Slid på elektriske kontakter

Under driften tændes og slukkes koblingskontakterne ofte. Dette fører til slitage. Slid på kontakterne er tilladt, så det ikke fører til en funktionsfejl i enheden før udløbet af levetiden.

Kontaktslid er ødelæggelsen af ​​kontakternes arbejdsflade med en ændring i deres form, størrelse, vægt og reduktion i nedsænkning.

Slid på elektriske kontakter, som opstår under påvirkning af mekaniske faktorer, kaldes mekanisk slid... Kontakterne på adskillere er udsat for mekanisk slid - enheder, der åbner det elektriske kredsløb uden belastning. Slid kommer til udtryk i form af knusning og udfladning af endekontakterne og slid på de afskårne kontaktflader.

For at reducere mekanisk slitage er bevægelige eller faste kontakter forsynet med en fjeder, der presser kontakten til stop i enhedens slukkede position, hvilket eliminerer muligheden for kontaktvibrationer.I tændt position bevæger kontakten, som har en fjeder, sig væk fra stoppet, og fjederen presser kontakterne mod hinanden, hvilket giver kontakttryk.

Det mest intensive slid opstår under påvirkning af elektriske faktorer i nærvær af en strømbelastning. Dette slid kaldes elektrisk slid eller elektrisk erosion.

Det mest almindelige mål for elektrisk kontaktslid er volumetrisk eller vægttab af kontaktmaterialet.

Kontakter designet til at skifte elektriske kredsløb under belastning er udsat for mekanisk og elektrisk slitage. Derudover slides kontakterne på grund af dannelsen af ​​film på deres overflade af forskellige kemiske forbindelser fra materialet af kontakterne med miljøet, hvilket kaldes kemisk slid eller korrosion.

Når et elektrisk kredsløb kommuteres med en elektrisk belastning, sker der en elektrisk udladning på kontakterne, som kan blive til en kraftig en elektrisk lysbue.

Afslutning af slidprocessen

Når kontakterne berører i færd med at lukke dem, kastes fjederkontakten tilbage under påvirkning af elastiske kræfter. Der kan være flere kontaktafvisninger, det vil sige, at der observeres kontaktvibrationer med dæmpet amplitude. Amplituden af ​​vibrationerne falder med hvert efterfølgende stød. Afvisningstiden reduceres også.

Vibration af kontakterne, når enheden er tændt: x1, x2 — amplitude af afvisninger; t1, T2, T3 - spild af tid

Når kontakterne skydes ud, dannes en kort bue, der smelter kontaktpunkterne og fordamper metallet. I dette tilfælde skabes et øget tryk af metaldampe i kontaktzonen, og kontakten "hænger" i strømmen af ​​disse dampe.Tiden til at lukke kontakten øges.

Slidet på de elektriske kontakter, når de er tændt, afhænger af den indledende nedtrykning i kontaktøjeblikket, stivheden af ​​fjederen, der skaber kontakttrykket, og af kontaktmaterialernes fysiske egenskaber.

Indledende tryk på kontakterne på tidspunktet for deres kontakt - dette er den kraft, der modvirker afvisning af kontakter, når de kolliderer. Jo større denne kraft er, jo mindre vil amplituden og tidspunktet for afvisningen være, jo mindre vil vibrationen af ​​kontakterne og deres slid være. Efterhånden som fjederstivheden øges, falder kontaktafvisningen, og kontaktslitage falder.

Jo højere smeltepunktet for kontaktmaterialet er, jo lavere er kontaktslid. Jo højere strømmen er i det koblede kredsløb, jo større slid på kontakterne.

Åben slidproces

I det øjeblik, kontakterne åbnes, reduceres kontakttrykket til nul. I dette tilfælde øges kontaktmodstanden, og strømtætheden ved det sidste kontaktpunkt øges. Kontaktpunktet smelter, og der dannes en landtange (bro) af smeltet metal mellem de divergerende kontakter, som derefter knækker. Der kan opstå en gnist eller lysbue mellem kontakterne.

Under påvirkning af høj temperatur under udstødning fordampes en del af metallet i kontakttangen, en del udstødes fra kontaktgabet i form af stænk, og en del overføres fra en kontakt til en anden. Erosionsfænomener observeres på kontakterne - udseendet af kratere på dem eller klæbning af metal.Slid på kontakterne afhænger af strømmens type og størrelse, varigheden af ​​lysbuebrændingen og kontakternes materiale.

Med jævnstrøm sker overførslen af ​​materiale fra en kontakt til en anden mere intensivt end med vekselstrøm, da retningen af ​​strømmen i kredsløbet ikke ændres.

Ved lave strømme er erosion af kontakterne forårsaget af ødelæggelsen af ​​kontakttangen ikke i midten, men tættere på en af ​​elektroderne. Oftere observeres afbrydelsen af ​​kontaktisthmus ved anoden - den positive elektrode.

En overførsel af metal til elektroden længere væk fra smeltepunktet, sædvanligvis katoden, observeres. Det overførte metal størkner på katoden i form af skarpe fremspring, der forværrer kontaktforholdene og reducerer afstanden mellem kontakterne i åben tilstand. Mængden af ​​erosion er proportional med mængden af ​​elektricitet, der passerer gennem kontakterne under gnistudladningen. Jo større strøm og brændtid lysbuen har, jo større erosion af kontakterne.

Ved høje strømme i industrielle elektriske netværk opstår der ofte lysbuer mellem åbne kontakter. Lysbuekontaktslid afhænger af mange faktorer. Blandt dem kan følgende faktorer hævnes: netspænding, strømtype og -størrelse, magnetisk feltstyrke, kredsløbsinduktans, fysiske egenskaber af kontaktmaterialer, cyklusskiftefrekvens, kontaktkontaktens art, kontaktåbningshastighed.

Den elektriske lysbue mellem kontakterne antændes ved en bestemt spændingsværdi.Ved tilstedeværelse af lysbueslukningsanordninger, der forårsager bevægelsen af ​​lysbuen, vil lysbuen blandes fra kontakterne, når der opstår et mellemkontakt mellem 1 - 2 mm, hvilket ikke er relateret til spændingens størrelse. Derfor er kontaktslid praktisk talt uafhængig af spænding. Minimumsværdierne for spænding, ved hvilken en elektrisk lysbue opstår for et antal metaller, der bruges som kontakter, er angivet i en tabel. 1.

Tabel 1. Minimum lysbuespænding og strøm for udvalgte metaller

Kreds parametre Kontaktmateriale Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimum strøm, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimum spænding, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Kontaktslid stiger, efterhånden som brudstrømmen stiger. Denne afhængighed er tæt på lineær. Samtidig fører ændringen i strøm til en ændring i det eksterne magnetfelt, hvilket påvirker arten af ​​kontaktslid. Kontaktslid er mere intenst ved jævnstrøm, hvilket er relateret til forsinkelsen i slukning af lysbuen. Ved jævnstrøm slides kontakterne ujævnt.

Bevægelsen af ​​lysbuen i lysbueslukningsanordninger sker i et magnetfelt skabt af en strømførende ledning. Når styrken af ​​det magnetiske felt øges, øges bevægelseshastigheden af ​​buens referencepunkter. Samtidig opvarmes kontakterne mindre og smelter, og sliddet reduceres. Når der imidlertid opstår en landtange af smeltet metal mellem de åbne kontakter, øger stigningen i magnetisk feltstyrke de elektrodynamiske kræfter, der har tendens til at udstøde det smeltede metal fra kontaktgabet.Dette fører til øget slid på kontakterne.

Kontaktslid påvirkes af kredsløbets induktans, da det er relateret til kredsløbets tidskonstant og strømmens ændringshastighed. I et konstantstrømkredsløb kan stigende induktans reducere slid, når kontakterne er lukkede, fordi strømmen stiger langsommere og ikke når sin maksimale værdi, når kontakterne falder.

I et AC-kredsløb kan stigende induktans øge og mindske kortslutningsslid. Det afhænger af, hvornår kontakterne kasseres. Når kontakterne åbner, påvirker kredsløbets induktans sliddet, hvis det påvirker strømmen og tiden til at slukke lysbuen.

Mere intensivt slid observeres i kontakter lavet af rene kontaktmaterialer (kobber, sølv) og signifikant fald i kontakter lavet af legeringer med ildfaste komponenter (kobber - wolfram, sølv - wolfram).

Sølv har relativt høj slidstyrke ved strømme op til 63 A, ved strømme på 100 A og højere falder slidstyrken, og ved strømme på 10 kA bliver det et af de mindst slidstærke materialer.

Kontaktslid stiger med stigende skiftefrekvens. Jo oftere enheden tændes, jo mere varmes kontakterne op, og deres modstand mod erosion falder. Forøgelse af kontaktåbningshastigheden vil forkorte lysbuetiden og reducere lysbueslid på kontakterne.

Parametrene for de elektriske kontakter (fejl, løsning, tryk) og arten af ​​kontakten (punkt- eller plankontakt, forvrænget kontakt) påvirker både mekanisk slid og elektrisk slid.For eksempel, når kontaktopløsningen øges, øges deres slid, da frigivelsen af ​​termisk energi i lysbuecylinderen øges.

Slidte elektriske kontakter kan føre til dårlig kontakt og tab af kontaktforbindelser. Dette kan forårsage for tidlig svigt af koblingsenheden. Kontaktslid påvirkes af deres afvisning under påvirkning af elektrodynamiske kræfter.

Shterbakov E.F.