Сваривание контактов

Основными характеристиками контактов являются их электрическое сопротивление и термическая стойкость, т. е. отсутствие сваривания контактов при прохождении больших токов, например токоз к. з.

Напряжение размягчения используется для нормирования маломощных контактов. Для них обычно принимают, что допустимое падение напряжения не должно превосходить (0,5-^-0,8) Up. Напряжение плавления тесно связано с рассмотрением вопросов сваривания контактов.

На основе (9.21) можно найти приближенную зависимость для минимального тока сваривания, если считать, что току сваривания контактов /ев соответствует достижение контактной точкой температуры плавления:

к.з. резко возрастает, то соответственно, как показано в гл. 1, снижается и их механическая прочность. Явления остаточной деформации то-коведущих элементов, сваривания контактов и их оплавления могут наступить именно в установившемся режиме к.з., когда воздействующие электродинамические силы уменьшаются.

Следует отметить, что процессы плавления и сваривания контактов исследуются преимущественно экспериментальным путем по результатам измерений конечных значений исследуемых параметров (радиуса площадки сваривания, глубины проплавления, отрывного усилия и др.), так как при аналитическом расчете трудно учесть влияние ряда факторов на процесс сваривания контактов—-роль поверхностных пленок, изменение свойств материала при быстром изменении тока и др. Процесс сваривания наглядно характеризуется зависимостью переходного Кк,мк0м сопротивления медных контактов Rv от падения напряжения на них ( 3.15), полученной при кратковременном воздействии тока [5]. Здесь можно отметить три области. На участке а—б, соответствующем увеличению мгновенного значения тока, происходит разогревание контактов вследствие возрастания тока и падения напряжения Д?/к. Участок б — в характеризует 3.15 область сваривания контактов. В точке б

Следует отметить, что кроме сваривания контактов вследствие их отброса при прохождении тока к.з. нагрев контактов может привести к изменению механических характеристик контактных пружин (снижению их жесткости) и остаточной деформации контактных элементов, так как температура в области локального нагрева резко отличается от температуры участков, удаленных от контактной площадки.

При коротких замыканиях возникает опасность сваривания контактов при нахождении их в замкнутом положении (при сквозном токе короткого замыкания) и тем более в момент замыкания (включение на короткое замыкание).

При включении на короткое замыкание вероятность сваривания контактов возрастает как за счет возможного дребезга, так и за счет меньшего нажатия (в момент соприкосновения контактное нажатие равно начальному Р„).

При коротких замыканиях возникает опасность сваривания контактов при нахождении их в замкнутом положении (при сквозном токе короткого замыкания) и тем более в момент замыкания (включение на короткое замыкание).

При включении на короткое замыкание вероятность сваривания контактов возрастает как за счет возможного дребезга, так и за счет меньшего нажатия (в момент соприкосновения контактное нажатие равно начальному Рн).

током включения /вкл — наибольшим амплитудным значением тока, который выключатель способен включить без сваривания контактов;

Отключение электрической цепи обычно не может быть мгновенным. При разрыве цепи тока неизбежно возникновение большей или меньшей ЭДС самоиндукции (см. 5.3); под действием этой ЭДС совместно с напряжением сети промежуток между расходящимися контактами пробивается и возникает электрическая дуга. Высокая температура последней может вызвать быстрое разрушение или сваривание контактов. Особенно опасно действие дуги в аппаратах высокого напряжения при отключениях токов короткого замыкания.

Отключение электрической цепи обычно не может быть мгновенным. При разрыве цепи тока неизбежно возникновение большей или меньшей ЭДС самоиндукции (см. 5.3); под действием этой ЭДС совместно с напряжением сети промежуток между расходящимися контактами пробивается и возникает электрическая дуга. Высокая температура последней может вызвать быстрое разрушение или сваривание контактов. Особенно опасно действие дуги в аппаратах высокого напряжения при отключениях токов короткого замыкания.

Отключение электрической цепи обычно не может быть мгновенным. При разрыве цепи тока неизбежно возникновение большей или меньшей ЭДС самоиндукции (см. 5.3): под действием этой ЭДС совместно с напряжением сети промежуток между расходящимися контактами пробивается и возникает электрическая дуга. Высокая температура последней может вызвать быстрое разрушение или сваривание контактов. Особенно опасно действие дуги в аппаратах высокого напряжения при отключениях токов короткого замыкания.

При номинальном токе сила отброса контактов невелика. При токе короткого замыкания эта сила, пропорциональная квадрату тока, достигает больших значений. При этом может происходить размыкание контактов и последующее их сваривание. Чтобы устранить сваривание контактов, сила контактного нажатия должна быть больше силы отброса при ударном значении тока (см. гл. 9).

электродинамические усилия отброса, вибрация контактов, явления в короткой дуге, сваривание контактов и др. При разработке коммутационных аппаратов необходимо иметь в виду максимальную температуру в площадке соприкосновения и температуру контактных элементов, так как они соприкасаются с изоляционными частями; в зависимости от класса изоляции ГОСТ устанавливает допустимые температуры для различных контактных соединений.

Сваривание контактов. Прохождение через замкнутые контакты длительных токов перегрузки или токов к. з. вызывает значительное повышение температуры в площадке их соприкосновения, в результате чего материал контактов может расплавиться и произойдет их сваривание. Другой причиной сваривания может явиться самопроизвольное размыкание контактов под действием рассмотренных выше усилий отброса, ударных сотрясений и вибрации контактов в процессе их включения. В этом случае материал контактов плавится под действием коротких дуг (см. гл. 5), возникающих на контактах при их кратковременном размыкании. Кроме того, существуют определенные условия в процессе длительной работы контактов в замкнутом состоянии, когда может произойти холодное сваривание.

Сваривание контактов может воспрепятствовать отключению коммутационного аппарата и привести к тяжелым авариям. Тепловые процессы в замкнутых электрических контактах, обусловливающие их сваривание, в значительной мере определяются неравномерностью распределения плотности тока по контактной площадке и в области стягивания.

С возрастанием контактного нажатия отрывное усилие увеличивается ( 3.19), причем у металлокерамических композиционных материалов оно существенно ниже, чем у монометаллов, Сваривание контактов из материалов, обладающих наиболее низкой электро- и теплопроводностью, происходит раньше. Твердость контактного материала

Сваривание контактов 86

Снижение эрозии может быть достигнуто за счет применения эрозионно-устойчивых материалов, а также за счет шунтирования контактов искрогаситель-ными (активно-емкостными) цепочками. В этом случае при размыкании часть энергии цепи уходит на заряд конденсатора. Длительность искрового разряда существенно сокращается. Следует, однако, иметь в виду, что при значительных емкостях при замыкании может произойти разряд конденсатора на сблизившиеся, но еще не замкнутые контакты и как следствие этого — сваривание контактов.

расплавление и сваривание контактов. На практике вследствие кратковременности коротких замыканий такое явление наблюдается редко. Сваривание замкнутых контактов происходит, как правило, за счет электродинамического отброса, когда электродинамические силы равны контактному нажатию или превосходят его. Возникающая при отбросе контакта дуга вызывает большое оплавление рабочих поверхностей и их сваривание при замыкании.