Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Практично всі електромеханічні комутуючі пристрої з часом починають сильно іскрити. Як ви вже здогадалися - це іскрять контакти, які замикають і розмикають різні ланцюги. Строго кажучи, іскріння звичайних контактів відбувається завжди, але воно незначне. Проблеми починаються з того моменту, коли іскроутворення порушує нормальний режим роботи електроприладу, а в області робочого простору комутаційного вузла відчувається запах озону і гару.

Основні причини іскріння

Щоб відповісти на питання, чому і за яких обставин виникає електрична іскра, з'ясуємо, які процеси лежать в основі іскроутворення. Власне кажучи, їх небагато - всього два:

  1. Брязкіт контактів.
  2. Вплив індуктивних ланцюгів при їх комутації.

Існує ще кілька чинників підсилюють процес іскріння. Це знос, перевищення значень струмів комутації, ослаблення пружин або зменшення пружності пластин і деякі інші.

Для кращого розуміння причин іскріння розглянемо більш детально фізику процесу. Почнемо з поняття іскри.

Зі шкільного курсу фізики відомо, що між провідниками, на яких утворилися електричні заряди, відбувається іонізація повітряного простору. По ньому в певний момент протікає струм. Якщо підтримувати різницю потенціалів на певному рівні, то утворюється електрична дуга, з величезним тепловим випромінюванням. Прикладом може служити робота зварювального апарату.

Відомо, що заданим струмом електричну дугу можна запалити лише на певній відстані між електродами. Чим більше різниця потенціалів, тим більший проміжок, на якому відбувається утворення дугового електроструму.

Іскра - це окремий випадок короткочасної електричної дуги. Для цього явища справедливі твердження наведені вище. Звідси висновок - для недопущення процесу іскроутворення необхідно усунути причини, що викликають запалення електричної дуги. Зокрема, при розімкнутому або замкнутому положенні контактів іскріння припиняється через зникнення умов для існування струму в іонізованому просторі.

А тепер зупинимося коротко на процесах, що викликають іскріння в комутаційних пристроях.

брязкіт контактів

Коли котушка реле замикає електричний ланцюг або розриває контакт, він під дією пружних сил кілька разів відскакує. У певні моменти відстань між контактами виявляється настільки маленьке, що створюються умови для електричного пробою. Оскільки процес брязкоту триває лише частки секунди, то утворюється саме іскра, яка зникає в положенні замкнутого контакту. Іскріння припиняється також в тому випадку, коли ланцюга повністю розімкнуті.

Вплив індуктивних ланцюгів

При комутації електродвигунів і різних соленоїдів на висновках індуктивного навантаження відбувається утворення ЕРС самоіндукції: E = -L * di / dt.

З формули видно, що ЕРС пропорційна швидкості зміни сили струму. Тому, при миттєвому розбіжності контактів її величина різко зростає. Крім того, на ЕРС самоіндукції впливає індуктивність комутованого пристрою. Зокрема, такий принцип комутації використовувався в старих моделях автомобілів. Контакти переривника з величезною швидкістю розривали ланцюг котушки індуктивності, в результаті чого на електродах свічок запалювання напруга сягала десятки кіловольт.

У нашому випадку напруга розриву, звичайно ж, значно менше, проте його цілком достатньо для утворення іскри. Зауважимо, що певною індуктивністю володіють навіть звичайні дроти. Тому іскріння можливо при відключенні навантаження, що знаходиться в кінці довгих лінійних ланцюгів.

Інші причини іскріння

Вище згадувалося про те, що посилити іскріння можуть різні фактори, пов'язані з експлуатацією комутаційних пристроїв. В даному розділі ми розглянемо, що відбувається під дією деяких факторів:

  1. При поганому контакті збільшується тривалість брязкоту, що є причиною посилення іскріння.
  2. Якщо струм комутації сильно відрізняється від номінального (в більшу сторону) то, по-перше, гріються контакти, а по-друге - іскра виходить більш потужною і руйнівною.
  3. Коли ослаблення пружності пластин комутаційної системи не забезпечує надійного замикання, то це веде до підгоряння контактів, утворення нальоту і сажі, що збільшують процес іскроутворення.

Зауважимо, що в електродвигунах постійного струму іскрять щітки. В оптимальному режимі роботи мотора іскріння незначне. Але при перевантаженнях або у випадках междувіткових замикань відбувається значне іскроутворення, що руйнує колектор. Схоже явище відбувається при поганому притисканні щіток або в результаті засмічення проміжків між пластинами колектора.

На малюнку 1 зображено якір з підгорілим колектором.

Мал. 1. підгорілими колектор

Іскріння спостерігається, коли вставляють в розетку вилки шнурів, під час підключення потужних електроприладів. Явище посилюється, якщо штирі штепселя не відповідають гнізда розетки.

Наслідки, до яких призводять погана комутація в розетці, показані на рис.2.

Мал. 2. Наслідки поганий комутації

наслідки

Іскріння контактів не проходить безслідно. Виникають побічні наслідки, що скорочують термін служби комутуючих пристроїв:

  • вигоряють контакти;
  • послаблюються пружні пластини, контактної групи;
  • перегріваються реле і розетки;
  • при наявності потужного струму відключення іскра може стати причиною пожежі, викликати опіки у обслуговуючого персоналу.

Пригорілі контакти можуть залипати, внаслідок чого порушується робота електрообладнання. Якщо така неприємність трапиться в захисних комутуючих пристроях, це може привести до непередбачуваних ситуацій.

способи усунення

З'ясувавши причини іскріння, ви можете вибрати дієвий спосіб усунення неполадки. Наприклад, якщо погано з'єднуються контакти, це може бути ознакою їх засмічення сажею. Необхідно видалити весь нагар, використовуючи розчинники. Зазвичай протирають контакти ваткою, просоченої спиртом. Як розчинник підійде звичайна горілка або одеколон.

Спочатку поверхню контактів роблять дуже гладкою для кращого притиснення їх один до одного. Але в процесі експлуатації іскріння руйнує напилення, внаслідок чого з'являються шорсткості. Для відновлення працездатності досить відшліфувати поверхню нульовку. Якщо покриття срібне - краще використовувати дерев'яну платівку, а коли контакт згорів, то він підлягає заміні.

Можлива ситуація, коли іскрить замкнутий контакт. Причиною може бути сильне його вигоряння або втрата пружності пластини, яка розриває контакт. Можна спробувати тимчасово відновити працездатність реле шляхом шліфування або спробувати відновити вигин пластин.

Ми розглянули приклади усунення наслідків іскріння. Але існує ряд ефективних способів боротьби з причиною цього явища. Зупинимося на деяких з них:

  1. Застосування окислюються металів - срібла і різних сплавів.
  2. Покриття контактів ртуттю (за умови, що вони перебувають в закритій камері, наприклад, контакти манометра).
  3. Використання схем для шунтування.
  4. Вбудовування в конструкції комутуючих апаратів іскрогасні RC ланцюгів.

Метод із застосуванням схем для придушення іскріння досить ефективний і не дорогий. При бажанні кожен, хоч трохи розбирається в електротехніці людина, може самостійно виготовити іскрогасящую ланцюг.

Для гасіння іскроутворення в індуктивних ланцюгах постійного струму досить встановити діод паралельно навантаженні. При цьому катод діода необхідно підключити до позитивного, а анод з'єднати з негативним полюсом.

На малюнку 3 зображені схеми, що пояснюють дію шунтуючого діода. Зверніть увагу на те, як індукційний струм розсіюється на діоді, не потрапляючи на комутаційне реле (позиція С).

Мал. 3. Схеми пояснюють дію шунтуючого діода

Для змінного струму встановлюють шунтуючу іскрогасні RC ланцюг. Накопичена енергія розсіюється на перехідному опорі, а не на контактах. Ємність шунтирующего конденсатора можна обчислити за формулою: C ш = I 2/10, тут I - робочий струм навантаження, а 10 - умовна постійна, що дозволяє проводити розрахунки для простих схем RC ланцюгів.

Опір резистора знаходимо 1]: Rш = E 0 / (10 * I * (1 + 50 / E 0)), де E 0 - ЕРС (напруга) джерела живлення, I - сила робочого струму навантаження, цифра 50 стандартна частота змінного струму в електромережі. Також користуються для підбору параметрів номограми нижче.

За відомими значеннями напруги джерела живлення U і струму навантаження I знаходять дві точки на номограмі, після чого між точками проводиться пряма лінія, що показує дані значення опору резистора R. Значення ємності З відраховується за шкалою поруч зі шкалою струму I. Номограмма дає розробнику досить точні дані, при практичній реалізації схеми необхідно буде підібрати найближчі стандартні значення для резистора і конденсатора RC-ланцюга.

Мал. 4. Номограма

Сама типова схема іскрогасні RC ланцюга зображена на малюнку 5.

Мал. 5. Схема іскрогасні RC ланцюга

Захист контактів від іскріння - кращий спосіб продовжити термін служби комутуючого пристрою. Застосувавши нескладну схему можна успішно вирішити завдання, пов'язану з іскрінням.

Відео по темі

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: