|
|
Лекция № 2 ЭО. Лекция 2 Контакты, материалы контактов
Дисциплина Электрооборудование локомотивов Лекция № 2 - Контакты, материалы контактов - Цель: изучить контакты, их виды и материалы контактных соединений.
- План лекции:
- 1 Виды контактов.
- 2 Контактное сопротивление и контактное нажатие.
- 3 Материал контактных соединений и их износостойкость.
Пункт № 1 - Виды контактов - Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения двух или нескольких проводников, через которые проходит ток. В аппаратостроении контактами называют также специальные детали, при соприкосновении которых осуществляется электрическое соединение.
- По характеру работы контакты можно подразделить на неподвижные (жесткие), подвижные неразмыкающиеся (скользящие) в подвижные размыкающие и замыкающие.
- Неподвижные (жесткие) контакты могут быть использованы в местах постоянного электрического соединения токоведущих деталей аппаратов, присоединения внешних проводов, шин и т. п. Такие соединения бывают разъемными в неразъемными. В разъемных контактных соединениях различают детали крепления, не проводящие (большей частью стальные) и проводящие ток (большей частью медные). В тех случаях, где может быть допущено неразъемное соединение, применяют пайку специальными припоями. При этом электрический контакт получается более плотным, а его сопротивление более стабильным.
- Подвижные неразмыкающиеся (скользящие) контакты обеспечивают непрерывное подвижное соединение токоведущих деталей. Примерами таких контактов может быть щеточный или роликовый контакт машин и аппаратов, а также контакт токоведущей части токоприемника с контактным проводом или рельсом.
- Подвижные размыкающие и замыкающие контакты (разрывные) служат для коммутаций тока электрических цепей и представляют собой основной вид контактов коммутационных аппаратов.
- По виду поверхности соприкосновения различают плоские, линейные, точечные, щеточные и штыревые контакты.
- Плоские или поверхностные контакты применяют в большинстве неподвижных соединений, в быстродействующих выключателях, где нужно большое контактное нажатие про больших нагрузках о относительно редких выключениях, а также в цепях, рассчитанных на малье токи при большой частоте включений в выключений, где такой вид поверхности уменьшает износ и увеличивает срок службы контактов. Разновидность плоских контактов - клиновые, используемые в ручных разъединителях и рубильниках.
- Щеточные контакты в аппаратах применяют относительно редко: при больших нагрузках в малых нажатиях.
- Штыревые контакты используют для различных видов штепсельных соединений.
- Для надежной работы контакты и контактные соединения должны обладать высокой электропроводностью, стойкостью по отношению к коррозии и к образованию пленок с высоким удельным сопротивлением, высокой износостойкостью, дугостойкостью, высокой теплопроводностью и хорошей теплоотдачей в окружающую среду.
Пункт № 2 - Контактное сопротивление и контактное нажатие - Контактное сопротивление определяет нагрев контактов. Повышенное контактное сопротивление вызывает повышенный нагрев, в результате которого может произойти быстрое окисление контактных поверхностей, что приводит к дальнейшему увеличению контактного сопротивления. Нагрев может привести к подплавливанию и свариванию контактов, повреждению смежных изоляционных деталей и т. п.
- Контактное сопротивление зависит от материала контактов, качества обработки контактных поверхностей, сопротивления пленок на поверхности и, в частности, окислов и силы нажатия контактов. Даже при хорошей обработке деталей касание происходит не по плоскости, а в отдельных ограниченных поверхностях, число и состояние которых и определяют в основном переходное контактное сопротивление.
Пункт № 3 - Материал контактных соединений и их износостойкость - Качество контактного соединения в значительной мере зависит от свойств материалов контактных деталей: удельного сопротивления, износостойкости, стойкости к окислению в электропроводности окислов, температуры плавления и дугостойкости.
- Наиболее широкое применение в качестве материала силовых контактов получила медь, которая хотя в относительно легко окисляется, но отличается высокой электро- и теплопроводностью, механической прочностью и износостойкостью. Медные контакты допускают большие нажатия, что облегчает устранение окислов с их поверхности. При разрывных контактах слой окиси может быть устранен в процессе их притирания вследствие перекатывания подвижного контакта по неподвижному с небольшим скольжением.
Неподвижные контакты для предотвращения окисления покрывают слоем олова, серебра или другого антикоррозионного металла. Серебро имеет меньшее удельное сопротивление, чем медь, меньше подвержено окислению, а его окислы обладают высокой электропроводностью. Переходное сопротивление серебряных контактов меньше, чем медных, поэтому они допускают большие удельные нагрузки. Однако серебряные контакты уступают медным в дугостойкости, твердости в износостойкости. Этот недостаток, а также высокая стоимость практически исключают применение серебра в силовых контактах. В отдельных случаях при работе аппаратов с относительно малыми нажатиями без дугообразования серебро напаивают в виде тонких контактных пластин на медные контакты. В аппаратах с дугообразованием серебряные контакты используют только в цепях управления при малых разрываемых мощностях. - Неподвижные контакты для предотвращения окисления покрывают слоем олова, серебра или другого антикоррозионного металла. Серебро имеет меньшее удельное сопротивление, чем медь, меньше подвержено окислению, а его окислы обладают высокой электропроводностью. Переходное сопротивление серебряных контактов меньше, чем медных, поэтому они допускают большие удельные нагрузки. Однако серебряные контакты уступают медным в дугостойкости, твердости в износостойкости. Этот недостаток, а также высокая стоимость практически исключают применение серебра в силовых контактах. В отдельных случаях при работе аппаратов с относительно малыми нажатиями без дугообразования серебро напаивают в виде тонких контактных пластин на медные контакты. В аппаратах с дугообразованием серебряные контакты используют только в цепях управления при малых разрываемых мощностях.
- Алюминий не применяется в разрывных контактах вследствие малой механической прочности, низкой дугостойкости и склонности к образованию пленок с высоким удельным сопротивлением. Стальные контакты используют в отдельных случаях в качестве блокировочных пальцев коммутирующих аппаратов. Вольфрамовые контакты, несмотря на высокую дугостойкость и твердость, не получили распространения ввиду высокого удельного сопротивления, малой теплопроводности и образования оксидных и сульфидных пленок, Электрографитированные угольные контакты применяют в регуляторах и в скользящих контактах токоприемников.
- Одним из важнейших показателей надежности разрывных контактов является их износостойкость. В процессе эксплуатации разрывные контакты подвергаются химическому (коррозия), механическому и физическому (эрозия) износу.
- Химический износ зависит от материала контактов, воздействия паров в газов, содержащихся в окружающем пространстве в возникающих при искро- и дугообразовании. Механический износ вызывается ударами и скольжением контактов при их включении и выключении, а также вибрацией в процессе включения вследствие действия отталкивающих механических и электродинамических сил. Его интенсивность зависит от свойств материала, кинематической схемы привода в нажатия.
Эрозия характеризует потерю материала электродов контактов в результате распыления в окружающую среду и переноса с одного электрода на другой; она не влияет на химический состав контактов, но изменяет их форму и в значительной мере определяет показатели износостойкости контактов. Эрозия возникает в основном в результате дугообразования и тлеющего разряда при размыкании контактов, но может проявляться и при замыканиях их в случае возникновения повторных отскакиваний и многократного образования короткой дуги. Эрозия контактов наиболее интенсивно проявляется в аппаратах постоянного тока, где направление переноса частиц не меняется. Эрозия измеряется объемом испаряемого материала. При больших токах в дуге она пропорциональна произведению суммы околоэлектродных падений напряжения на ток и время поддержания дуги. - Эрозия характеризует потерю материала электродов контактов в результате распыления в окружающую среду и переноса с одного электрода на другой; она не влияет на химический состав контактов, но изменяет их форму и в значительной мере определяет показатели износостойкости контактов. Эрозия возникает в основном в результате дугообразования и тлеющего разряда при размыкании контактов, но может проявляться и при замыканиях их в случае возникновения повторных отскакиваний и многократного образования короткой дуги. Эрозия контактов наиболее интенсивно проявляется в аппаратах постоянного тока, где направление переноса частиц не меняется. Эрозия измеряется объемом испаряемого материала. При больших токах в дуге она пропорциональна произведению суммы околоэлектродных падений напряжения на ток и время поддержания дуги.
С целью повышения износостойкости контактов и их стойкости по отношению к свариванию в аппаратах, рассчитанных на коммутацию средних и больших токов, применяют металлокерамические контакты. Материал металлокерамических контактов представляет собой смесь порошков различных металлов или их окислов. В отдельных случаях используют графит в сочетании с металлом. Металлокерамические компоненты спекаются (но не сплавляются) при высокой температуре; один из компонентов должен иметь высокую электропроводность, а другой высокую механическую прочность и тугоплавкость. В аппаратах высокого напряжения преимущественно применяют пары медь-вольфрам и серебро-вольфрам, а в аппаратах низкого напряжения – серебро-окись кадмия и серебро-окись меди. Для дугогасящих контактов часто применяют серебряно-графитовые и медно-графитовые контакты, устойчивые против сваривания. - С целью повышения износостойкости контактов и их стойкости по отношению к свариванию в аппаратах, рассчитанных на коммутацию средних и больших токов, применяют металлокерамические контакты. Материал металлокерамических контактов представляет собой смесь порошков различных металлов или их окислов. В отдельных случаях используют графит в сочетании с металлом. Металлокерамические компоненты спекаются (но не сплавляются) при высокой температуре; один из компонентов должен иметь высокую электропроводность, а другой высокую механическую прочность и тугоплавкость. В аппаратах высокого напряжения преимущественно применяют пары медь-вольфрам и серебро-вольфрам, а в аппаратах низкого напряжения – серебро-окись кадмия и серебро-окись меди. Для дугогасящих контактов часто применяют серебряно-графитовые и медно-графитовые контакты, устойчивые против сваривания.
- Металлокерамические контакты допускают большее превышение температуры, чем медные, и имеют в 5—6 раз меньший износ. Их стоимость, однако, выше стоимости медных контактов, а недостатком является низкая электропроводность; поэтому такие контакты выполняют обычно в виде тонких пластин, напаянных на медные или стальные основания.
- Износостойкость контактов может быть повышена также применением композиции меди с другими металлами; например, присадка кадмия повышает износоустойчивость меди в 2 раза.
- На этом краткий курс лекции № 2 окончен.
- Самостоятельно еще раз изучите лекцию № 2.
|
|
|
Скачать 277.26 Kb.