Електричні апарати (стр. 12 из 31)
А. застосування ерозійно-стійких матеріалів;
б) шунтуванням контактів іскрогасящими
-колами. В цьому випадку частина енергії кола іде на заряд конденсатора. Тривалість іскрового розряду суттєво зменшується. Однак, при великих ємностях, при замиканні може відбутись в такому випадку розряд конденсаторів на контактах (що ще не замкнуті, але наблизились між собою) і, як наслідок, зварювання контактів.Для боротьби з ерозією при малих струмах застосовують:
1) використання дугостійких матеріалів, щоб не допустити розвитку дуги в процесі розмикання контактів;
2) вмикання паралельно до контакту конденсатора ( при цьому частина енергії відводиться на конденсатор).
7.3.3 Зношування контактів при великих струмах та боротьба із ерозією
Зношування контактів при великих струмах відбувається як при їх замиканні, так і при їх розмиканні, і залежить від багатьох змінних факторів. До сьогодні немає аналітичного виразу для розрахунку величини зношування.
При орієнтовних розрахунках треба пам’ятати, що зношування контактів пропорційне величині струму. При І>5 А хороші результати дає формула Кузнєцова (основним параметром зношуваного контакту є маса втраченого контакту):
де
– маса зношування контакта; 
– сила струму вимикання; 
– кількість вмикань – вимикань контакту; 
– коефіцієнт зношування ((1 – 200)·10-6 Г/А2).При струмах І ≤ 5 А строк служби контактів визначається формулою:
де
– об’єм контакту, призначений на зношування; 
– густина матеріалу контакту; 
– час гасіння дуги; 
– коефіцієнт зношування (К~(1 – 20)·10-9 кг/Кл.Для боротьби із ерозією на струми від 1А до 600А необхідно:
а) скорочувати час горіння дуги за допомогою дугогасящих пристроїв;
б) боротись із тремтінням контактів, що виникають при замиканні. Це досягається за допомогою зменшення маси рухомих контактів і швидкості їх замикання, а також збільшенням початкового натискання і жорсткості пружини. Останнє приведе до росту протидії відкиданню контактів, зменшить амплітуду відхилень.
в) застосування (як і у випадку малих струмів) дугостійких контактів.
7.4 Конструктивна форма контактів і контактних з’єднань.
7.4.1 Найважливіші параметри контактних конструкцій
Класифікація контактів проводиться по декількох напрямках. Із яких можна виділити:
а) класифікацію на розбірні і нерозбірні; рухомі контакти, що не розмикаються і рухомі контакти, що розмикаються (розривні контакти); рідко-металічні контакти;
б) контактні системи, що визначаються струмом, який проходить через контакти, і напругою сітки. У випадку (б) контактні системи електричних апаратів поділяються на три характерних групи:
I. – апаратів релейного типу (струми не > 5 A, напруги – сотні вольт);
II. – контакти апаратів керування і розподільних систем (і~сотень-тисяч А; Uсітки~тисяч B);
III. I~: десятків кА, Uc → сотень кВ.
Приклад контактів I групи – рис. 7.5 (а), ІІ групи – рис. 7.5 (б), ІІІ групи – рис. 7.5(в).
В пластинчастих пружинчастих контактах реле (застосовуються) контактні накладки 1 різної форми, що встановлені на струмоведучих пластинах 2.
Стальна пружина 3 створює попередню деформацію верхньої частини, так що уже в момент дотикання контактів створюється необхідна сила натискання на контакт. В залежності від форми контактних накладок 1 контакт здійснюється по площині, лінії або в точці.
7.4.2 Конструкції контактних вузлів і їх типи
Уже відмічалось, що класифікація контактів і вузлів проводиться по декількох напрямках, в тому числі в залежності від сили струму. В свою чергу контактні вузли на середні і великі струми можна поділити на 5 основних типів:
1. Важільні.
2. Мостикові.
3. Врубні.
4. Роликові.
5. Розеточні.
Вони можуть бути одноступінчасті і багатоступінчасті.
В одноступінчастому контакті контактна пара служить як для тривалого протікання струму, так і для розриву дуги при розмиканні.
Для багатоступінчастих контактних груп характерним є поділ на основні, що покривають сріблом (аргентумом), і служать для пропускання струму в стаціонарному режимі і дугогасящі, що виконуються із дугостійких матеріалів і відіграють основну роль при вмиканні і вимиканні. Замикаються контакти так: спочатку дугогасящі, потім – основні.
А вимикаються в зворотній послідовності: основні – дугогасящі. При розмиканні розриву спочатку не відбувається – струм тече через дугогасящі контакти, а потім розмикаються дугогасящі, на яких виникає дуга. Іноді додають паралельно ще і проміжні контакти. На рис. 7.5 – 7.7. показано різні типи контактів.
Мостикові контакти застосовують в прямоходових рухомих системах (див. рис. 7.6).
1. Слабострумовий контакт (показано на рис 7.5 (а)) складається із:
1) контактної накладки;2) струмоведучих пластинчастих пружин;
3) стальних пружин для попередньої деформації верхньої пружини.
2. Важільний контакт (рис. 7.5 (б)). Нажим здійснюється силою контактної пружини. У важільних контактах роблять перекат, щоб зменшити вплив шороховатості контактів. Шороховатість збільшує опір контактів.3. Розеточний контакт (рис. 7.5 (в)) утворений сегментами 2 навколо струмоведучого контакту 1, який при розриванні кола відходить від сегментів.
4. Роликовий контакт (рис. 7.5 (г)) служить для знімання струму з нерухомих деталей. Застосовують при великих переміщеннях і великих струмах.
5. Врубний контакт (рис. 7.5 (д)). Врубні контакти мають ніж (нерухомий контакт), пружину, ламель (рухомий контакт).Контакти поділяються також на:
1) твердометалічні;
2) рідкометалічні.
Характеристикою контактів є:
1) зазор – найкоротша відстань між розімкнутими контактуючими поверхнями рухомого і нерухомого контактів; зазор вибирається із умови гасіння дуги при малих струмах;
2) провал. Оскільки при роботі контакти зношуються, то для забезпечення нормальної роботи кінематика електричних апаратів виконана таким чином, щоб забезпечити якість контакту після певного зношування. Для цього контакти дотикають раніше, ніж система доходить до упора. Якщо при замкнутому положенні рухомої системи забрати нерухомий контакт, то рухомий посунеться на відстань, що називається провалом. Провалом визначається запас на зношування контактів при заданій кількості їх спрацювань.
3) контактний нажим – сила, що стискає контакти в місці їх дотику. Ця сила по мірі зношування контактів зменшується;
4) додатковий стиск пружини – забезпечує провал. По мірі зношування додатковий стиск пружини зменшується, працездатність контакту погіршується.
Недоліки твердометалічних контактів:
1) окислення поверхні, що веде до їх зварювання і зменшення їх надійності;
2) ерозія;
3) чим більший номінальний струм, тим більша сила контактного натискання необхідна. При великих струмах КЗ контактні натискання вимагають великих значень сили, що збільшує необхідну потужність привода апарату, його габарити і масу.
Цих вад немає в рідкометалічних контактах. Вони можуть працювати в умовах зовнішніх високих тисків, температур, глибокого вакууму; в них відсутнє зношення і окислення, вони мають малий перехідний опір, а тому можуть працювати при високих густинах струмів (
А/см2).Недоліки:
1) обмеженість температурного інтервалу (не можуть працювати при низьких температурах);
2) небезпечність з точки зору техніки безпеки (ртуть, галій).
7.5 Способи компенсації електродинамічних сил в контактах
Контакти можна представити як провідники змінного перерізу, в місці звуження яких виникають повздовжні електродинамічні зусилля, що намагаються розімкнути контакт.
В апаратах на великі струми намагаються виконати таку контактну систему, щоб компенсувати або послабити дію електродинамічних сил. Наприклад, в так званій мостиковій схемі на рис. 7.6 показано напрямок протікання струму та напрямок дії сили. В цьому випадку електродинамічні сили F, прижимають контакт до перемички.– важільний контакт:
1,2 – нерухомий контакт (складається з двох частин);4 – рухомий контакт;
3 – пружинний контакт.
Для електродинамічної компенсації контактів важільного типу нерухомий контакт роблять із двох частин (1,2) з’єднаних шарнірно. Рух частин в нейтральному положенні утримується двома пружинами (3), що діють одна на зустріч другій. Електродинамічна сила
намагається розсунути контактні паралельні пластини (2) контакту і (1); підібравши довжину 
певним чином, можна зробити так, що контакт (2) буде прижиматись до рухомого контакту і контактне натискання буде зростати.