Elektrisko kontaktu nodilums

Darbības laikā pārslēgšanas kontakti bieži tiek ieslēgti un izslēgti. Tas noved pie nodiluma. Kontaktu nodilums ir pieļaujams, lai tas neizraisītu ierīces darbības traucējumus līdz kalpošanas laika beigām.

Kontaktu nodilums ir kontaktu darba virsmas iznīcināšana, mainot to formu, izmēru, svaru un samazinot iegremdēšanu.

Elektrisko kontaktu nodilumu, kas rodas mehānisku faktoru ietekmē, sauc par mehānisko nodilumu... Atdalītāju kontakti ir pakļauti mehāniskam nodilumam — ierīcēm, kas atver elektrisko ķēdi bez slodzes. Nodilums izpaužas kā gala kontaktu saspiešana un saplacināšana un griezto kontaktvirsmu nodilums.

Lai samazinātu mehānisko nodilumu, kustīgie vai fiksētie kontakti ir nodrošināti ar atsperi, kas ierīces izslēgtā stāvoklī nospiež kontaktu līdz tā atdurei, novēršot kontakta vibrāciju iespējamību.Ieslēgtā stāvoklī kontakts, kuram ir atspere, attālinās no pieturas, un atspere piespiež kontaktus vienu pret otru, nodrošinot kontakta spiedienu.

Visintensīvākais nodilums notiek elektrisko faktoru ietekmē, strāvas slodzes klātbūtnē. Šo nodilumu sauc par elektrisko nodilumu vai elektrisko eroziju.

Visizplatītākais elektrisko kontaktu nodiluma mērs ir kontakta materiāla tilpuma vai svara zudums.

Kontakti, kas paredzēti elektrisko ķēžu pārslēgšanai zem slodzes, ir pakļauti mehāniskam un elektriskam nodilumam. Turklāt kontakti nodilst, jo uz to virsmas veidojas dažādu ķīmisko savienojumu plēves no saskares materiāla ar vidi, ko sauc par ķīmisko nodilumu vai koroziju.

Kad elektriskā ķēde tiek komutēta ar elektrisko slodzi, uz kontaktiem rodas elektriskā izlāde, kas var pārvērsties par spēcīgu elektriskā loka.

Nodiluma procesa slēgšana

Kad kontakti to aizvēršanas procesā saskaras, atsperes kontakts elastīgo spēku ietekmē tiek izmests atpakaļ. Var būt vairāki kontaktu noraidījumi, t.i., tiek novērota kontakta vibrācija ar slāpētu amplitūdu. Vibrāciju amplitūda samazinās ar katru nākamo triecienu. Samazinās arī noraidīšanas laiks.

Kontaktu vibrācija, kad ierīce ir ieslēgta: x1, x2 — noraidījumu amplitūda; t1, T2, T3 — laika izniekošana

Kad kontakti tiek izstumti, veidojas īss loks, izkausējot kontaktpunktus un iztvaicējot metālu. Šajā gadījumā kontakta zonā tiek radīts paaugstināts metāla tvaiku spiediens un kontakts "uzkaras" šo tvaiku plūsmā.Kontakta aizvēršanas laiks tiek palielināts.

Elektrisko kontaktu nodilums, kad tie ir ieslēgti, ir atkarīgs no sākotnējās depresijas kontaktu saskares brīdī, atsperes stinguma, kas rada kontakta spiedienu, un no kontaktu materiālu fizikālajām īpašībām.

Sākotnējais kontaktu spiediens to saskares brīdī — tas ir spēks, kas neitralizē kontaktu noraidīšanu, kad tie saduras. Jo lielāks šis spēks, jo mazāka būs noraidīšanas amplitūda un laiks, jo mazāka būs kontaktu vibrācija un to nodilums. Palielinoties atsperes stingrumam, kontaktu atgrūšana samazinās un kontaktu nodilums samazinās.

Jo augstāka ir kontakta materiāla kušanas temperatūra, jo mazāks ir kontakta nodilums. Jo lielāka ir strāva ieslēgtajā ķēdē, jo lielāks ir kontaktu nodilums.

Atvērts nodiluma process

Kontaktu atvēršanas brīdī kontaktspiediens tiek samazināts līdz nullei. Šajā gadījumā palielinās kontakta pretestība un palielinās strāvas blīvums pēdējā saskares punktā. Saskares punkts izkūst, un starp atšķirīgajiem kontaktiem veidojas izkausēta metāla sašaurinājums (tilts), kas pēc tam saplīst. Starp kontaktiem var rasties dzirkstele vai loks.

Augstas temperatūras ietekmē izgrūšanas laikā daļa kontakta šauruma metāla iztvaiko, daļa tiek izmesta no kontakta spraugas šļakatu veidā, bet daļa tiek pārnesta no viena kontakta uz otru. Uz kontaktiem tiek novērotas erozijas parādības - krāteru parādīšanās uz tiem vai metāla pielipšana.Kontaktu nodilums ir atkarīgs no strāvas veida un lieluma, loka degšanas ilguma un kontaktu materiāla.

Ar līdzstrāvu materiāla pārnešana no viena kontakta uz otru notiek intensīvāk nekā ar maiņstrāvu, jo strāvas virziens ķēdē nemainās.

Pie zemām strāvām kontaktu eroziju izraisa kontakta šauruma iznīcināšana nevis vidū, bet tuvāk vienam no elektrodiem. Biežāk kontakta šauruma pārtraukums tiek novērots pie anoda - pozitīvā elektroda.

Tiek novērota metāla pārnešana uz elektrodu, kas atrodas tālāk no kušanas punkta, parasti katoda. Pārnestais metāls sacietē uz katoda asu izvirzījumu veidā, kas pasliktina kontakta apstākļus un samazina atstarpi starp kontaktiem atvērtā stāvoklī. Erozijas apjoms ir proporcionāls elektrības daudzumam, kas izvadīts caur kontaktiem dzirksteles izlādes laikā. Jo lielāka strāva un loka degšanas laiks, jo lielāka ir kontaktu erozija.

Pie lielām strāvām rūpnieciskajos elektriskajos tīklos starp atvērtiem kontaktiem bieži rodas loka griešana. Loka kontaktu nodilums ir atkarīgs no daudziem faktoriem. Starp tiem var atriebt šādus faktorus: tīkla spriegumu, strāvas veidu un lielumu, magnētiskā lauka stiprumu, ķēdes induktivitāti, kontaktu materiālu fizikālās īpašības, cikla pārslēgšanas frekvenci, kontakta kontakta raksturu, kontakta atvēršanas ātrumu.

Elektriskā loka starp kontaktiem aizdegas pie noteiktas sprieguma vērtības.Loka dzēšanas ierīču klātbūtnē, kas izraisa loka kustību, loks sajauksies no kontaktiem, kad parādās starpkontaktu sprauga 1-2 mm, kas nav saistīta ar sprieguma lielumu. Tāpēc kontaktu nodilums praktiski nav atkarīgs no sprieguma. Minimālās sprieguma vērtības, pie kurām rodas elektriskā loka vairākiem metāliem, ko izmanto kā kontaktus, ir norādītas tabulā. 1.

1. tabula. Minimālais loka spriegums un strāva atlasītajiem metāliem

Ķēdes parametri Kontakta materiāls Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimālā strāva, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimālais spriegums, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Palielinoties pārrāvuma strāvai, palielinās kontaktu nodilums. Šī atkarība ir tuvu lineārai. Tajā pašā laikā strāvas izmaiņas izraisa ārējā magnētiskā lauka izmaiņas, kas ietekmē kontakta nodiluma raksturu. Kontaktu nodilums ir intensīvāks pie līdzstrāvas, kas saistīts ar loka dzēšanas aizkavēšanos. Ar līdzstrāvu kontakti nodilst nevienmērīgi.

Loka kustība loka dzēšanas ierīcēs notiek magnētiskajā laukā, ko rada strāvu nesošais vads. Palielinoties magnētiskā lauka stiprumam, palielinās loka atskaites punktu kustības ātrums. Tajā pašā laikā kontakti mazāk uzsilst un kūst, un samazinās nodilums. Tomēr, ja starp atvērtajiem kontaktiem rodas izkausēta metāla šaurums, magnētiskā lauka stipruma palielināšanās palielina elektrodinamiskos spēkus, kuriem ir tendence izmest izkausēto metālu no kontakta spraugas.Tas palielina kontaktu nodilumu.

Kontaktu nodilumu ietekmē ķēdes induktivitāte, jo tā ir saistīta ar ķēdes laika konstanti un strāvas maiņas ātrumu. Pastāvīgas strāvas ķēdē, palielinot induktivitāti, var samazināties nodilums, kad kontakti ir aizvērti, jo strāva pieaug lēnāk un nesasniedz maksimālo vērtību, kad kontakti nokrīt.

Maiņstrāvas ķēdē, palielinot induktivitāti, var palielināties un samazināties īssavienojuma nodilums. Tas ir atkarīgs no tā, kad kontakti tiek izmesti. Kad kontakti atveras, ķēdes induktivitāte ietekmē nodilumu, ja tā ietekmē strāvu un loka dzēšanas laiku.

Intensīvāks nodilums tiek novērots kontaktiem, kas izgatavoti no tīriem kontaktmateriāliem (varš, sudrabs), un ievērojami samazinās kontaktiem, kas izgatavoti no sakausējumiem ar ugunsizturīgām sastāvdaļām (varš – volframs, sudrabs – volframs).

Sudrabam ir salīdzinoši augsta nodilumizturība pie strāvām līdz 63 A, pie 100 A un lielākas strāvas nodilumizturība samazinās, un pie 10 kA strāvas tas kļūst par vienu no vismazāk nodilumizturīgajiem materiāliem.

Kontaktu nodilums palielinās, palielinoties pārslēgšanas biežumam. Jo biežāk ierīce tiek ieslēgta, jo vairāk kontakti uzsilst un samazinās to izturība pret eroziju. Palielinot kontaktu atvēršanas ātrumu, tiks saīsināts loka izslēgšanas laiks un samazināsies loka nodilums uz kontaktiem.

Elektrisko kontaktu parametri (bojājums, risinājums, spiediens) un kontakta raksturs (punktveida vai plakanais kontakts, deformēts kontakts) ietekmē gan mehānisko, gan elektrisko nodilumu.Piemēram, palielinoties kontakta risinājumam, palielinās to nodilums, jo palielinās siltumenerģijas izdalīšanās loka cilindrā.

Nolietoti elektriskie kontakti var izraisīt sliktu kontaktu un kontaktu savienojumu zudumu. Tas var izraisīt priekšlaicīgu komutācijas ierīces atteici. Kontaktu nodilumu ietekmē to noraidīšana elektrodinamisko spēku ietekmē.

Šterbakovs E.F.