Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Основы теории электрических аппаратов

Износостойкость контактов - Основы теории электрических аппаратов

Оглавление
Основы теории электрических аппаратов
Процессы нагревания электрических аппаратов
Нагревание проводников переменным током
Отвод тепла от нагретых тел
Конвекция
Теплоотвод при вынужденном движении жидкости
Теплопередача через жидкостные прослойки
Моделирование нагревания аппаратов, нагревание нетоковедущих частей аппаратов
Нагревание катушек электрических аппаратов
Понятие о термической устойчивости аппаратов
Нагревание контактов
Сваривание контактов
Износостойкость контактов
Неразмыкаемые контактные соединения
Нагревание неразмыкаемых контактных соединении при коротких замыканиях
Водяное охлаждение контактов
Сведения о физических характеристиках электрической дуги
Процессы на электродах дуги
Процессы ионизации в стволе дуги
Энергетический баланс дуги
Дуга переменного тока
Способы гашения дуги постоянного тока в аппаратах низкого напряжения
Гашение дуги в аппаратах постоянного тока высокого напряжения
Гашение дуги в выключателях переменного тока
Отключение малых индуктивных и емкостных токов в выключателях переменного тока
Отключение высокочастотных цепей в выключателях переменного тока
Применение дуги в автоматах гашения поля
Гашение дуги в выключателях переменного токая
Изоляция аппаратов высокого напряжения
Конструктивные промежутки изоляции аппаратов высокого напряжения
Бумажно-масляная изоляция
Основные типы изоляторов
Сухоразрядное напряжение изоляторов
Применение экранов в изоляции
Мокроразрядное напряжение изоляторов
Работа изоляции в районах с загрязненной атмосферой
Литература

Различают механический и электрический износ контактов. Последний значительно больше и существенно определяет работу контактов. Износ контактов можно определять двумя способами: по провалу контактов и по уменьшению веса контактов. Обширное исследование было произведено в свое время Броном по первому способу. Он установил следующие положения:

  1. износ контактов пропорционален числу их срабатываний;


Рис. IV. 16. Зависимость износа контактов от напряженности магнитного поля при магнитном дутье

Рис. IV. 17. Зависимость износа контактов от тока для медных, серебряных и металлокерамических (СОК) контактов

  1. при наличии магнитного дутья (контакторы, автоматы) износ контактов зависит от напряженности магнитного поля и при не очень больших токах имеет минимум (рис. IV.16), например при токе 100 а этот минимум обнаруживается очень ясно, но уже при токе 600 а он исчезает.

Повышение износа при Н > Нмин объясняется выбрасыванием расплавленного металла из межконтактного промежутка силами магнитного поля;

  1. износ контактов обратно пропорционален ширине контакта (в случае линейных контактов);
  2. износ контактов пропорционален току, а не квадрату тока, как можно было бы ожидать; это связано с тем, что количество металла, расплавляемого током, пропорционально току. Износ больше при включении, вследствие вибрации и повторных зажиганий дуги.

Все приведенные положения относятся к электрическому износу. Механический износ является в основном следствием ударов между контактными элементами при их соприкосновении, а также ударов в приводном механизме. В часто работающих аппаратах (контакторах) эти удары повторяются миллионы раз.

В результате происходят деформации деталей и их износ. В основном изнашиваются оси вращающихся частей и их втулки (подшипники). Борьба с механическим износом должна идти в направлении создания кинематических схем, при которых оси контактора не испытывают ударов.

Рис. IV.18. Зависимость числа операций п до износа контактов от тока для меди и металлокерамики CuW

Рис. IV. 19. Зависимость износа контактов от числа операций для меда и металлокерамики АНС

В последние годы было произведено много исследований износа контактов как при малых, так и при больших токах, причем износ определялся по второму способу — по уменьшению веса контактов. Для удобства сравнения результатов было введено понятие об удельном износе, т. е. о потере веса на одно включение — отключение (на одну операцию). Особенно много исследований было произведено с металлокерамическими контактами. Обнаружилось, что их износостойкость значительно выше, чем у медных контактов. Удельный износ характеризуется графиком, показанным на рис. IV. 17.

Сравнение меди и медно-вольфрамового сплава (рис. IV.18) показывает, что сплав при больших токах выдерживает в несколько раз большее число операций до полного износа, чем медь. Однако это верно только до тока 20 кА. В релейной аппаратуре применяется еще сплав серебро — никель (АНС). Он дает значительно меньший износ, чем медь (рис. IV. 19).
Поведение контактов несколько различно при постоянном и переменном токе. У контакторов постоянного тока наименьший износ дают сплавы СОМ-10 (серебро — окись меди) и СОК-15 (серебро — окись кадмия). У контакторов переменного тока хорошо работают СОМ-10, СОМ-15 и СОК-15. При переменном токе большую роль играет скорость размыкания контактов. Износ растет с увеличением этой скорости.
Металлокерамические материалы ведут себя по-разному при малых и при больших токах. При токах до 100 а наиболее износоустойчиво серебро (см. рис. IV. 17); при больших токах — СОК-15 и СН-40. При очень больших токах, порядка килоампер, наиболее подходящими материалами являются СВ-60 и СВ-80.
Исследования показали, что износостойкость металлокерамических контактов значительно увеличивается при мелкозернистой структуре сплавов. У СОК-15 обычная структура имеет зерна серебра размером d — 50 мкм, а мелкозернистая структура — 0,5 мкм; такая структура уменьшает износ в среднем в 3 раза (см. рис. IV.5).
Приведенные сведения относятся к износостойкости контактов аппаратов низкого напряжения, работающих на воздухе. Интересны данные об износе контактов, работающих в масле (в масляных выключателях высокого напряжения). Исследование, проведенное в ВЭИ с контактами, имевшими металлокерамические напайки (вольфрам—медь) [Л.IV.3], установило ряд важных зависимостей. Первое положение, установленное в данном исследовании, заключается в том, что весовой износ контактов при данном токе прямо пропорционален количеству электричества, прошедшего через контакты. На основании большого количества опытов была получена формула

где k — постоянный коэффициент и t — время действия тока.
Учитывая отклонения от средней величины износа, предложено ввести коэффициент запаса, равный 1,35. Тогда

Приняв допустимую степень износа, молено определить и допустимое число отключений п заданного тока до смены контактов. Например, для выключателя ВМК-110 при токе 26 кА допустимо восемь отключений, а при токе 21 кА — двенадцать.



 
« Основные направления развития низковольтного аппаратостроения   Охлаждающие устройства масляных трансформаторов »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.