電気接点の磨耗

動作中、スイッチング接点は頻繁にオン/オフされます。これは磨耗につながります。接点の磨耗は許容されるため、耐用年数が終了するまで装置の誤動作につながることはありません。

コンタクトの摩耗とは、コンタクトの形状、サイズ、重量の変化、浸漬量の減少によるコンタクトの作動面の破壊です。

機械的要因の影響下で発生する電気接点の摩耗は、機械的摩耗と呼ばれます...断路器の接点は、負荷なしで電気回路を開くデバイスである機械的摩耗にさらされています。摩耗は、エンドコンタクトの潰れや平坦化、切断された接触面の摩耗という形で現れます。

機械的磨耗を軽減するために、可動接点または固定接点には、デバイスのオフ位置で接点を停止するまで押し付けるバネが装備されており、接点の振動の可能性が排除されます。オン位置では、バネを備えた接点がストップから遠ざかり、バネが接点を互いに押し付けて接触圧力を与えます。

最も激しい摩耗は、電流負荷が存在する電気的要因の影響下で発生します。この摩耗は電気摩耗または電気侵食と呼ばれます。

電気接点の摩耗の最も一般的な尺度は、接点材料の体積損失または重量損失です。

負荷がかかった状態で電気回路を切り替えるように設計された接点は、機械的および電気的に摩耗する可能性があります。さらに、環境との接点の材質からさまざまな化合物が表面に膜を形成することにより接点が摩耗します。これは化学的摩耗または腐食と呼ばれます。

電気回路が電気負荷で転流されると、接点で放電が発生し、強力な放電が発生する可能性があります。 電気アーク.

摩耗プロセスを終了する

接点を閉じる過程で接点が接触すると、バネ接点は弾性力の影響で押し戻されます。いくつかの接触拒否が発生する可能性があります。つまり、振幅が減衰した接触振動が観察されます。振動の振幅は、衝撃が続くたびに減少します。拒否時間も短縮されます。

デバイスの電源がオンになったときの接点の振動: x1、x2 — 拒絶の振幅。 t1、T2、T3 — 時間の無駄

接点が排出されると、短いアークが形成され、接点が溶解し、金属が蒸発します。この場合、接触ゾーン内で金属蒸気の圧力が上昇し、接触がこれらの蒸気の流れの中で「ハング」します。接点を閉じるまでの時間が長くなります。

スイッチがオンになったときの電気接点の摩耗は、接点が接触する瞬間の最初の押し込み、接触圧力を生み出すバネの剛性、および接点材料の物理的特性によって決まります。

接触時の接触の最初の押し込み - これは、接触時の接触の拒否に対抗する力です。この力が大きいほど、拒絶の振幅と時間が小さくなり、接点の振動とその摩耗が小さくなります。ばねの剛性が増加すると、接触拒否が減少し、接触の摩耗が減少します。

接点材料の融点が高いほど、接点の摩耗は少なくなります。スイッチ回路の電流が大きくなるほど、接点の摩耗が大きくなります。

オープンウェアプロセス

接点が開く瞬間、接点圧力はゼロになります。この場合、接触抵抗が増加し、最終接触点での電流密度が増加します。接点が溶融し、分岐接点間に溶融金属の地峡 (橋) が形成され、その後破損します。接点間でスパークやアークが発生する可能性があります。

排出中の高温の影響により、接触峡部の金属の一部が蒸発し、一部が飛沫の形で接触ギャップから排出され、一部が一方の接触から別の接触に移動します。接点上に浸食現象が観察されます。つまり、接点上にクレーターが出現したり、金属が付着したりします。接点の磨耗は、電流の種類と大きさ、アーク燃焼の持続時間、接点の材質によって異なります。

直流では、回路内の電流の方向が変わらないため、ある接点から別の接点への物質の移動は交流よりも集中的に発生します。

低電流では、接点の侵食は、中央ではなく、電極の 1 つに近い接点峡部の破壊によって引き起こされます。より多くの場合、接触地峡の中断はアノード、つまり正極で観察されます。

融点からさらに離れた電極、通常はカソードへの金属の移動が観察されます。転写された金属は陰極上で鋭い突起の形で固化し、接触状態が悪化して、開状態の接点間のギャップが減少します。侵食の量は、火花放電中に接点を通過する電気量に比例します。電流が大きくなり、アークの燃焼時間が長くなるにつれて、接点の侵食も大きくなります。

産業用電気ネットワークで大電流が流れると、開いた接点間でアーク放電が発生することがよくあります。アーク接触子の摩耗は多くの要因に依存します。その中で、主電源電圧、電流の種類と大きさ、磁界の強さ、回路のインダクタンス、接点材料の物理的特性、サイクルスイッチング周波数、接点接点の性質、接点開路速度などの要因を解決できます。

接点間の電気アークは、特定の電圧値で点火します。アークの移動を引き起こす消弧装置が存在する場合、電圧の大きさに関係なく、接点間に 1 ～ 2 mm のギャップが発生すると、接点からアークが混入します。したがって、接点の磨耗は電圧に実質的に依存しません。接点として使用されるさまざまな金属について、電気アークが発生する電圧の最小値を表に示します。 1.

表 1. 選択した金属の最小アーク電圧と電流

回路パラメータ 接点材質 Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni 最小電流、A 0.38 0.4 0.43 0.45 0.50 0.75 1.1 1.5 最小電圧、V 15 12 13 14 14 17 15 14

遮断電流が増加すると、接点の摩耗が増加します。この依存性は線形に近いです。同時に、電流の変化は外部磁場の変化をもたらし、それが接点の摩耗の性質に影響を与えます。接点の摩耗は直流でより激しくなり、これはアークの消弧の遅れに関係します。直流では接点が偏摩耗します。

アーク消火装置内のアークの移動は、通電ワイヤによって生成される磁界内で発生します。磁場の強さが増加すると、アークの基準点の移動速度が増加します。同時に、接点の発熱や溶融が少なくなり、摩耗が軽減されます。しかし、開いた接点間に溶融金属の地峡が発生すると、磁界強度の増加により、接点ギャップから溶融金属を押し出そうとする電気力学的力が増加します。これにより、接点の磨耗が増加します。

接点の摩耗は、回路の時定数と電流の変化率に関係するため、回路のインダクタンスの影響を受けます。定電流回路では、インダクタンスを増やすと、電流の上昇が遅くなり、接点が降下しても最大値に達しないため、接点が閉じているときの摩耗を軽減できます。

AC 回路では、インダクタンスが増加すると、短絡摩耗が増加または減少する可能性があります。それは連絡先がいつ破棄されるかによって異なります。接点が開くと、回路のインダクタンスが電流とアーク消弧時間に影響を与える場合、摩耗に影響します。

純粋な接点材料 (銅、銀) で作られた接点ではより激しい摩耗が観察され、耐火性成分を含む合金 (銅 - タングステン、銀 - タングステン) で作られた接点では大幅に減少します。

銀は 63 A までの電流では比較的高い耐摩耗性を持っていますが、100 A 以上の電流では耐摩耗性が低下し、10 kA の電流では最も耐摩耗性の低い材料の 1 つになります。

スイッチング周波数が増加すると接点の摩耗が増加します。デバイスの電源を入れる頻度が高くなると、接点の温度が上昇し、耐侵食性が低下します。接点の開放速度を上げると、アーク時間が短縮され、接点のアーク摩耗が減少します。

電気接点のパラメータ (故障、解決、圧力) と接点の性質 (点接触または面接触、歪んだ接触) は、機械的摩耗と電気的摩耗の両方に影響します。たとえば、接触溶液が増加すると、アーク シリンダー内の熱エネルギーの放出が増加するため、摩耗が増加します。

電気接点が磨耗すると、接触不良や接点接続の損失が発生する可能性があります。これにより、スイッチング デバイスの早期故障が発生する可能性があります。接点の摩耗は、電気力学的力の影響下での接点の拒絶によって影響を受けます。

シュテルバコフ E.F.