1.1 Сваривание контактов и их термическая стойкость.
Контактная система с нажатием Fк, рассчитанная по данной методике, будет надежно работать в номинальном режиме. Однако возникают нагрузки, аварийные режимы, когда I↑. Будет резко ↑ температура и она может достигать Qплавл. Контакты свариваются.
Какой максимальный ток, в течение какого времени контакты могут пропустить без сваривания?
Iсв зависит от ряда факторов:
1) от материала контактов, его мягкости (σсм):
σсм↓→Iсв↑ (Rc↓→ ).
2) от ↑Fк→Iсв↑.
3) от длительности протекания тока:
,
где (когда процесс нагрева площадки касания не выходит за пределы адиабатического процесса).
, где m – количество контактных точек.
4) от состояния контактных поверхностей.
,
где Iсв∞ - минимальное значение длительного тока, который вызывает сваривание контактов.
1,5 – коэффициент, учитывающий размягчение материалов контактов.
Rc.пл – сопротивление сужения при температуре плавления.
По этой же формуле можно рассчитать Iсв∞ при переменном токе, тогда получается амплитудное значение тока. Для мощных контактов используют формулу Буткевича: ,
где Iсв0,01 – амплитудное значение минимального переменного тока частотой 50 Гц, который протекает через контакты в течение полупериода и вызывает их легкое сваривание.
Эта формула позволяет определить Iсв и на постоянном токе, который протекает через контакты в течение 0,01 сек.
Термическая стойкость контактов.
Она характеризуется током термической стойкости (It) – это наибольшее значение тока, который выдерживает контакт в течение времени t без недопустимого сваривания. Для сильноточных контактов наибольшее сваривание, которое легко снимается отключающими силами аппарата.

�?знос контактов.
Ресурс коммутирующих контактов (гарантированное число циклов коммутации обуславливающееся их износом). �?знос контактов подразделяется на механический и электрический. Механический - составляет небольшую часть (до 10%) от полного износа. Электрический износ происходит под воздействием тепловой энергии, выделяемой в межконтактном промежутке разрядом, который возникает в процессе коммутации. �?знос при размыкании > чем при замыкании.
Электрическая эрозия при размыкании.
Мостиковая эрозия. Образуется при размыкании, когда Fк↓→n↓,Rc↑→Pк↑→θк↑ образуется мостик, который разрывается и испаряется. Разрушается контактная поверхность (разрыв не по середине контактов – температурная асимметрия). Объемный износ: . N-число циклов. Кмэ - коэффициент мостиковой эрозии. Мостиковая эрозия определяет износ маломощных контактов.
Дуговая эрозия. Она характерна для сильноточных контактов, где дуговой разряд. Под воздействием ↑tдуги материал плавится с образованием зоны расплавленного металла, металл выбрасывается из межконтактного промежутка. �?знос в 5-20 раз > чем от мостиковой.
�?знос зависит от ряда факторов: 1. от тугоплавкости материала контактов ( ↑- С, W, Ni, Fe, Cu, Zn, Sn). 2. . 3. – время горения дуги. 4. σиз зависит от Vд - скорости перемещения дуги по контактам (Vд↑→ ↓ - за счет ↓ времени прогревания данной контактной области). Зависимость износа контактов от большого количества факторов не позволяет получить простую формулу для расчета. , где - определяется опытным путем.

Эл. эрозия при размыкании.
Она идет при вибрации. Вибрация – многократный отскок подвижного контакта от неподвижного в процессе включения. Вибрация – следствие удара подвижного контакта о неподвижный и удара якоря о сердечник привода ЭА (см. рис.). Вибрация, возникающая вследствие удара подвижного о неподвижный называется первичной, якоря о сердечник – вторичной. Разнесение моментов соприкосновения контактов и якоря с сердечником обусловлено необходимостью создания в контактах провала. Провал – расстояние, на которое сместится подвижный контакт из положения «вкл», если будет удален неподвижный. Величина провала выбирается в 1,5-2,5 раза > линейного износа. . Первичная вибрация > чем вторичная как по величине, так и по длительности, но износ > при вторичной. Суммарная длительность дуги при замыкании : включение контактором АД и отключение вращающегося двигателя (АС-3). (при включении: ), ; при отключении: , , где Е – противодействующая ЭДС в статорной обмотке при вращении двигателя.


Способы снижения вибрации.
1) ↑ - сила конт. пружины. 2) ↑ жесткость конт. пружины. 3) ↓ массу подвиж. системы. 4) ↓ скорость подвиж. контакта в момент замыкания. 5) амортизировать серд-к привода. В правильноспроектир-ой конт. системе время вибрации не превышает в аппаратах низк. напр-я (0,5-0,1)мсек.

1.3. Физические процессы в эл. дуге на контактах ЭА.
При коммутации цепи на контактах возникает газовый разряд (дуговой или искровой). Если Iк>I0=(0,4…1)А, а Uк>U0=(12…17)В, то возникает дуговой разряд, где I0 и U0 – миним. значения, необходимые для существования дугового разряда. Если Iк300В, то возникает искровой разряд. При др. значениях Iк и Uк возник-ют др. виды разрядов. Наибольшее разрушительное воздействие оказывает дуговой разряд. Он как по внешнему виду, так и по физ. хар-кам можно разбить на 3 области: 1) прикатодная – хар-ся: а) малой длит-тью мм. длине свободного пробега электрона, б) большой напряженностью эл. поля Ек=20 кВ/мм, что говорит о низкой эл.проводности, в) прикатодным падением напряжения: В. г) узким каналом разряда, что ↑ сопр-е дуги и приводит к всплеску температуры, плотность тока . 2) прианодная – хар-ки этой области аналогичны первой, но по значению они ниже. 3) столб дуги – предст-ет собой ярко светящуюся смесь электронов, «+» ионов и возбужденных нейтральных атомов с температурой t=(4…10)∙103 °C. Это сильноионизированный газ (плазма). Он хар-ся: а) малой напряженностью Eст=(1…2) В/мм, что объясняется высокой эл.проводностью дуговой плазмы. б) низкой скоростью нарастания потенциала φ вдоль столба дуги (малая Eст). . в) степень участия заряженных частиц в пров-ти дуговой плазмы пропорц-лен скорости их движения (эл.проводность обеспеч-ся электронами, скорость которых в 1000 раз > скорости тяжелых «+» ионов). Ток дуговой плазмы в основном электронный. Осн. источником электронов в столбе дуги явл-ся объемная термическая ионизация (ОТ�?). При столь высокой температуре столба дуги скорость достигает значения, при которой их столкновение приводит к ионизации. �?дет процесс не только ионизации, но и деионизации за счет рекомбинации и диффузии.
- ур-е баланса носителей заряда, где n – число пар ионов в единице объема дуговой плазмы. - скорость образования, которая зависит от: 1) 2) Р – давление среды : а) - ОТ�?↓ б) теплопроводность ↑→ ↓. 3) от кол-ва паров металла, испарившегося с поверхности (пары имеют меньший потенциал ионизации → ↓, при которой ОТ�? становится недостаточной). Потенциал – энергия, которую необходимо сообщить атому, чтобы произошла его ионизация.
- скорость исчезновения пар заряженных частиц за счет рекомбинации, где - к-т рекомбинации. зависит от: 1) от . 2) от . - скорость исчезновения пар заряж. частиц за счет диффузии, где - к-т диффузии. зависит от: 1) скорости движения тяжелых «+» ионов газа, в котором горит дуга, т.к. плазмы дуги может покинуть одинак. кол-во электронов и «+» ионов. Это обеспечивается образованием вокруг дуги объемного «-» заряда. Он будет препятствовать дальнейшему вылету электронов. В рез-те устанавливается равенство между электронами и «+» ионами, покидающими за счет диффузии плазму. Эл. дуга остается электрически нейтральной. Водород в 7 раз лучше гасит дугу, чем кислород. 2) от концентрации n. 3) от r – радиуса столба дуги.
В устойчивогорящей дуге . Чтобы дуга погасла, необходимо обеспечить . Наиболее эффективно: 1) . 2) . 3) вакуум. 4) . 5) обдув газом высокого давления.