Desgast dels contactes elèctrics

Durant el funcionament, els contactes de commutació s'encenen i apaguen amb freqüència. Això condueix al desgast. Es permet el desgast dels contactes perquè no provoqui un mal funcionament del dispositiu fins al final de la vida útil.

El desgast dels contactes és la destrucció de la superfície de treball dels contactes amb un canvi en la seva forma, mida, pes i reducció de la immersió.

El desgast dels contactes elèctrics, que es produeix sota la influència de factors mecànics, s'anomena desgast mecànic... Els contactes dels seccionadors estan exposats a un desgast mecànic: dispositius que obren el circuit elèctric sense càrrega. El desgast es manifesta en forma de trituració i aplanament dels contactes extrems i desgast de les superfícies de contacte tallades.

Per reduir el desgast mecànic, els contactes mòbils o fixos estan dotats d'una molla que pressiona el contacte fins a la seva parada en la posició apagada del dispositiu, eliminant la possibilitat de vibracions de contacte.En la posició d'encesa, el contacte, que té una molla, s'allunya de la parada i la molla pressiona els contactes entre si, proporcionant pressió de contacte.

El desgast més intens es produeix sota la influència de factors elèctrics, en presència d'una càrrega de corrent. Aquest desgast s'anomena desgast elèctric o erosió elèctrica.

La mesura més comuna del desgast del contacte elèctric és la pèrdua volumètrica o de pes del material de contacte.

Els contactes dissenyats per commutar circuits elèctrics sota càrrega estan subjectes a desgast mecànic i elèctric. A més, els contactes es desgasten a causa de la formació de pel·lícules a la seva superfície de diversos compostos químics del material dels contactes amb el medi ambient, que s'anomena desgast químic o corrosió.

Quan un circuit elèctric es commuta amb una càrrega elèctrica, es produeix una descàrrega elèctrica als contactes, que es pot convertir en una de potent arc elèctric.

Tancament del procés de desgast

Quan els contactes es toquen en el procés de tancament, el contacte de la molla es llança cap enrere sota la influència de les forces elàstiques. Pot haver-hi diversos rebuigs de contacte, és a dir, s'observa una vibració de contacte amb amplitud amortida. L'amplitud de les vibracions disminueix amb cada impacte posterior. També es redueix el temps de rebuig.

Vibració dels contactes quan el dispositiu està encès: x1, x2 — amplitud dels rebuigs; t1, T2, T3 — pèrdua de temps

Quan els contactes s'expulsen, es forma un arc curt, fonent els punts de contacte i vaporitzant el metall. En aquest cas, es crea una pressió augmentada de vapors metàl·lics a la zona de contacte i el contacte "penja" en el flux d'aquests vapors.S'augmenta el temps per tancar el contacte.

El desgast dels contactes elèctrics quan s'encenen depèn de la depressió inicial en el moment del contacte dels contactes, de la rigidesa de la molla que crea la pressió de contacte i de les propietats físiques dels materials de contacte.

Empenta inicial dels contactes en el moment del seu contacte: aquesta és la força que contraresta el rebuig dels contactes quan xoquen. Com més gran sigui aquesta força, menor serà l'amplitud i el temps de rebuig, menor serà la vibració dels contactes i el seu desgast. A mesura que augmenta la rigidesa de la molla, el rebuig del contacte disminueix i el desgast del contacte disminueix.

Com més alt sigui el punt de fusió del material de contacte, menor serà el desgast del contacte. Com més gran sigui el corrent al circuit commutat, més gran és el desgast dels contactes.

Procés de desgast obert

En el moment d'obrir els contactes, la pressió de contacte es redueix a zero. En aquest cas, la resistència de contacte augmenta i la densitat de corrent a l'últim punt de contacte augmenta. El punt de contacte es fon i es forma un istme (pont) de metall fos entre els contactes divergents, que després es trenca. Es pot produir una espurna o arc entre els contactes.

Sota la influència de l'alta temperatura durant l'expulsió, una part del metall de l'istme de contacte es vaporitza, una part s'expulsa de la bretxa de contacte en forma d'esquitxades i una part es transfereix d'un contacte a un altre. S'observen fenòmens d'erosió als contactes: l'aparició de cràters sobre ells o l'adhesió de metall.El desgast dels contactes depèn del tipus i magnitud del corrent, de la durada de la combustió de l'arc i del material dels contactes.

Amb el corrent continu, la transferència de material d'un contacte a un altre es produeix de manera més intensa que amb el corrent altern, ja que la direcció del corrent al circuit no canvia.

A corrents baixes, l'erosió dels contactes és causada per la destrucció de l'istme de contacte no al mig, sinó més a prop d'un dels elèctrodes. Més sovint, la interrupció de l'istme de contacte s'observa a l'ànode, l'elèctrode positiu.

S'observa una transferència de metall a l'elèctrode més allunyat del punt de fusió, normalment el càtode. El metall transferit es solidifica al càtode en forma de sortints agudes que empitjoren les condicions de contacte i redueixen la bretxa entre els contactes en estat obert. La quantitat d'erosió és proporcional a la quantitat d'electricitat que passa pels contactes durant la descàrrega de l'espurna. Com més gran sigui el corrent i el temps de combustió de l'arc, més gran serà l'erosió dels contactes.

A corrents elevats a les xarxes elèctriques industrials, sovint es produeix un arc entre contactes oberts. El desgast per contacte de l'arc depèn de molts factors. Entre ells, es poden venjar els següents factors: tensió de xarxa, tipus i magnitud del corrent, intensitat del camp magnètic, inductància del circuit, propietats físiques dels materials de contacte, freqüència de commutació del cicle, naturalesa del contacte de contacte, velocitat d'obertura del contacte.

L'arc elèctric entre els contactes s'encén a un determinat valor de tensió.En presència de dispositius d'extinció d'arc que provoquen el moviment de l'arc, l'arc es barrejarà a partir dels contactes quan aparegui un espai entre contactes d'1 - 2 mm, que no està relacionat amb la magnitud de la tensió. Per tant, el desgast del contacte és pràcticament independent de la tensió. En una taula es donen els valors mínims de tensió a què es produeix un arc elèctric per a diversos metalls utilitzats com a contactes. 1.

Taula 1. Tensió i corrent d'arc mínims per a metalls seleccionats

Paràmetres del circuit Material de contacte Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Intensitat mínima, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Tensió mínima, V 15 12 13 14 14 17 15 14

El desgast del contacte augmenta a mesura que augmenta el corrent de ruptura. Aquesta dependència és propera a la lineal. Al mateix temps, el canvi de corrent condueix a un canvi en el camp magnètic extern, que afecta la naturalesa del desgast del contacte. El desgast del contacte és més intens en corrent continu, que està relacionat amb el retard en l'extinció de l'arc. Amb corrent continu, els contactes es desgasten de manera desigual.

El moviment de l'arc en els dispositius d'extinció d'arc es produeix en un camp magnètic creat per un cable que transporta corrent. A mesura que augmenta la força del camp magnètic, augmenta la velocitat de moviment dels punts de referència de l'arc. Al mateix temps, els contactes s'escalfen menys i es fonen, i el desgast es redueix. Tanmateix, quan es produeix un istme de metall fos entre els contactes oberts, l'augment de la força del camp magnètic augmenta les forces electrodinàmiques que tendeixen a expulsar el metall fos de la bretxa de contacte.Això comporta un major desgast dels contactes.

El desgast del contacte es veu afectat per la inductància del circuit, ja que està relacionada amb la constant de temps del circuit i la velocitat de canvi del corrent. En un circuit de corrent constant, augmentar la inductància pot reduir el desgast quan els contactes estan tancats perquè el corrent augmenta més lentament i no arriba al seu valor màxim quan els contactes cauen.

En un circuit de CA, augmentar la inductància pot augmentar i disminuir el desgast del curtcircuit. Depèn de quan es descarten els contactes. Quan els contactes s'obren, la inductància del circuit afecta el desgast si afecta el corrent i el temps d'extinció de l'arc.

S'observa un desgast més intens en els contactes fets amb materials de contacte purs (coure, plata) i disminueix significativament els contactes fets amb aliatges amb components refractaris (coure - tungstè, plata - tungstè).

La plata té una resistència al desgast relativament alta a corrents de fins a 63 A, a corrents de 100 A i superiors, la resistència al desgast disminueix i a corrents de 10 kA es converteix en un dels materials menys resistents al desgast.

El desgast dels contactes augmenta amb l'augment de la freqüència de commutació. Com més sovint s'encengui el dispositiu, més s'escalfen els contactes i disminueix la seva resistència a l'erosió. Augmentar la velocitat d'obertura del contacte escurçarà el temps d'arc i reduirà el desgast de l'arc dels contactes.

Els paràmetres dels contactes elèctrics (falla, solució, pressió) i la naturalesa del contacte (contacte puntual o pla, contacte distorsionat) afecten tant el desgast mecànic com el desgast elèctric.Per exemple, a mesura que augmenta la solució de contacte, augmenta el seu desgast, a mesura que augmenta l'alliberament d'energia tèrmica al cilindre d'arc.

Els contactes elèctrics desgastats poden provocar un mal contacte i la pèrdua de les connexions de contacte. Això pot provocar una fallada prematura del dispositiu de commutació. El desgast del contacte es veu afectat pel seu rebuig sota la influència de les forces electrodinàmiques.

Shterbakov E.F.