Az elektromos érintkezők kopása

Működés közben a kapcsolóérintkezők gyakran be- és kikapcsolnak. Ez kopáshoz és elhasználódáshoz vezet. Az érintkezők kopása megengedett, hogy az ne vezessen a készülék meghibásodásához az élettartam végéig.

Az érintkezési kopás az érintkezők munkafelületének megsemmisülése alakjuk, méretük, súlyuk megváltozásával és a bemerülés csökkenésével.

Az elektromos érintkezők kopását, amely mechanikai tényezők hatására következik be, mechanikai kopásnak nevezzük... A szakaszolók érintkezői mechanikai kopásnak vannak kitéve — olyan eszközök, amelyek terhelés nélkül nyitják meg az elektromos áramkört. A kopás a végérintkezők zúzódásában és ellaposodásában, valamint a vágott érintkezési felületek kopásában nyilvánul meg.

A mechanikai kopás csökkentése érdekében a mozgatható vagy rögzített érintkezőket rugóval látják el, amely ütközésig nyomja az érintkezőt a készülék kikapcsolt helyzetében, kiküszöbölve az érintkezési rezgések lehetőségét.Bekapcsolt helyzetben a rugós érintkező eltávolodik az ütközőtől, és a rugó egymáshoz nyomja az érintkezőket, így érintkezési nyomást biztosít.

A legintenzívebb kopás elektromos tényezők hatására, áramterhelés mellett következik be. Ezt a kopást elektromos kopásnak vagy elektromos eróziónak nevezik.

Az elektromos érintkezők kopásának leggyakoribb mértéke az érintkező anyagának térfogati vagy súlyvesztése.

Az elektromos áramkörök terhelés alatti kapcsolására tervezett érintkezők mechanikai és elektromos kopásnak vannak kitéve. Ezen túlmenően, az érintkezők kopnak, mert a felületükön a környezettel érintkező anyagokból különböző kémiai vegyületek filmek képződnek, amit kémiai kopásnak vagy korróziónak neveznek.

Amikor egy elektromos áramkört elektromos terheléssel kommutálnak, elektromos kisülés lép fel az érintkezőkön, amely erős áramkörré válhat elektromos ív.

A kopási folyamat lezárása

Amikor az érintkezők összeérnek a zárás során, a rugóérintkező rugalmas erők hatására visszadobódik. Több érintkezési elutasítás is előfordulhat, azaz csillapított amplitúdójú érintkezési rezgés figyelhető meg. A rezgések amplitúdója minden további ütközéssel csökken. Az elutasítási idő is csökken.

Az érintkezők rezgése, amikor a készülék be van kapcsolva: x1, x2 — az elutasítások amplitúdója; t1, T2, T3 — időpocsékolás

Amikor az érintkezők kilökődnek, egy rövid ív képződik, amely megolvasztja az érintkezési pontokat és elpárologtatja a fémet. Ebben az esetben a fémgőzök megnövekedett nyomása jön létre az érintkezési zónában, és az érintkező "lefagy" ezeknek a gőzöknek az áramlásában.Az érintkező zárásának ideje megnő.

Az elektromos érintkezők kopása bekapcsolt állapotban az érintkezők érintkezésének pillanatában fennálló kezdeti süllyedéstől, az érintkezési nyomást létrehozó rugó merevségétől, valamint az érintkező anyagok fizikai tulajdonságaitól függ.

Az érintkezők kezdeti lökése az érintkezéskor – ez az az erő, amely ellensúlyozza az érintkezők visszautasítását, amikor azok ütköznek. Minél nagyobb ez az erő, annál kisebb lesz a kilökődés amplitúdója és ideje, annál kisebb lesz az érintkezők rezgése és kopása. A rugó merevségének növekedésével az érintkezés visszaszorítása és az érintkezők kopása csökken.

Minél magasabb az érintkező anyag olvadáspontja, annál kisebb az érintkezési kopás. Minél nagyobb az áram a kapcsolt áramkörben, annál nagyobb az érintkezők kopása.

Nyitott kopási folyamat

Az érintkezők kinyitásának pillanatában az érintkezési nyomás nullára csökken. Ebben az esetben az érintkezési ellenállás növekszik, és az áramsűrűség az utolsó érintkezési pontban nő. Az érintkezési pont megolvad, és az olvadt fémből álló földszoros (híd) képződik a széttartó érintkezők között, amely ezután eltörik. Az érintkezők között szikra vagy ív keletkezhet.

A kilökődés során a magas hőmérséklet hatására az érintkező isthmus fémének egy része elpárolog, egy része fröccsenés formájában kilökődik az érintkezési résből, egy része pedig egyik érintkezőből a másikba kerül. Eróziós jelenségek figyelhetők meg az érintkezőkön - kráterek megjelenése rajtuk vagy fém tapadása.Az érintkezők kopása az áram típusától és nagyságától, az ív égésének időtartamától és az érintkezők anyagától függ.

Egyenárammal az anyag átvitele egyik érintkezőről a másikra intenzívebben megy végbe, mint a váltakozó árammal, mivel az áram iránya az áramkörben nem változik.

Alacsony áramerősség esetén az érintkezők erózióját az okozza, hogy az érintkező isthmus nem a közepén, hanem az egyik elektródához közelebb esik. Gyakrabban az érintkezési isthmus megszakadása figyelhető meg az anódon - a pozitív elektródán.

Megfigyelhető a fém átvitele az olvadásponttól távolabb lévő elektródára, általában a katódra. Az átvitt fém a katódon megszilárdul éles kiemelkedések formájában, amelyek rontják az érintkezési feltételeket és csökkentik az érintkezők közötti rést nyitott állapotban. Az erózió mértéke arányos a szikrakisülés során az érintkezőkön áthaladó elektromosság mennyiségével. Minél nagyobb az áramerősség és az ív égési ideje, annál nagyobb az érintkezők eróziója.

Az ipari elektromos hálózatok nagy áramerőssége esetén gyakran ívelés lép fel a nyitott érintkezők között. Az ívérintkező kopása számos tényezőtől függ. Ezek közül a következő tényezőket lehet megbosszulni: hálózati feszültség, áram típusa és nagysága, mágneses térerősség, áramköri induktivitás, érintkező anyagok fizikai tulajdonságai, ciklus kapcsolási gyakorisága, érintkező jellege, érintkező nyitási sebessége.

Az érintkezők közötti elektromos ív egy bizonyos feszültségértéken meggyullad.Az ív mozgását okozó ívoltó készülékek jelenlétében az ív kikeveredik az érintkezőkből, amikor 1-2 mm-es érintkezők közötti hézag keletkezik, ami nincs összefüggésben a feszültség nagyságával. Ezért az érintkezők kopása gyakorlatilag független a feszültségtől. A feszültség minimális értékei, amelyeknél elektromos ív keletkezik számos érintkezőként használt fém esetében, egy táblázatban találhatók. 1.

1. táblázat: Minimális ívfeszültség és áramerősség a kiválasztott fémekhez

Áramköri paraméterek Érintkező anyaga Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimális áramerősség, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimális feszültség, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Az érintkező kopása a megszakítóáram növekedésével nő. Ez a függőség közel áll a lineárishoz. Ugyanakkor az áramerősség változása a külső mágneses tér megváltozásához vezet, ami befolyásolja az érintkezési kopás jellegét. Az érintkezési kopás intenzívebb egyenáramnál, ami az ív kioltásának késleltetésével függ össze. Egyenárammal az érintkezők egyenetlenül kopnak.

Az ív oltóberendezésekben az ív mozgása egy áramvezető vezeték által létrehozott mágneses térben történik. A mágneses tér erősségének növekedésével az ív referenciapontjainak mozgási sebessége nő. Ugyanakkor az érintkezők kevésbé melegszenek fel és megolvadnak, és csökken a kopás. Ha azonban a nyitott érintkezők között olvadt fémszoros lép fel, a mágneses térerősség növekedése megnöveli azokat az elektrodinamikai erőket, amelyek hajlamosak az olvadt fémet az érintkezési résből kilökni.Ez az érintkezők fokozott kopásához vezet.

Az érintkezők kopását az áramkör induktivitása befolyásolja, mivel az összefüggésben van az áramkör időállandójával és az áram változási sebességével. Állandó áramú áramkörben a növekvő induktivitás csökkentheti a kopást, amikor az érintkezők zárva vannak, mivel az áram lassabban emelkedik, és nem éri el a maximális értékét, amikor az érintkezők leesnek.

Váltóáramú áramkörben az induktivitás növelése növelheti és csökkentheti a rövidzárlati kopást. Attól függ, hogy mikor dobják el az érintkezőket. Amikor az érintkezők kinyitnak, az áramkör induktivitása befolyásolja a kopást, ha befolyásolja az áramerősséget és az ív kioltásának idejét.

Intenzívebb kopás figyelhető meg a tiszta érintkező anyagokból (réz, ezüst) készült érintkezőknél, és jelentősen csökken a tűzálló komponensekkel (réz – volfrám, ezüst – volfrám) készült ötvözetekből készült érintkezőknél.

Az ezüst 63 A-ig viszonylag nagy kopásállósággal rendelkezik, 100 A és nagyobb áramoknál a kopásállóság csökken, és 10 kA áramerősségnél az egyik legkevésbé kopásálló anyaggá válik.

Az érintkezők kopása a kapcsolási gyakoriság növekedésével növekszik. Minél gyakrabban van bekapcsolva a készülék, annál jobban felmelegednek az érintkezők, és csökken az erózióval szembeni ellenállásuk. Az érintkezők nyitási sebességének növelése lerövidíti az ívelési időt és csökkenti az érintkezők ívkopását.

Az elektromos érintkezők paraméterei (hiba, megoldás, nyomás) és az érintkezés jellege (pontos vagy síkérintkező, torz érintkezés) egyaránt befolyásolják a mechanikai kopást és az elektromos kopást.Például az érintkezési megoldás növekedésével növekszik a kopásuk, ahogy nő a hőenergia felszabadulása az ívhengerben.

Az elhasználódott elektromos érintkezők rossz érintkezéshez és az érintkezők elvesztéséhez vezethetnek. Ez a kapcsolókészülék idő előtti meghibásodását okozhatja. Az érintkezők kopását befolyásolja az elektrodinamikai erők hatására történő visszautasításuk.

Shterbakov E.F.