Раствор контактов электрических аппаратов
В электрических аппаратах низкого напряжения раствор контактов в основном определяется условиями гашения дуги и лишь при значительных напряжениях (свыше 500 В) его величина начинает зависеть от напряжения между контактами. Как показывают опыты, дуга сходит с контактов уже при растворе 1 — 2 мм.
Наиболее неблагоприятные условия гашения дуги получаются при постоянном токе динамические усилия дуги настолько велики, что дуга активно перемещается и гаснет уже при растворе 2 — 5 мм.
Согласно этим опытам можно считать, что при наличии магнитного поля гашения дуги при напряжении до 500 В можно принять значение раствора 10 — 12 мм для постоянного тока, для переменного тока принимают 6 — 7 мм для любых значений тока. Излишнее увеличение раствора нежелательно, так как оно ведет к увеличению хода контактных частей аппарата, а следовательно, к увеличению габаритов аппарата.
Наличие мостикового контакта с двумя разрывами позволяет уменьшить ход контакта, сохраняя суммарную величину раствора. В этом случае обычно принимается раствор 4 — 5 мм на каждый разрыв. Особенно хорошие результаты для гашения дуги дает применение мостикового контакта на переменном токе. Чрезмерное уменьшение раствора (меньше 4 — 5 мм) обычно не делается, так как погрешности при изготовлении отдельных деталей могут существенно повлиять на величину раствора. При необходимости получения малых растворов надо предусматривать возможность его регулировки, что усложняет конструкцию.
В случае работы контактов в условиях, когда возможно их сильное загрязнение, раствор необходимо увеличивать.
Обычно раствор увеличивается и. для контактов, размыкающих цепь с большой индуктивностью, так как в момент погасания дуги появляются значительные перенапряжения и при малом зазоре возможно повторное зажигание дуги. Раствор увеличивается также для контактов защитных аппаратов с целью повышения их надежности.
Значительно возрастает раствор при увеличении частоты переменного тока, так как скорость нарастания напряжения после погасания дуги очень велика, расстояние между контактами не успевает деионизироваться и дуга зажигается вновь.
Величина раствора на переменном токе высокой частоты обычно определяется экспериментально и сильно зависит от конструкции контактов и дугогасительной камеры. При напряжениях 500—1000 В величина раствора обычно принимается 16 — 25 мм. Большие значения относятся к контактам, выключающим цепи с большей индуктивностью и большим током.
Провал контактов электрических аппаратов
При работе контакты изнашиваются. Чтобы обеспечить надежное их соприкосновение на длительный срок, кинематика электрического аппарата выполняется таким образом, что контакты соприкасаются раньше, чем подвижная система (система перемещения подвижных контактов) доходит до упора. Контакт крепится к подвижной системе через пружину. Благодаря этому, после соприкосновения с неподвижным контактом, подвижный контакт останавливается, а подвижная система продвигается еще вперед до упора, сжимая дополнительно при этом контактную пружину.
Таким образом, если при замкнутом положении подвижной системы убрать неподвижно закрепленный контакт, то подвижный контакт сместится на некоторое расстояние, называемое провалом. Провал определяет запас на износ контактов при заданном числе срабатываний. При прочих равных условиях больший провал обеспечивает более высокую износостойкость, т.е. больший срок службы. Но больший провал, как правило, требует и более мощной приводной системы.
Контактное нажатие – сила, сжимающая контакты в месте их соприкосновения. Различают начальное нажатие в момент начального соприкосновения контактов, когда провал равен нулю, и конечное нажатие при полном провале контактов. По мере износа контактов уменьшается провал, а, следовательно, и дополнительное сжатие пружины. Конечное нажатие приближается к начальному. Таким образом, начальное нажатие является одним из основных параметров, при котором контакт должен сохранять работоспособность.
Основная функция провала — компенсация износа контактов, поэтому величина провала определяется прежде всего величиной максимального износа контактов, которая обычно принимается: для медных контактов — на каждый контакт до половины его толщины (суммарный износ — полная толщина одного контакта); для контактов с напайками — До полного износа напаек (полный износ — суммарная толщина напаек подвижного и неподвижного контактов).
В случае наличия процесса притирания контактов, особенно переката, величина провала очень часто бывает значительно больше максимального износа и определяется кинематикой подвижного контакта, обеспечивающей необходимую величину переката и проскальзывания. В этих случаях для уменьшения общего хода подвижного контакта целесообразно ось вращения держателя подвижного контакта располагать возможно ближе к контактной поверхности.
Величины минимально допустимых контактных нажатий определяются из условий сохранения стабильного переходного сопротивления. В случае принятия специальных мер, позволяющих сохранять стабильное переходное сопротивление, значения минимальных контактных нажатий могут быть уменьшены. Так, в специальной малогабаритной аппаратуре, материал контактов которой не дает окисной пленки и контакты абсолютно надежно защищены от пыли, грязи, влаги и других внешних воздействий, контактное нажатие уменьшается.
Конечное контактное нажатие не играет определяющей роли в работе контактов, и его величина теоретически должна равняться начальному нажатию. Однако выбор провала почти всегда связан со сжатием контактной пружины и увеличением ее усилия, поэтому конструктивно получить одинаковые контактные нажатия — начальное и конечное — невозможно. Обычно конечное контактное нажатие при новых контактах превышает начальное в полтора-два раза.
Размеры контактов электрических аппаратов
Их толщина и ширина очень сильно зависят как от конструкции контактного соединения, так и от конструкции дугогасительного устройства и конструкции всего аппарата в целом. Эти размеры в различных конструкциях могут быть самыми разнообразными и сильно зависят от назначения аппарата.
Необходимо заметить, что размеры контактов, часто разрывающих цепь под током и гасящих дугу, желательно увеличивать. Под действием часто разрываемой дуги контакты сильно нагреваются; увеличение их размеров в основном за счет теплоемкости позволяет снизить этот нагрев, что ведет к весьма заметному уменьшению износа и к улучшению условий гашения дуги. Такое увеличение теплоемкости контактов может осуществляться не только за счет прямого увеличения их размеров, но и за счет дугогасительных рогов, связанных с контактами таким образом, чтобы осуществлялось не только электрическое соединение, но и был обеспечен хороший отвод теплоты от контактов.
Вибрация контактов электрических аппаратов
Вибрация контактов — явление периодического отскока и последующего замыкания контактов под действием различных причин. Вибрация может быть затухающей, когда амплитуды отскоков уменьшаются и через некоторое время она прекращается, и незатухающей, когда явление вибрации может продолжаться любое время.
Вибрация контактов является чрезвычайно вредной, так как через контакты проходит ток и в момент отскоков между контактами появляется дуга, вызывающая усиленный износ, а иногда и сваривание контактов.
Причиной затухающей вибрации, получающейся при включении контактов, является удар контакта о контакт и последующий отскок их друг от друга вследствие упругости материала контактов —механическая вибрация.
Устранить полностью механическую вибрацию невозможно, но всегда желательно, чтобы как амплитуда первого отскока, так и полное время вибрации были наименьшими.
Время вибрации характеризуется отношением массы контакта к начальному контактному нажатию. Эту величину во всех случаях желательно иметь наименьшей. Ее можно уменьшать за счет снижения массы подвижного контакта и увеличения начального контактного нажатия; однако уменьшение массы не должно влиять на нагрев контактов.
Особенно большие значения времени вибрации при включении получаются, если в момент касания контактное нажатие не возрастает скачкообразно до своего действительного значения. Это бывает при неправильной конструкции и кинематической схеме подвижного контакта, когда после касания контактов начальное нажатие устанавливается лишь после выбора люфтов в шарнирах.
Необходимо отметить, что увеличение процесса притирания, как правило, увеличивает время вибрации, так как контактные поверхности при перемещении относительно друг друга встречают неровности и шероховатости, способствующие отскоку подвижного контакта. Это означает, что величина притирания должна выбираться в оптимальных размерах, обычно определяемых опытным путем.
Причиной незатухающей вибрации контактов, появляющейся при их замкнутом положении, являются электродинамические усилия. Так как вибрация под действием электродинамических усилий появляется при больших значениях тока, то образующаяся дуга весьма интенсивна и вследствие такой вибрации контактов, как правило, происходит их сваривание. Таким образом, этот вид вибрации контактов является совершенно недопустимым.
Для уменьшении возможности возникновения вибрации под действием электродинамических усилий нередко токоподводы к контактам выполняются таким образом, чтобы электродинамические усилия, действующие на подвижный контакт, компенсировали электродинамические усилия, возникающие в контактных точках.
При прохождении через контакты тока такой величины, при которой температура контактных точек достигает температуры плавления материала контактов, между ними появляются силы сцепления и происходит сваривание контактов. Сварившимися считаются такие контакты, когда сила, обеспечивающая их расхождение, не может преодолеть сил сцепления сварившихся контактов.
Наиболее простым средством предотвращения сваривания контактов является применение соответствующих материалов, а также целесообразное увеличение контактного нажатия.