Материал: 1943

заканчивается, и под действием упругих сил начинается обратный ход контактов. В точке С контакты размыкаются. В точке D они снова замыкаются под действием контактной пружины и т.д. В промежутке СD появляется электрическая дуга, то есть условие появления электрической дуги

X к − X d > 0,

где X к − максимальная величина отброса контакта; X d − величина упругого восстановления деформации материала контактов (см. рис. 2.10).

Рис. 2.10. Временные диаграммы хода контактов, тока и напряжения

Через два-три периода это условие не выполняется и дребезг (вибрация) контактов прекращается.

Износ контактов при включении зависит от:

1)предварительной деформации контактной пружины или начального контактного нажатия F0 (рис. 2.11).

36

σ

σд

F0

Рис. 2.11. Износ контактов σ = f (F0 )

С увеличением F0 износ σ уменьшается до определённой

величиныσд (сплошная линия на рис. 2.11). При дальнейшем

нарастании возможен отброс контактов и появление дуги, которая станет причиной увеличения износа σ (пунктирная

Рис. 2.12. Характеристики: 1 – механическая; 2,3,4 – тяговые

При недостаточном тяговом усилии (кривая 2) будет происходить остановка подвижной системы в момент соприкосновения контактов на участке,

где Fт − Fм < 0 (см.рис. 2.12), что также приведёт к увеличению износа.

Для обеспечения минимального износа тяговая характеристика должна обеспечивать чёткое включение аппарата и иметь при этом минимально

необходимую избыточную тягу Fизб – кривая 3 (рис. 2.12).

Вопросы для самоконтроля

1.Как возникает явление вибрации контактов?

2.От чего зависит износ контактов при их замыкании?

3.Каким должно быть оптимальное тяговое усилие в контактах?

37

2.5.Материалы контактов

Кматериалам контактов предъявляются следующие основные требования:

•высокая электропроводность и теплопроводность;

•высокая коррозионная стойкость;

•стойкость к образованию окисных плёнок с высоким удельным сопротивлением;

•высокая твёрдость для исключения механического износа при частых коммутациях;

•малая твёрдость для уменьшения силы контактного нажатия;

•высокая дугостойкость τпл;

•простота обработки и низкая стоимость.

Этим требованиям более-менее удовлетворяют следующие материалы.

Медь

Достоинства

двухступенчатых С

Достоинства

1)лёгкий в обработке;

2)низкая стоимость.

Недостатки: неудаляемость окисных плёнок с высоким удельным сопротивлением.

Область применения: шины, провода.

Платина, золото

Достоинства: те же, что и у серебра.

Недостатки: высокая стоимость и малая дугостойкость.

38

Вольфрам

Достоинства:

1)высокая дугостойкость и твёрдость;

2)стойкость против эрозии и сваривания.

Недостатки:

1)высокое удельное сопротивление;

2)образование сульфидных и окисных плёнок. Область применения – в качестве дугогасящих контактов.

Металлокерамика

В науке и технике понятие «металлокерамика» обычно связывают с порошковой металлургией. Металлокерамику (керамико-металлические материалы) получают прессованием заготовок из порошков (металлов и керамики) с последующим их спеканием.

Для электрических контактов используются порошки вольфрама,

разомкнутыми контактами может вызвать явление ионизации– распад электрически нейтральных молекул газа на ионы и электроны, и такой газ уже станет электропроводным.

Дуга – это явление прохождения электрического тока через ионизированный газ. Известны четыре основных пути появления в дуговом промежутке электрических зарядов (ионов и электронов): ударная и термическая ионизация, термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии.

Термоэлектронная эмиссия – это явление испускания электронов раскалённой поверхностью катода. Разомкнутые контакты представляют собой электроды с определённой разностью потенциалов. Отрицательно заряженный электрод называется катодом. После разрыва жидкометаллического мостика на катоде образуется пятно, которое и является основанием дуги. Под действием температуры этого пятна электроны получают кинетическую энергию, необходимую для преодоления

39

потенциального барьера и покидают поверхность катода, попадая в межконтактное пространство.

При наличии сильного электрического поля электроны могут покидать поверхность катода даже без предварительного их возбуждения. Это явление называется автоэлектронной эмиссией. Возникновение дугового разряда связано с явлениями термоэлектронной и автоэлектронной эмиссии. Но эти явления лишь начало развития дугового разряда. Для поддержания электрической дуги этих эмиссий электронов недостаточно.

Процессы, которые поддерживают дугу, это термическая и ударная ионизации. Под воздействием высокой температуры электронейтральные молекулы газа распадаются на ионы и электроны. Это явление называется термической ионизацией. Температура створа электрической дуги достигает

7000 К.

При этом число и скорость движения заряженных частиц (а также

также и от скорости его изменения. При медленном изменении тока процессы ионизации и деионизации успевают за этим изменением, и ВАХ при таком условии будет называться статической (см. рис. 2.13, кривая 1).

Рис. 2.13. ВАХ: 1 – статическая; 2 – динамические; 3 – идеальная динамическая

40