Elektriliste kontaktide kulumine
Töötamise ajal lülitatakse lülituskontaktid sageli sisse ja välja. See toob kaasa kulumise. Lubatud on kontaktide kulumine, et see ei põhjustaks seadme talitlushäireid kuni kasutusea lõpuni.
Kontaktide kulumine on kontaktide tööpinna hävitamine nende kuju, suuruse, kaalu ja keelekümbluse vähenemisega.
Elektriliste kontaktide kulumist, mis tekib mehaaniliste tegurite mõjul, nimetatakse mehaaniliseks kulumiseks... Lahtilülitite kontaktid puutuvad kokku mehaanilise kulumisega — seadmed, mis avavad elektriahela koormuseta. Kulumine väljendub otsakontaktide muljumises ja lamestumises ning lõigatud kontaktpindade kulumises.
Mehaanilise kulumise vähendamiseks on liikuvad või fikseeritud kontaktid varustatud vedruga, mis surub seadme väljalülitatud asendis kontakti lõpuni, välistades kontakti vibratsiooni tekkimise.Sisselülitatud asendis liigub vedruga kontakt tõkestist eemale ja vedru surub kontaktid üksteise vastu, tagades kontaktsurve.
Kõige intensiivsem kulumine toimub elektriliste tegurite mõjul, voolukoormuse juuresolekul. Seda kulumist nimetatakse elektrikuluks või elektrierosiooniks.
Elektriliste kontaktide kulumise kõige levinum mõõt on kontaktmaterjali mahu- või kaalukadu.
Kontaktid, mis on ette nähtud elektriahelate lülitamiseks koormuse all, on mehaaniliselt ja elektriliselt kulunud. Lisaks kuluvad kontaktid, kuna nende pinnale tekivad keskkonnaga kokkupuutuvatest materjalidest erinevate keemiliste ühendite kile, mida nimetatakse keemiliseks kulumiseks või korrosiooniks.
Elektrilise vooluringi kommuteerimisel elektrikoormusega tekib kontaktidel elektrilahendus, mis võib muutuda võimsaks. elektrikaar.
Kulumisprotsessi sulgemine
Kui kontaktid nende sulgemise ajal kokku puutuvad, paiskub vedrukontakt elastsete jõudude mõjul tagasi. Võib esineda mitu kontakti tagasilükkamist, st täheldatakse summutatud amplituudiga kontaktvibratsiooni. Vibratsiooni amplituud väheneb iga järgneva löögiga. Samuti väheneb tagasilükkamise aeg.
Kontaktide vibratsioon seadme sisselülitamisel: x1, x2 — tagasilükkamiste amplituud; t1, T2, T3 — aja raiskamine
Kui kontaktid väljutatakse, tekib lühike kaar, mis sulatab kontaktpunktid ja aurustab metalli. Sellisel juhul tekib kontakttsoonis metalliaurude suurenenud rõhk ja kontakt "ripub" nende aurude voolus.Kontakti sulgemise aeg pikeneb.
Elektrikontaktide kulumine sisselülitamisel oleneb algsest süvendist kontaktide kokkupuute hetkel, kontaktsurvet tekitava vedru jäikusest ja kontaktmaterjalide füüsikalistest omadustest.
Kontaktide esialgne tõuge nende kokkupuute ajal - see on jõud, mis takistab kontaktide tagasilükkamist nende kokkupõrkel. Mida suurem on see jõud, seda väiksem on tagasilükkamise amplituud ja aeg, seda väiksem on kontaktide vibratsioon ja nende kulumine. Kui vedru jäikus suureneb, väheneb kontakti tagasilükkamine ja kontaktide kulumine.
Mida kõrgem on kontaktmaterjali sulamistemperatuur, seda väiksem on kontakti kulumine. Mida suurem on vool lülitatavas vooluringis, seda suurem on kontaktide kulumine.
Avatud kulumisprotsess
Kontaktide avamise hetkel vähendatakse kontakti rõhku nullini. Sellisel juhul suureneb kontakttakistus ja voolutihedus viimases kokkupuutepunktis suureneb. Kontaktpunkt sulab ja lahknevate kontaktide vahele moodustub sulametallist sild (sild), mis seejärel puruneb. Kontaktide vahel võib tekkida säde või kaar.
Kõrge temperatuuri mõjul väljutamise ajal osa kontakti maapinna metallist aurustub, osa väljub kontaktipilust pritsmete kujul ja osa kandub ühelt kontaktilt teisele. Kontaktidel täheldatakse erosiooninähtusi — kraatrite tekkimist neile või metalli kleepumist.Kontaktide kulumine sõltub voolu tüübist ja suurusest, kaare põlemise kestusest ja kontaktide materjalist.
Alalisvoolu korral toimub materjali ülekandmine ühelt kontaktilt teisele intensiivsemalt kui vahelduvvoolu korral, kuna voolu suund vooluringis ei muutu.
Madala voolu korral põhjustab kontaktide erosiooni kontakti maatüki hävimine mitte keskel, vaid ühele elektroodile lähemal. Sagedamini täheldatakse kontakti katkemist anoodil - positiivsel elektroodil.
Täheldatakse metalli ülekandumist sulamispunktist kaugemal asuvale elektroodile, tavaliselt katoodile. Ülekantud metall tahkub katoodil teravate eendite kujul, mis halvendavad kontakttingimusi ja vähendavad avatud olekus kontaktide vahelist vahet. Erosiooni hulk on võrdeline sädelahenduse ajal kontakte läbinud elektrienergia hulgaga. Mida suurem on kaare vool ja põlemisaeg, seda suurem on kontaktide erosioon.
Tööstuslike elektrivõrkude suurte voolude korral tekib avatud kontaktide vahel sageli kaar. Kaare kontakti kulumine sõltub paljudest teguritest. Nende hulgas saab kätte maksta järgmised tegurid: võrgupinge, voolu tüüp ja suurus, magnetvälja tugevus, ahela induktiivsus, kontaktmaterjalide füüsikalised omadused, tsükli lülitussagedus, kontaktkontakti olemus, kontakti avanemise kiirus.
Kontaktide vaheline elektrikaar süttib teatud pinge väärtusel.Kaare liikumist põhjustavate kaarekustutusseadmete olemasolul seguneb kaar kontaktidest, kui tekib 1–2 mm kontaktide vahe, mis ei ole seotud pinge suurusega. Seetõttu on kontakti kulumine pingest praktiliselt sõltumatu. Tabelis on toodud pinge miinimumväärtused, mille juures tekib elektrikaar mitmete kontaktidena kasutatavate metallide puhul. 1.
Tabel 1. Valitud metallide kaare minimaalne pinge ja vool
Ahela parameetrid Kontaktmaterjal Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimaalne vool, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimaalne pinge, V 15 12 13 14 14 17 15 14
Kontakti kulumine suureneb katkestusvoolu suurenedes. See sõltuvus on lähedane lineaarsele. Samal ajal toob voolu muutus kaasa välise magnetvälja muutuse, mis mõjutab kontakti kulumise olemust. Kontakti kulumine on intensiivsem alalisvoolul, mis on seotud kaare kustutamise viivitusega. Alalisvoolu korral kuluvad kontaktid ebaühtlaselt.
Kaare liikumine kaarekustutusseadmetes toimub magnetväljas, mille tekitab voolujuht. Magnetvälja tugevuse kasvades suureneb kaare võrdluspunktide liikumiskiirus. Samal ajal kuumenevad kontaktid vähem ja sulavad ning väheneb kulumine. Kui aga avatud kontaktide vahel tekib sulametalli maakits, suurendab magnetvälja tugevuse suurenemine elektrodünaamilisi jõude, mis kipuvad sulametalli kontaktivahest välja paiskama.See suurendab kontaktide kulumist.
Kontakti kulumist mõjutab ahela induktiivsus, kuna see on seotud vooluahela ajakonstandi ja voolu muutumise kiirusega. Püsivooluahelas võib induktiivsuse suurendamine vähendada kulumist, kui kontaktid on suletud, kuna vool tõuseb aeglasemalt ega saavuta kontaktide langemisel maksimaalset väärtust.
Vahelduvvooluahelas võib induktiivsuse suurenemine suurendada ja vähendada lühise kulumist. See sõltub sellest, millal kontaktid ära visatakse. Kui kontaktid avanevad, mõjutab vooluahela induktiivsus kulumist, kui see mõjutab voolu ja kaare kustutamise aega.
Intensiivsemat kulumist täheldatakse puhastest kontaktmaterjalidest (vask, hõbe) valmistatud kontaktidel ja oluliselt väheneb tulekindlate komponentidega sulamitest (vask — volfram, hõbe — volfram) valmistatud kontaktidel.
Hõbedal on suhteliselt kõrge kulumiskindlus voolutugevusel kuni 63 A, 100 A ja suurematel vooludel kulumiskindlus väheneb ning voolutugevusel 10 kA muutub see üheks kõige vähem kulumiskindlaks materjaliks.
Kontakti kulumine suureneb lülitussageduse suurenedes. Mida sagedamini seade sisse lülitatakse, seda rohkem kontaktid kuumenevad ja nende vastupidavus erosioonile väheneb. Kontaktide avanemise kiiruse suurendamine lühendab kaare tekkimise aega ja vähendab kontaktide kaare kulumist.
Elektrikontaktide parameetrid (rike, lahendus, rõhk) ja kontakti iseloom (punkt- või tasapinnaline kontakt, moonutatud kontakt) mõjutavad nii mehaanilist kulumist kui ka elektrilist kulumist.Näiteks kontaktlahenduse suurenedes suureneb nende kulumine, kuna soojusenergia vabanemine kaare silindris suureneb.
Kulunud elektrikontaktid võivad põhjustada kehva kontakti ja kontaktühenduste kadumise. See võib põhjustada lülitusseadme enneaegset riket. Kontaktide kulumist mõjutab nende tagasilükkamine elektrodünaamiliste jõudude mõjul.
Shterbakov E.F.