Контактная защита
Методы защиты контактов предназначены для уменьшения износа и деградации, возникающих при нормальном использовании контактов внутри электромеханического переключателя , реле или контактора , и, таким образом, позволяют избежать чрезмерного увеличения сопротивления контакта или отказа переключателя.
Контактная одежда
[ редактировать ]
«Контакт» — это пара электродов (обычно один подвижный, другой неподвижный), предназначенных для управления электричеством. Электромеханические переключатели, реле и контакторы «включают питание», когда движущийся электрод вступает в контакт с неподвижным электродом для проведения тока. И наоборот, они «выключают питание», когда движущийся электрод разрывает контакт, и образующаяся в результате дуговая плазма перестает гореть, поскольку диэлектрический зазор расширяется настолько, что предотвращает протекание тока. Силовые реле и контакторы имеют два основных номинальных показателя ожидаемого срока службы: «механический срок службы» основан на работе либо без тока, либо при токе ниже тока смачивания (т. е. «сухой»), а «электрический срок службы» основан на работе выше тока смачивания (т. е. "Влажный"). Эти разные номиналы обусловлены тем, что контакты спроектированы так, чтобы компенсировать разрушительную дугу, которая естественным образом возникает между электродами во время нормальной работы в условиях влажной среды. Контактная дуга настолько разрушительна, что электрический срок службы силовых реле и контакторов чаще всего составляет лишь часть их механического срока службы. [1] [2]
- Чистые контакты реле
- Почти разрушенные контакты реле проработали под напряжением почти 100 000 циклов.
Каждый раз, когда контакты электромеханического переключателя, реле или контактора размыкаются или замыкаются, происходит определенный износ контактов. Если контакт циклический без электричества (сухой), то при воздействии контактные электроды слегка деформируются в результате холодной ковки. [1] При работе контакта под напряжением (мокром) источниками износа являются высокие плотности тока на микроскопических участках и электрическая дуга . [2] Контактный износ включает перенос материала между контактами, потерю контактного материала из-за разбрызгивания и испарения, а также окисление или коррозию контактов из-за высоких температур и атмосферных воздействий. [3] [4]
Пока пара контактов замкнута, лишь небольшая часть контактов находится в плотном контакте из-за неровностей и пленок с низкой проводимостью. Из-за ограничения тока очень маленькой площадью плотность тока часто становится настолько высокой, что расплавляет микроскопическую часть контакта. [5] Во время перехода от близкого к открытому ( BREAK ) образуется микроскопическая расплавленная перемычка, которая в конечном итоге асимметрично разрывается, перенося контактный материал между контактами и увеличивая шероховатость поверхности. Это также может произойти во время перехода из открытого состояния в закрытое ( MAKE ) из-за дребезга контактов .
Электрическая дуга возникает между точками контакта (электродами) как при переходе из закрытого состояния в разомкнутое ( РАЗРЫВ ), так и из открытого в закрытое (замыкающее), когда зазор между контактами мал и напряжение достаточно высокое. Нагрев из-за дуги и высокой плотности тока может временно расплавить контактную поверхность. Если часть плавящегося материала затвердевает, когда контакты закрыты, контакт может залипнуть в закрытом состоянии из-за микросварки, аналогичной точечной сварке . [2]
Дуга, возникающая во время контактного РАЗРЫВА ( BREAK arc), аналогична дуговой сварке , поскольку дуга РАЗРЫВА обычно более энергичная и более разрушительная. [6] Дуга может вызвать перенос материала между контактами. [7] Дуга также может быть достаточно горячей, чтобы испарять металл с контактной поверхности.
Высокие температуры также могут привести к более быстрому окислению и коррозии контактирующих металлов.
Контакты прекращают свою жизнь по одной из двух причин. Либо контакты не РАЗМЫВАЮТСЯ , потому что они застряли (приварены) в закрытом состоянии, либо контакты не замыкаются (высокое сопротивление) из-за коррозии контактов, либо из-за потери избыточного материала из одного или обоих контактов. Эти условия являются результатом совокупного переноса материала во время последовательных операций переключения, а также потерь материала из-за испарения и разбрызгивания. [8]
Существуют дополнительные механизмы возникновения неисправностей при заклинивании и закрытии, такие как механическая блокировка шероховатых контактных поверхностей из-за износа контактов.
Защита
[ редактировать ]
Деградацию контактов можно ограничить, включив различные методы защиты контактов.
В качестве дугогасителей с переменным успехом используются различные электронные компоненты, подавляющие переходные процессы, в том числе: конденсаторы , демпферы , диоды , стабилитроны , подавители переходных напряжений (TVS) , резисторы , варисторы или ограничители пускового тока ( PTC). и NTC ). резисторы [9] Однако это наименее эффективный метод, поскольку он существенно не влияет на возникновение и подавление дуги между контактами электромеханических силовых выключателей, реле и контакторов. [10] [11] [12]
Исторически сложилось так, что два наиболее распространенных подхода к защите контактов (свыше 2 Ампер) заключались в увеличении самих контактов, т. е. использовании контактора. [13] и/или изготовление контактов из более прочных металлов или металлических сплавов, таких как вольфрам. [8]
Наиболее эффективными методами являются использование схем гашения дуги , включая электронные силовые контактные дугогасители, твердотельные реле, гибридные силовые реле, ртутные реле и гибридные силовые контакторы. [14] [15] [16] [17] [18]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ЦИКЛ СУХОГО СИЛОВОГО КОНТАКТА; Контактная активность без тока, поддерживающего дугу» . Академический плакат АСТ № 8 из 16 .
- ^ Jump up to: а б с Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ЦИКЛ ВЛАЖНОГО СИЛОВОГО КОНТАКТА; Контактная активность с током, поддерживающим дугу» . Академический плакат АСТ № 9 из 16 .
- ^ Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ПЕРЕОЗЫВЛЕНИЕ КОНТАКТНОЙ ДУГИ; взгляд на старую хроническую проблему» . Академический плакат АСТ № 1 из 16 .
- ^ Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ЗООПАРК ВИДОВ ДУГИ; Дуги — это самоподпитывающиеся плазменные монстры; Искры — нет» . Академический плакат АСТ № 4 из 16 .
- ^ Зависимое от напряжения сопротивление электрического контакта на фрактальных шероховатых поверхностях Журнал инженерной механики 143
- ^ Холм, Рагнар (1958). Справочник по электрическим контактам (3-е изд.). Шпрингер-Верлаг, Берлин/Геттинген/Гейдельберг. стр. 331–342.
- ^ «Устранение распространенных проблем с электрическими контактами» . ПЭП Брайнин . 13 декабря 2013 г. Проверено 05 марта 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Реле Контактная Жизнь» . Проверено 21 января 2018 г.
- ^ Tyco P&B, Срок службы реле, Tyco Electronics Corporation – P&B, Уинстон-Салем, Северная Каролина, Примечание по применению 13C3236, стр. 1-3
- ^ «Миф о снаббере» . Архивировано из оригинала 4 декабря 2013 года . Проверено 10 февраля 2012 г.
- ^ Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ЧТО ТАКОЕ ПОДАВЛЕНИЕ ДУГИ? Три исторических интерпретации и наши выводы» . Академический плакат АСТ № 5 из 16 .
- ^ Хенке, Рейнхольд; Торбус, Роберт. «ФАКТЫ И МИФЫ О ПОДАВЛЕНИИ ДУГИ; Внесение ясности в устранение неопределенности и путаницы» . www.academia.edu . Проверено 21 июня 2023 г.
- ^ Террелл Крофт и Уилфорд Саммерс (редактор), Справочник американских электриков, одиннадцатое издание, McGraw Hill, Нью-Йорк (1987) ISBN 0-07-013932-6 стр. 7-124
- ^ Торбус, Роберт; Хенке, Райнхольд (01 января 2021 г.). «ЦИКЛ EPCAS; Контактная активность с электронным силовым контактным подавлением дуги» . Академический плакат АСТ № 10 из 16 .
- ^ «Текущие решения» . Архивировано из оригинала 4 декабря 2013 года . Проверено 10 февраля 2012 г.
- ^ Национальная ассоциация производителей реле, Справочник инженеров по реле, NARM, 8-е издание, 1980 г., глава 13.
- ^ Публикация справочной патентной заявки № 20080266742, переданная Watlow Electric Manufacturing Company.
- ^ «Подавление дуги» . Проверено 6 декабря 2013 г.
