в) аппараты распределения энергии выше 1000 В:
мВПредельные падения напряжения при окисленных контактах допускаются до 300мВ.
В любом случае, падение напряжения на контактах должно быть меньше напряжения рекристаллизации. Кроме напряжения рекристаллизации, используется температура рекристаллизации. По установленной величине падения напряжения на коммутирующих контактах определяется превышение температуры в контактных площадках, полученное значение сопоставляется с ранее принятым при расчёте
:12.11 Определение допустимого тока через коммутирующие контакты
Допустимый ток фактически характеризует возможности контактного узла на заданный режим работы с учётом принятого материала контактов, конструктивной формы контактной поверхности, принятого значения
и др.Величина допустимого тока рассчитывается по формуле:
Полученное значение допустимого тока необходимо сопоставить с предельным током для контактного узла в соответствии с категорией применения аппаратов (ДС1, ДС2, АС1, АС2, АС3), а также с учётом режима коммутации (нормальный, редкий). В любом случае, должно выполняться условие:
Если это условие не выполняется или допустимый ток существенно больше предельного, то контактный узел спроектирован нерационально. Для определения рациональных параметров контактного узла необходимо все расчёты повторить, начиная с пересмотра выбора материала.
12.12 Определение величины тока сваривания контактов
12.12.1 Общий метод определения тока сваривания
Предполагают, что при протекании тока постоянной величины происходит нарастание температуры контактной площадки, близкой к температуре плавления по экспоненте, при этом предельный ток сваривания определяется по формуле:
где:
- общие результирующие силы контактного нажатияt1 – это предполагаемое время протекания предельного тока
Т – постоянная времени нагрева контактной площадки
, где – удельная теплоёмкость, теплопроводность и плотность материала контактов – температура нагрева контактной площадки в момент времени t1Fэду – [1, стр. 49]
12.12.2 Расчёт начального тока сваривания контактов
– коэффициент, характеризующий увеличение контактной площадки в процессе нагревания, который зависит от силы и от времени импульса тока. находится в пределах от 2 до 4 , (см.[1]). – характерный коэффициент, определяется по формуле: – соответственно твёрдость материала по Бринеллю и удельное сопротивление при 0оС. НВо из таблицы значений выбираем большее значение.– температура плавления контакта материала
Этот способ даёт значительные погрешности, применяется при небольших силах нажатия.
12.12.3 Определение тока сваривания по экспериментальным данным
Эта экспериментальная формула даёт хорошее совпадение расчётных и экспериментальных данных по
, для маломощных одноточечных серебряных и медных контактов. – это напряжение, соответствующее плавлению контакта материала12.12.4 Определение тока сваривания по опытным данным
В соответствии с рекомендациями Буткевича:
где
– определяется по [1, табл. 5.9 и рис. 5.12], который получен на опытных данных.Полученные значения тока сваривания сопоставляются между собой и для дальнейших расчётов принимают меньшее значение. Принятое это значение тока сваривания сопоставляется с возможным током к.з. при работе аппарата или с предельным током для соответствующей категории применения аппаратов, при этом должно выполняться условие:
; .12.13 Мероприятия по повышению устойчивости контактов против сваривания
12.13.1 Конструктивные мероприятия
а) повышение силы конечного контактного нажатия.
б) уменьшение вибрации контактов при включении и выключении.
в) ускорение процесса возрастания силы нажатия после замыкания контактов.
г) компенсация отбрасывающего давления электродинамических сил:
– предельный ток для заданной категории применения аппарата или ток к.з.S1 – поперечное сечение контактной детали
S – сечение площади смятия:
Эта сила Fэду возникает в контактных площадках при замкнутых контактах, за счёт стягивания линий тока в контактных площадках.
д) изменение формы контактной поверхности.
Точечный контакт сваривается при меньших токах, чем линейный, а линейный контакт – при меньших токах, чем плоскостной.
е) разделение контактов на ряд параллельных.
Парные контакты свариваются при токах ≈ в два раза больше чем одинарных.
При этом распределение тока в контактах следует определять по формуле:
, Агде
– коэффициент неравномерности ; – число параллельных ветвей12.13.2 Повышение устойчивости за счёт рационального выбора материала
а) применение разнородных материалов для контактов;
б) использование металлокерамических контактов, содержащих графит;
в) использование мелкодисперсных металлокерамических контактов.
12.14 Износостойкость контактов
12.14.1 Общие положения
Износ контактов зависит от многих факторов и происходит при замыкании и размыкании.
Износостойкость зависит:
а) условия работы:
· род тока (постоянный, переменный)
· напряжение источника питания
· величина тока
· характер нагрузки (активная, слабо инд., сильно инд.)
· частота включений в час
· среда (воздух, масло, спец. газовая среда и др.)
б) конструкции аппарата:
· время коммутации
· вибрация контакта
· конструктивная форма контакта
· напряжённость магнитного поля в межконтактном промежутке (увеличение напряжения больше оптимального приводит к выбрасыванию мостика расплавленного металла ЭДУ и повышению износа)
· скорость движения контактов (скорость движения при включении и скорость движения при отключении)
Мерой износа контактов является уменьшение провала контактов (линейный износ), а также объём и масса удаляемого с контактной поверхности металла.
12.14.2 Расчётные зависимости для определения электрической износостойкости
Электрическая износостойкость или гарантируемое число коммутаций в общем случае определяется по формуле:
, или ,где
– объём изнашиваемого металла двух контактов, см3 – удельный объёмный износ при одном размыкании и одном замыкании– плотность материала – удельный массовый износ при одном замыкании и одном размыкании