Elektrik kontaklarının aşınması

Çalışma sırasında, anahtarlama kontakları sıklıkla açılıp kapatılır. Bu da aşınmaya yol açar. Servis ömrünün sonuna kadar cihazın arızalanmasına yol açmayacak şekilde kontakların aşınmasına izin verilir.

Kontak aşınması, kontakların çalışma yüzeyinin şekil, boyut, ağırlık ve daldırmada azalma ile değişmesidir.

Mekanik faktörlerin etkisi altında meydana gelen elektrik kontaklarının aşınmasına denir mekanik aşınma... Ayırıcıların kontakları, elektrik devresini yük olmadan açan cihazlar olan mekanik aşınmaya maruz kalır. Aşınma, uç temasların ezilmesi ve düzleşmesi ve kesik temas yüzeylerinin aşınması şeklinde kendini gösterir.

Mekanik aşınmayı azaltmak için, hareketli veya sabit kontaklar, temas titreşim olasılığını ortadan kaldırarak, cihazın kapalı konumunda kontağı durmasına kadar bastıran bir yay ile sağlanır.Açık konumda yaylı olan kontak stoptan uzaklaşır ve yay kontakları birbirine doğru bastırarak temas basıncı sağlar.

En yoğun aşınma, elektrik faktörlerinin etkisi altında, akım yükü varlığında meydana gelir. Bu aşınmaya elektriksel aşınma veya elektriksel erozyon denir.

Elektrik kontağı aşınmasının en yaygın ölçüsü, kontak malzemesinin hacimsel veya ağırlık kaybıdır.

Yük altında elektrik devrelerini anahtarlamak için tasarlanmış kontaklar, mekanik ve elektriksel aşınmaya tabidir. Ayrıca kontakların çevre ile temas ettikleri malzemeden çeşitli kimyasal bileşiklerin yüzeylerinde film oluşturması nedeniyle kontaklar aşınmaya kimyasal aşınma veya korozyon adı verilir.

Bir elektrik devresi bir elektrik yükü ile değiştirildiğinde, kontaklarda güçlü bir deşarja dönüşebilen bir elektrik boşalması meydana gelir. elektrik arkı.

Aşınma sürecini kapatma

Kontaklar kapanma sürecinde temas ettiğinde, yay kontağı elastik kuvvetlerin etkisi altında geri atılır. Birkaç temas reddi olabilir, yani sönümlü genliğe sahip temas titreşimi gözlemlenir. Titreşimlerin genliği, sonraki her darbede azalır. Reddetme süresi de azalır.

Cihaz açıldığında kontakların titreşimi: x1, x2 - reddetme genliği; t1, T2, T3 — zaman kaybı

Kontaklar dışarı atıldığında, temas noktalarını eriten ve metali buharlaştıran kısa bir ark oluşur. Bu durumda, temas bölgesinde artan bir metal buharı basıncı oluşur ve temas bu buharların akışında "askıda kalır".Kontağı kapatma süresi uzar.

Elektrik kontaklarının açıldığında aşınması, kontakların temas anındaki ilk çökmesine, temas basıncını oluşturan yayın sertliğine ve kontak malzemelerinin fiziksel özelliklerine bağlıdır.

Temas anındaki temas noktalarına ilk itme — bu, kontakların çarpıştıklarında reddedilmesine karşı koyan kuvvettir. Bu kuvvet ne kadar büyük olursa, reddetme genliği ve süresi o kadar küçük olacaktır, kontakların titreşimi ve aşınmaları o kadar küçük olacaktır. Yay sertliği arttıkça temas reddi azalır ve temas aşınması azalır.

Temas malzemesinin erime noktası ne kadar yüksek olursa, temas aşınması o kadar düşük olur. Anahtarlamalı devredeki akım ne kadar yüksek olursa, kontaklardaki aşınma o kadar fazla olur.

Açık aşınma süreci

Kontakların açıldığı anda kontak basıncı sıfıra düşürülür. Bu durumda kontak direnci artar ve son temas noktasındaki akım yoğunluğu artar. Temas noktası erir ve ayrılan kontaklar arasında erimiş metalden oluşan bir kıstak (köprü) oluşur ve bu daha sonra kırılır. Kontaklar arasında kıvılcım veya ark oluşabilir.

Fırlatma sırasında yüksek sıcaklığın etkisi altında, kontak kıstağının metalinin bir kısmı buharlaşır, bir kısmı temas boşluğundan sıçrama şeklinde dışarı atılır ve bir kısmı bir kontaktan diğerine aktarılır. Temas noktalarında erozyon olayları gözlemlenir - üzerlerinde kraterlerin görünümü veya metalin yapışması.Kontakların aşınması akımın tipine ve büyüklüğüne, arkın yanma süresine ve kontakların malzemesine bağlıdır.

Doğru akım ile, devredeki akımın yönü değişmediğinden, malzemenin bir kontaktan diğerine transferi alternatif akımdan daha yoğun gerçekleşir.

Düşük akımlarda, kontakların aşınması, kontak kıstağının ortada değil, elektrotlardan birine daha yakın olarak tahrip edilmesinden kaynaklanır. Daha sıklıkla, temas kıstağının kesintiye uğraması anotta - pozitif elektrotta gözlenir.

Elektroda, erime noktasından daha uzakta, genellikle katotta bir metal transferi gözlenir. Aktarılan metal, temas koşullarını kötüleştiren ve açık durumda kontaklar arasındaki boşluğu azaltan keskin çıkıntılar şeklinde katot üzerinde katılaşır. Erozyon miktarı, kıvılcım deşarjı sırasında kontaklardan geçen elektrik miktarı ile orantılıdır. Arkın akımı ve yanma süresi ne kadar büyük olursa, kontakların aşınması da o kadar büyük olur.

Endüstriyel elektrik şebekelerindeki yüksek akımlarda, genellikle açık kontaklar arasında ark oluşur. Ark teması aşınması birçok faktöre bağlıdır. Bunlar arasında aşağıdaki faktörlerin intikamı alınabilir: şebeke voltajı, akımın türü ve büyüklüğü, manyetik alan kuvveti, devre endüktansı, kontak malzemelerinin fiziksel özellikleri, çevrim anahtarlama frekansı, kontak kontağının doğası, kontak açma hızı.

Kontaklar arasındaki elektrik arkı belli bir voltaj değerinde tutuşur.Arkın hareketine neden olan ark söndürme cihazlarının varlığında, voltajın büyüklüğü ile ilgili olmayan 1 - 2 mm'lik bir kontaklar arası boşluk göründüğünde ark kontaklardan karışacaktır. Bu nedenle, temas aşınması pratik olarak voltajdan bağımsızdır. Kontak olarak kullanılan birkaç metal için elektrik arkının oluştuğu minimum voltaj değerleri bir tabloda verilmiştir. 1.

Tablo 1. Seçilen metaller için minimum ark gerilimi ve akımı

Devre parametreleri Kontak malzemesi Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni Minimum akım, A 0,38 0,4 0,43 0,45 0,50 0,75 1,1 1,5 Minimum voltaj, V 15 12 13 14 14 17 15 14

Kontak aşınması, kesme akımı arttıkça artar. Bu bağımlılık doğrusala yakındır. Aynı zamanda, akımdaki değişiklik, temas aşınmasının doğasını etkileyen dış manyetik alanda bir değişikliğe yol açar. Kontak aşınması, arkın söndürülmesindeki gecikmeyle ilgili olarak doğru akımda daha yoğundur. Doğru akım ile kontaklar düzensiz bir şekilde aşınır.

Ark söndürme cihazlarında arkın hareketi, akım taşıyan bir telin oluşturduğu manyetik alanda gerçekleşir. Manyetik alanın şiddeti arttıkça arkın referans noktalarının hareket hızı artar. Aynı zamanda kontaklar daha az ısınır ve erir ve aşınma azalır. Bununla birlikte, açık kontaklar arasında bir erimiş metal kıstağı oluştuğunda, manyetik alan kuvvetindeki artış, erimiş metali temas aralığından dışarı atma eğiliminde olan elektrodinamik kuvvetleri artırır.Bu, kontakların daha fazla aşınmasına yol açar.

Kontak aşınması, devrenin zaman sabiti ve akımın değişim hızı ile ilgili olduğundan devrenin endüktansından etkilenir. Sabit akım devresinde, artan endüktans kontaklar kapalıyken aşınmayı azaltabilir çünkü akım daha yavaş yükselir ve kontaklar düştüğünde maksimum değerine ulaşmaz.

Bir AC devresinde, artan endüktans kısa devre aşınmasını artırabilir ve azaltabilir. Kişilerin ne zaman atıldığına bağlıdır. Kontaklar açıldığında devrenin endüktansı akımı ve arkı söndürme süresini etkiliyorsa aşınmayı da etkiler.

Saf temas malzemelerinden (bakır, gümüş) yapılan temaslarda daha yoğun aşınma gözlenir ve refrakter bileşenlerle (bakır - tungsten, gümüş - tungsten) alaşımlardan yapılan temaslarda önemli ölçüde azalır.

Gümüş, 63 A'ya kadar olan akımlarda nispeten yüksek aşınma direncine sahiptir, 100 A ve üzerindeki akımlarda aşınma direnci azalır ve 10 kA akımlarda aşınmaya en az dayanıklı malzemelerden biri haline gelir.

Kontak aşınması artan anahtarlama frekansı ile artar. Cihaz ne kadar sık ​​​​açılırsa, kontaklar o kadar fazla ısınır ve aşınmaya karşı dirençleri azalır. Kontak açma hızının arttırılması ark süresini kısaltacak ve kontaklardaki ark aşınmasını azaltacaktır.

Elektrik kontaklarının parametreleri (arıza, çözüm, basınç) ve kontağın doğası (nokta veya düzlemsel temas, bozuk temas) hem mekanik aşınmayı hem de elektrik aşınmasını etkiler.Örneğin, temas solüsyonu arttıkça ark silindirinde termal enerji salınımı arttıkça aşınmaları da artar.

Aşınmış elektrik kontakları, zayıf temasa ve temas bağlantılarının kaybına neden olabilir. Bu, anahtarlama cihazının erken arızalanmasına neden olabilir. Temas aşınması, elektrodinamik kuvvetlerin etkisi altında reddedilmelerinden etkilenir.

Shterbakov E.F.