ТЕМА 6.2 - ЕЛЕКТРИЧНІ КОНТАКТИ. ПРИРОДА ВИНИКНЕННЯ І ГОРІННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ДУГИ.
Тому площа поверхні, що реально контактує менша за площу контактів. Для того, щоб збільшити поверхню, що реально контактує, потрібно прикласти силу, яка притисне контакти один до одного. В першу мить при зближенні контактів вони стикаються лише в одній точці, площа якої дуже мала, а опір контактного переходу великий. Зусилля натиску F створює на малій площі більший тиск, що призводить до зім'ятості матеріалу контактів, збільшенню площі зіткнення і появі нових точок зіткнення. Питомий тиск зменшується, і процес наближення контактів і зім'ятості їх матеріалу закінчується тоді, коли цей питомий тиск зрівнюється з межею міцності матеріалу на зім'ятість. Характер залежності опору контактного переходу Rk від питомого контактного тиску Fn показує, що збільшення Fn доцільно лише до певної межі, при якій опір Rk вже достатньо близький до мінімально можливого, що визначається електропровідністю матеріалу контактів. Через замкнені контакти проходить струм І і вони нагріваються під дією теплоти, що виділяється і відповідає потужності втрат в контактному переході: Рk=І2 Rk Тому допустиме значення струму, що проходить через контакти, залежить від термічної міцності контактів і від умов тепловідводу, тобто від конструкції і розмірів контактів.
В розімкненому стані опір контактів повинен наближатись до нескінченності (практично мільйони Ом), що забезпечується ізолювальними властивостями середовища в контактному проміжку і відстанню між контактами. В розімкненому стані під дією хімічного впливу навколишнього середовища відбувається корозія контактів. Ця корозія полягає у виникненні оксидних (під дією кисню повітря) і сульфідних (під дією сірки повітря) плівок. В деяких матеріалах (наприклад, в міді) ці плівки мають великий опір, що призводить до збільшення опору контактного переходу при замиканні контактів.
Найбільш складний режим роботи контактів пов'язаний з розмиканням електричного кола, оскільки при розмиканні контактів між ними виникає електрична дуга. При цьому відбувається розплавлення контактів і їх зношування, яке називається електричною ерозією.
Таким чином, під час роботи контакти підлягають механічному стиранню, хімічній корозії та електричній ерозії. Зменшити негативний вплив цих факторів можна при правильному виборі конструкції контактів і їх матеріалу.
![]() |
Конструктивні типи контактів. |
Пружини жорстко закріплені одним кінцем в ізоляційній основі 3. Переміщення рухомого контакту 2 відбувається під впливом упора 4. Після того, як рухомий контакт 2 переміститься на величину розхилу контактів Хо, відбудеться замикання контактів. Обидві пружини отримають додатковий прогин на величину прогину контактів Хп, оскільки рух упора 4 трохи подовжиться. За рахунок цього відбудеться прослизання контактів (його ще називають притиранням), яке необхідне для знищення пилу і оксидної плівки з поверхні контактів. |
![]() |
Матеріали контактів. |
Перерахованим вище вимогам найбільшою мірою задовольняють срібло, золото, платина та їх сплави - вольфрам, мідь.
![]() |
Природа виникнення і горіння електричної дуги. Способи гасіння дуги. |
При розмиканні електричного кола виникає електричний розряд у виглядіелектричної дуги. Для появи електричної дуги достатньо, щоб напруга на контактах була вище 10 В при струмі в ланцюзі порядку 0,1 А і більше. При значних напругах і струмах температура всередині дуги може досягати 10 ... 15 тис. 0С , в результаті чого плавляться контакти і струмопровідні частини.
При напругах 110 кВ і вище довжина дуги може досягати декількох метрів. Тому електрична дуга, особливо в потужних силових ланцюгах, на напругу вище 1 кВ являє собою велику небезпеку, хоча серйозні наслідки можуть бути і в установках на напругу нижче 1 кВ. Внаслідок цього електричну дугу необхідно максимально обмежити і швидко погасити в ланцюгах на напругу як вище, так і нижче 1 кВ.
![]() |
Причини виникнення електричної дуги. |
![]() |
Способи гасіння дуги в комутаційних електричних апаратах. |
Для того щоб відключити елементи електричного кола і виключити при цьому ушкодження комутаційного апарату, необхідно не тільки розімкнути його контакти, а й погасити між ними дугу, що з’являється. Процеси гасіння дуги, так само як і горіння, при змінному та постійному струмі різні. Це визначається тим, що в першому випадку струм в дузі кожен напівперіод проходить через нуль. У ці моменти виділення енергії в дузі припиняється і дуга щоразу мимовільно гасне, а потім знову спалахує.
Практично струм в дузі стає близьким нулю дещо раніше переходу через нуль, так як при зниженні струму енергія, що підводиться до дуги, зменшується, відповідно знижується температура дуги і припиняється термоіонізація. При цьому в дуговому проміжку інтенсивно йде процес деіонізації. Якщо в даний момент розімкнути і швидко розвести контакти, то наступний електричний пробій може не відбутися і ланцюг буде відключено без виникнення дуги. Однак практично це зробити вкрай складно, і тому приймають спеціальні заходи прискореного гасіння дуги, забезпечують охолодження дугового простору і зменшення числа заряджених частинок.
В результаті деіонізації поступово збільшується електрична міцність проміжку і одночасно зростає відновлююча напруга на ньому. Від співвідношення цих величин і залежить, чи загориться на чергову половину періоду дуга чи ні. Якщо електрична міцність проміжку зростає швидше і виявляється більшою відновлюючої напруги, дуга більше не загориться, в іншому ж випадку буде забезпечено стійке горіння дуги. Перша умова і визначає завдання гасіння дуги.
У комутаційних апаратах використовують різні способи гасіння дуги.
Гасіння дуги високим тиском. При незмінній температурі ступінь іонізації газу падає з ростом тиску, при цьому зростає теплопровідність газу. За інших рівних умовце призводить до посиленого охолодження дуги. Гасіння дуги за допомогою високого тиску, створюваного самою ж дугою в щільно закритих камерах, широко використовується в плавких запобіжниках і ряді інших апаратів.
Гасіння дуги в маслі. Якщоконтакти вимикача поміщені в масло, то дуга, що виникає при їх розмиканні, призводить до інтенсивного випаровування масла. У результаті навколо дуги утворюється газовий міхур (оболонка), що складається в основному з водню (70 ... 80 %), а також парів масла. Виділені гази з великою швидкістю проникають безпосередньо в зону стовбура дуги, викликають перемішування холодного і гарячого газу в міхурі, забезпечують інтенсивне охолодження і відповідно деіонізацію дугового проміжку. Крім того, деіонізіуючу здатність газів підвищує створюваний при швидкому розкладанні масла тиск всередині міхура.
Інтенсивність процесу гасіння дуги в маслі тим вище, чим ближче стикається дуга з маслом і швидше рухається масло по відношенню до дуги. Враховуючи це, дуговий розрив забезпечують замкнутим ізоляційним пристроєм -дугогасною камерою. У цих камерах створюється більш тісне зіткнення масла з дугою, а за допомогою ізоляційних пластин і вихлопних отворів утворюються робочі канали, по яких відбувається рух масла і газів, забезпечуючи інтенсивне обдування (дуття) дуги.
Дугогасні камери за принципом дії поділяють на три основні групи: з автодуттям, коли високі тиск і швидкість руху газу в зоні дуги створюються за рахунок енергії, що виділяється в дузі, з примусовим масляним дуттям за допомогою спеціальних нагнітаючих гідравлічних механізмів, з магнітним гасінням в олії, коли дуга під дією магнітного поля переміщається у вузькі щілини.
Найбільш ефективні і простідугогасні камери з автодуттям. Залежно від розташування каналів і вихлопних отворів розрізняють камери, в яких забезпечується інтенсивне обдування потоками газопарової суміші та олії вздовж дуги (поздовжнє дуття) або поперек дуги (поперечне дуття). Розглянуті способи гасіння дуги широко використовуються у вимикачах на напругу вище 1 кВ.
Інші способи гасіння дуги в апаратах на напругу вище 1 кВ. Крім зазначених вище способів гасіння дуги, використовують також: стиснене повітря, потоком якого уздовж або поперек обдувається дуга, забезпечуючи її інтенсивне охолодження (замість повітря застосовуються і інші гази, часто одержувані з твердих газогенеруючих матеріалів - фібри, вініпласту та ін. - за рахунок їх розкладу самою палаючою дугою);елегаз (шестифториста сірка), що володіє більш високою електричною міцністю, ніж повітря і водень, внаслідок чого дуга, що горить в цьому газі, навіть при атмосферному тиску досить швидко гаситься; високорозріджений газ (вакуум), при розмиканні контактів в якому дуга не загорається знову (гасне) після першого проходження струму через нуль.
- Оцените материал
- Опубликовано в БУДОВА, ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ ТА РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ
- Прочитано 9253 раз