Slijtage van elektrische contacten

Tijdens bedrijf worden de schakelcontacten vaak in- en uitgeschakeld. Dit leidt tot slijtage. Slijtage van de contacten is toegestaan, zodat dit pas aan het einde van de levensduur tot een storing van het apparaat leidt.

Contactslijtage is de vernietiging van het werkoppervlak van de contacten met een verandering in hun vorm, grootte, gewicht en vermindering van onderdompeling.

Slijtage van elektrische contacten, die optreedt onder invloed van mechanische factoren, wordt mechanische slijtage genoemd. De contacten van scheiders worden blootgesteld aan mechanische slijtage - apparaten die het elektrische circuit onbelast openen. Slijtage manifesteert zich in de vorm van pletten en afvlakken van de eindcontacten en slijtage van de afgesneden contactvlakken.

Om mechanische slijtage te verminderen, zijn beweegbare of vaste contacten voorzien van een veer die het contact tot de aanslag drukt in de uit-stand van het apparaat, waardoor de mogelijkheid van contacttrillingen wordt geëlimineerd.In de aan-stand beweegt het contact, dat een veer heeft, weg van de aanslag en drukt de veer de contacten tegen elkaar, waardoor contactdruk ontstaat.

De meest intensieve slijtage treedt op onder invloed van elektrische factoren, in aanwezigheid van een stroombelasting. Deze slijtage wordt elektrische slijtage of elektrische erosie genoemd.

De meest gebruikelijke maatstaf voor elektrische contactslijtage is volumetrisch of gewichtsverlies van het contactmateriaal.

Contacten die zijn ontworpen voor het schakelen van elektrische circuits onder belasting zijn onderhevig aan mechanische en elektrische slijtage. Bovendien slijten de contacten door de vorming van films op hun oppervlak van verschillende chemische verbindingen van het materiaal van de contacten met de omgeving, wat chemische slijtage of corrosie wordt genoemd.

Wanneer een elektrisch circuit wordt gecommuteerd met een elektrische belasting, vindt er een elektrische ontlading plaats op de contacten, die in een krachtige kunnen veranderen elektrische boog.

Het slijtageproces afsluiten

Wanneer de contacten elkaar raken tijdens het sluiten, wordt het veercontact teruggeworpen onder invloed van elastische krachten. Er kunnen verschillende contactafwijzingen zijn, d.w.z. er wordt contacttrilling met gedempte amplitude waargenomen. De amplitude van de trillingen neemt af bij elke volgende impact. De afwijzingstijd wordt ook verkort.

Trilling van de contacten wanneer het apparaat is ingeschakeld: x1, x2 - amplitude van afwijzingen; t1, T2, T3 — tijdverspilling

Wanneer de contacten worden uitgeworpen, wordt een korte boog gevormd, waardoor de contactpunten smelten en het metaal verdampt. In dit geval ontstaat er een verhoogde druk van metaaldampen in de contactzone en "hangt" het contact in de stroom van deze dampen.De tijd om het contact te sluiten wordt verlengd.

De slijtage van de elektrische contacten bij het inschakelen hangt af van de initiële indrukking op het moment van contact van de contacten, de stijfheid van de veer die de contactdruk veroorzaakt en van de fysische eigenschappen van de contactmaterialen.

Eerste duw van de contacten op het moment van hun contact - dit is de kracht die de afwijzing van contacten tegengaat wanneer ze botsen. Hoe groter deze kracht, hoe kleiner de amplitude en tijd van afwijzing, hoe kleiner de trilling van de contacten en hun slijtage. Naarmate de veerstijfheid toeneemt, neemt de contactafwijzing af en neemt de contactslijtage af.

Hoe hoger het smeltpunt van het contactmateriaal, hoe lager de contactslijtage. Hoe hoger de stroom in het geschakelde circuit, hoe groter de slijtage van de contacten.

Open slijtageproces

Op het moment dat de contacten worden geopend, wordt de contactdruk tot nul gereduceerd. In dit geval neemt de contactweerstand toe en neemt de stroomdichtheid op het laatste contactpunt toe. Het contactpunt smelt en er vormt zich een landengte (brug) van gesmolten metaal tussen de divergerende contacten, die vervolgens breekt. Er kan een vonk of boog ontstaan ​​tussen de contacten.

Onder invloed van hoge temperatuur tijdens het uitwerpen, verdampt een deel van het metaal van de contactlandengte, wordt een deel uit de contactspleet geworpen in de vorm van spatten en wordt een deel overgebracht van het ene contact naar het andere. Erosieverschijnselen worden waargenomen op de contacten - het verschijnen van kraters erop of het plakken van metaal.De slijtage van de contacten is afhankelijk van het type en de grootte van de stroom, de duur van de boog die brandt en het materiaal van de contacten.

Bij gelijkstroom vindt de overdracht van materiaal van het ene contact naar het andere intensiever plaats dan bij wisselstroom, aangezien de richting van de stroom in het circuit niet verandert.

Bij lage stromen wordt erosie van de contacten veroorzaakt door de vernietiging van de contactlandengte, niet in het midden, maar dichter bij een van de elektroden. Vaker wordt de onderbreking van de contactlandengte waargenomen bij de anode - de positieve elektrode.

Een overdracht van metaal naar de elektrode verder weg van het smeltpunt, meestal de kathode, wordt waargenomen. Het overgedragen metaal stolt op de kathode in de vorm van scherpe uitsteeksels die de contactomstandigheden verslechteren en de opening tussen de contacten in open toestand verkleinen. De hoeveelheid erosie is evenredig met de hoeveelheid elektriciteit die door de contacten gaat tijdens de vonkontlading. Hoe groter de stroom en de brandtijd van de boog, hoe groter de erosie van de contacten.

Bij hoge stromen in industriële elektrische netwerken treedt vaak vonkvorming op tussen open contacten. Boogcontactslijtage hangt van veel factoren af. Onder hen kunnen de volgende factoren worden gewroken: netspanning, type en grootte van stroom, magnetische veldsterkte, circuitinductantie, fysieke eigenschappen van contactmaterialen, cyclusschakelfrequentie, aard van contactcontact, contactopeningssnelheid.

De elektrische boog tussen de contacten ontsteekt bij een bepaalde spanningswaarde.In aanwezigheid van boogdovende apparaten die de beweging van de boog veroorzaken, zal de boog zich vermengen met de contacten wanneer er een opening tussen de contacten van 1 - 2 mm verschijnt, wat niet gerelateerd is aan de grootte van de spanning. Daarom is contactslijtage praktisch onafhankelijk van spanning. De minimale spanningswaarden waarbij een elektrische boog optreedt voor een aantal metalen die als contacten worden gebruikt, staan ​​in een tabel. 1.

Tabel 1. Minimale boogspanning en -stroom voor geselecteerde metalen

Circuitparameters Contactmateriaal Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimale stroom, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimale spanning, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Contactslijtage neemt toe naarmate de breekstroom toeneemt. Deze afhankelijkheid is bijna lineair. Tegelijkertijd leidt de verandering in stroom tot een verandering in het externe magnetische veld, wat de aard van contactslijtage beïnvloedt. Contactslijtage is intenser bij gelijkstroom, wat verband houdt met de vertraging bij het doven van de boog. Bij gelijkstroom slijten de contacten ongelijkmatig.

De beweging van de boog in boogdovende apparaten vindt plaats in een magnetisch veld dat wordt gecreëerd door een stroomvoerende draad. Naarmate de sterkte van het magnetische veld toeneemt, neemt de bewegingssnelheid van de referentiepunten van de boog toe. Tegelijkertijd worden de contacten minder warm en smelten ze en wordt slijtage verminderd. Wanneer er echter een landengte van gesmolten metaal ontstaat tussen de open contacten, verhoogt de toename van de magnetische veldsterkte de elektrodynamische krachten die de neiging hebben om het gesmolten metaal uit de contactopening te werpen.Dit leidt tot verhoogde slijtage van de contacten.

Contactslijtage wordt beïnvloed door de inductantie van het circuit, aangezien deze verband houdt met de tijdconstante van het circuit en de veranderingssnelheid van de stroom. In een constant stroomcircuit kan toenemende inductantie slijtage verminderen wanneer de contacten gesloten zijn, omdat de stroom langzamer stijgt en zijn maximale waarde niet bereikt wanneer de contacten vallen.

In een AC-circuit kan toenemende inductantie kortsluitingsslijtage verhogen en verlagen. Het hangt ervan af wanneer de contacten worden weggegooid. Wanneer de contacten openen, beïnvloedt de inductantie van het circuit de slijtage als het de stroom beïnvloedt en de tijd om de boog te doven.

Intensievere slijtage wordt waargenomen bij contacten gemaakt van pure contactmaterialen (koper, zilver) en aanzienlijk minder bij contacten gemaakt van legeringen met vuurvaste componenten (koper - wolfraam, zilver - wolfraam).

Zilver heeft een relatief hoge slijtvastheid bij stromen tot 63 A, bij stromen van 100 A en hoger neemt de slijtvastheid af en bij stromen van 10 kA wordt het een van de minst slijtvaste materialen.

De contactslijtage neemt toe met toenemende schakelfrequentie. Hoe vaker het apparaat wordt ingeschakeld, hoe meer de contacten opwarmen en hun weerstand tegen erosie afneemt. Het verhogen van de contactopeningssnelheid zal de boogtijd verkorten en boogslijtage van de contacten verminderen.

De parameters van de elektrische contacten (fout, oplossing, druk) en de aard van het contact (punt- of vlak contact, vervormd contact) beïnvloeden zowel mechanische slijtage als elektrische slijtage.Naarmate de contactoplossing toeneemt, neemt bijvoorbeeld hun slijtage toe, naarmate de afgifte van thermische energie in de boogcilinder toeneemt.

Versleten elektrische contacten kunnen leiden tot slecht contact en verlies van contactverbindingen. Hierdoor kan het schakelapparaat voortijdig uitvallen. Contactslijtage wordt beïnvloed door hun afwijzing onder invloed van elektrodynamische krachten.

Shterbakov EF