1.3. Вібрація контактів та методи її усунення

 

При вмиканні контактів має місце:

1. Вібрація контактів.

2. Ерозія за рахунок створення розряду між контактами, які сходяться.

Розглянемо природу вібрації на прикладі контактного механізму контактора (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Контактний механізм контактора

 

У момент зіткнення нерухомого 4 та рухомого 1 контактів відбувається удар, в результаті якого має місце деформація зминання контактів і відкидання контакту 1 разом з контактним важелем 2 вправо. Між контактами створюється зазор і загоряється дуга. Рух контакту 1 вправо припиняється тоді, коли енергія удару перейде в енергію стиснення пружини 3. Після цього контакт 1 під дією пружини 3 почне переміщатись вліво. Далі буде новий удар і нове відкидання контакту, тобто вібрація. Вібрація контактів призводить до їх зносу.

Для зменшення вібрації здійснюють:

-   попередню деформацію пружини (натяг) при розімкнених контактах;

-   збільшення жорсткості контактної пружини;

-   збільшення тягового моменту приводу;

-   зменшення моменту інерції контактів.

При вмиканні кола за мірою наближення контактів зростає напруженість електричного поля між контактами, що призводить до пробою проміжку. В дугову форму розряд не переходить, так як рухомий контакт продовжує рухатись і, замикаючи проміжок, припиняє розрядні процеси. Електрони, які тут виникають, бомбардують анод і викликають його знос.

Знос контактів в результаті переносу матеріалу з контакту на контакт, випаровування в навколишній простір без зміни складу матеріалу, називається фізичним зносом (ерозією). Він при зминанні невеликий, але при малих натисненнях та відстані між контактами може призвести до їх спікання.

При розмиканні контактів сила натискання зменшується, перехідний опір зростає і тому збільшується температура точок торкання. В момент роз’єднання контактів температура досягає температури плавлення і між контактами виникає місток із рідкого металу. При подальшому русі контактів місток обривається і виникає дуговий або тліючий розряд.

При дуговому розряді температура катодного і анодного плеча дуги досягає точки плавлення матеріалів. Висока температура контактів призводить до їх інтенсивного окислення, розпилення матеріалу контактів в навколишній простір, переносу матеріалу з електрода на електрод та створення плівок.

Знос, зв’язаний з окисленням, створенням на електродах плівок хімічних сполук матеріалу контактів з середовищем, називається хімічним зносом (корозією).

Основними засобами боротьби з ерозією в електричних апаратах на струми від 1 до 600 А є:

-  скорочення тривалості горіння дуги;

-  усунення вібрації при вмиканні;

-  застосування дугостійких контактних матеріалів.

Для контактів на струми до декількох ампер застосовуються схемні методи зменшення ерозії (рис. 1.4, а, б, в, г).

Рис. 1.4. Схемні методи зменшення ерозії

 

У схемі рис. 1.4, а іскра відсутня, якщо:

,

дуга відсутня за умови:

,

де  і  – мінімальні значення напруги та струму, які необхідні для підтримання дугового розряду (табл. 1.2).

Таблиця 1.2

 

Недоліком схеми рис. 1.4, а є те, що опір  збільшує струмове навантаження контактів.

У схемі на рис. 1.4, б контакти навантажені тільки струмом U/R і зворотнім струмом вентиля VD.

Для схеми рис. 1.4, в іскровий розряд відсутній, якщо:

.

Однак зі зменшенням  росте струм, який буде вимикатись іншими контактами.

Кращі результати дає схема рис. 1.4, г. Наявність конденсатора С зменшує струм між контактами, так як в конденсатор С відгалужується струм , де  ‑ напруга на контактах. Конденсатор С знижує швидкість зростання напруги на контактах і розряд може припинитись.