi se rupe. Între contacte poate apărea o scânteie sau un arc.

Sub influența temperaturii ridicate în timpul ejecției, o parte din metalul istmului de contact este vaporizată, o parte este ejectată din spațiul de contact sub formă de stropi, iar o parte este transferată de la un contact la altul. Pe contacte se observă fenomene de eroziune — apariția craterelor pe ele sau lipirea metalului.Uzura contactelor depinde de tipul și magnitudinea curentului, de durata arderii arcului și de materialul contactelor.

În cazul curentului continuu, transferul de material de la un contact la altul are loc mai intens decât în ​​cazul curentului alternativ, deoarece direcția curentului în circuit nu se modifică.

La curenți scăzuti, eroziunea contactelor este cauzată de distrugerea istmului de contact nu în mijloc, ci mai aproape de unul dintre electrozi. Mai des, întreruperea istmului de contact se observă la anod - electrodul pozitiv.

Se observă un transfer de metal către electrod mai departe de punctul de topire, de obicei catod. Metalul transferat se solidifică pe catod sub formă de proeminențe ascuțite care înrăutățesc condițiile de contact și reduc decalajul dintre contacte în stare deschisă. Cantitatea de eroziune este proporțională cu cantitatea de electricitate trecută prin contacte în timpul descărcării scânteii. Cu cât este mai mare curentul și timpul de ardere al arcului, cu atât mai mare este eroziunea contactelor.

La curenți mari în rețelele electrice industriale, arcul electric apare adesea între contactele deschise. Uzura prin contactul arcului depinde de mulți factori. Printre aceștia, următorii factori pot fi răzbunați: tensiunea rețelei, tipul și mărimea curentului, intensitatea câmpului magnetic, inductanța circuitului, proprietățile fizice ale materialelor de contact, frecvența de comutare a ciclului, natura contactului, viteza de deschidere a contactului.

Arcul electric dintre contacte se aprinde la o anumită valoare a tensiunii.În prezența dispozitivelor de stingere a arcului care provoacă mișcarea arcului, arcul se va amesteca din contacte atunci când apare un spațiu între contacte de 1 - 2 mm, care nu este legat de mărimea tensiunii. Prin urmare, uzura contactului este practic independentă de tensiune. Valorile minime ale tensiunii la care are loc un arc electric pentru un număr de metale utilizate ca contacte sunt date într-un tabel. 1.

Tabelul 1. Tensiunea și curentul minim de arc pentru metalele selectate

Parametri circuit Material contact Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Curent minim, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Tensiune minimă, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Uzura contactului crește pe măsură ce crește curentul de rupere. Această dependență este aproape liniară. În același timp, modificarea curentului duce la o modificare a câmpului magnetic extern, care afectează natura uzurii contactului. Uzura contactului este mai intensă la curent continuu, ceea ce este legat de întârzierea stingerii arcului. Cu curent continuu, contactele se uzează neuniform.

Mișcarea arcului în dispozitivele de stingere a arcului are loc într-un câmp magnetic creat de un fir purtător de curent. Pe măsură ce puterea câmpului magnetic crește, viteza de mișcare a punctelor de referință ale arcului crește. În același timp, contactele se încălzesc mai puțin și se topesc, iar uzura este redusă. Cu toate acestea, atunci când apare un istm de metal topit între contactele deschise, creșterea intensității câmpului magnetic crește forțele electrodinamice care tind să ejecteze metalul topit din spațiul de contact.Acest lucru duce la o uzură crescută a contactelor.

Uzura contactului este afectată de inductanța circuitului, deoarece este legată de constanta de timp a circuitului și de rata de schimbare a curentului. Într-un circuit de curent constant, creșterea inductanței poate reduce uzura atunci când contactele sunt închise, deoarece curentul crește mai lent și nu atinge valoarea maximă atunci când contactele scad.

Într-un circuit de curent alternativ, creșterea inductanței poate crește și reduce uzura la scurtcircuit. Depinde de momentul în care contactele sunt aruncate. Când contactele se deschid, inductanța circuitului afectează uzura dacă afectează curentul și timpul de stingere a arcului.

O uzură mai intensă se observă la contactele din materiale de contact pure (cupru, argint) și scăderi semnificative la contactele din aliaje cu componente refractare (cupru — wolfram, argint — wolfram).

Argintul are rezistență la uzură relativ mare la curenți de până la 63 A, la curenți de 100 A și mai mari, rezistența la uzură scade, iar la curenți de 10 kA devine unul dintre cele mai puțin rezistente la uzură.

Uzura contactelor crește odată cu creșterea frecvenței de comutare. Cu cât dispozitivul este pornit mai des, cu atât contactele se încălzesc și rezistența lor la eroziune scade. Creșterea vitezei de deschidere a contactului va scurta timpul de arc și va reduce uzura arcului de contact.

Parametrii contactelor electrice (defecțiune, soluție, presiune) și natura contactului (contact punctual sau plan, contact distorsionat) afectează atât uzura mecanică, cât și uzura electrică.De exemplu, pe măsură ce soluția de contact crește, uzura lor crește, pe măsură ce eliberarea energiei termice în cilindrul arcului crește.

Contactele electrice uzate pot duce la un contact slab și la pierderea conexiunilor de contact. Acest lucru poate cauza defectarea prematură a dispozitivului de comutare. Uzura contactului este afectată de respingerea lor sub influența forțelor electrodinamice.

Shterbakov E.F.