การสึกหรอของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า

ระหว่างการทำงาน หน้าสัมผัสสวิตช์จะเปิดและปิดอยู่บ่อยครั้ง สิ่งนี้นำไปสู่การสึกหรอ อนุญาตให้สวมหน้าสัมผัสเพื่อไม่ให้อุปกรณ์ทำงานผิดปกติจนกว่าจะสิ้นสุดอายุการใช้งาน

การสึกหรอของหน้าสัมผัสคือการทำลายพื้นผิวการทำงานของหน้าสัมผัสโดยมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ขนาด น้ำหนัก และการแช่ในน้ำลดลง

การสึกหรอของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางกลเรียกว่า การสึกหรอทางกล... หน้าสัมผัสของตัวตัดการเชื่อมต่อจะสัมผัสกับการสึกหรอทางกล ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เปิดวงจรไฟฟ้าโดยไม่มีโหลด การสึกหรอจะแสดงออกมาในรูปของการบดและการแบนของหน้าสัมผัสปลาย และการสึกหรอของหน้าสัมผัสที่ถูกตัด

เพื่อลดการสึกหรอทางกลไก หน้าสัมผัสแบบเคลื่อนย้ายได้หรือแบบอยู่กับที่จะมีสปริงที่กดหน้าสัมผัสจนสุดในตำแหน่งปิดของอุปกรณ์ ช่วยลดความเป็นไปได้ที่จะเกิดการสั่นสะเทือนของหน้าสัมผัสในตำแหน่งเปิด หน้าสัมผัสซึ่งมีสปริงจะเคลื่อนออกจากจุดหยุด และสปริงจะกดหน้าสัมผัสเข้าหากัน ทำให้เกิดแรงกดหน้าสัมผัส

การสึกหรอที่รุนแรงที่สุดเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางไฟฟ้า เมื่อมีกระแสโหลด การสึกหรอนี้เรียกว่าการสึกหรอทางไฟฟ้าหรือการสึกกร่อนทางไฟฟ้า

การวัดการสึกหรอของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุดคือปริมาตรหรือการสูญเสียน้ำหนักของวัสดุหน้าสัมผัส

หน้าสัมผัสที่ออกแบบมาสำหรับการสลับวงจรไฟฟ้าภายใต้ภาระอาจมีการสึกหรอทางกลและทางไฟฟ้า นอกจากนี้ หน้าสัมผัสจะสึกหรอเนื่องจากการก่อตัวของฟิล์มบนพื้นผิวของสารประกอบเคมีต่างๆ จากวัสดุที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อม ซึ่งเรียกว่าการสึกหรอทางเคมีหรือการกัดกร่อน

เมื่อวงจรไฟฟ้าสับเปลี่ยนกับโหลดไฟฟ้า จะมีการคายประจุไฟฟ้าที่หน้าสัมผัส ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าแรงสูงได้ อาร์คไฟฟ้า.

ปิดกระบวนการสวมใส่

เมื่อหน้าสัมผัสแตะกันระหว่างการปิดหน้าสัมผัสสปริงจะถูกโยนกลับภายใต้อิทธิพลของแรงยืดหยุ่น อาจมีการปฏิเสธการสัมผัสหลายครั้ง เช่น สังเกตการสั่นสะเทือนของการสัมผัสด้วยแอมพลิจูดแบบหน่วง แอมพลิจูดของการสั่นจะลดลงตามการกระแทกแต่ละครั้ง เวลาปฏิเสธก็ลดลงเช่นกัน

การสั่นของหน้าสัมผัสเมื่อเปิดอุปกรณ์: x1, x2 - ความกว้างของการปฏิเสธ; t1, T2, T3 — เสียเวลา

เมื่อหน้าสัมผัสถูกขับออกมา จะเกิดส่วนโค้งสั้นๆ ขึ้น จุดสัมผัสจะหลอมละลายและทำให้โลหะกลายเป็นไอ ในกรณีนี้ ความดันไอโลหะที่เพิ่มขึ้นจะถูกสร้างขึ้นในเขตสัมผัส และหน้าสัมผัสจะ "ค้าง" ในการไหลของไอระเหยเหล่านี้เวลาในการปิดการติดต่อเพิ่มขึ้น

การสึกหรอของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าเมื่อเปิดสวิตช์ขึ้นอยู่กับความกดเริ่มต้นในขณะที่สัมผัสหน้าสัมผัส ความแข็งของสปริงที่สร้างแรงกดหน้าสัมผัส และคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุหน้าสัมผัส

การผลักดันครั้งแรกของผู้ติดต่อในเวลาที่ติดต่อ — นี่คือแรงที่ต่อต้านการปฏิเสธของผู้ติดต่อเมื่อพวกเขาชนกัน ยิ่งแรงนี้มากเท่าไหร่ แอมพลิจูดและเวลาของการปฏิเสธก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น การสั่นสะเทือนของหน้าสัมผัสและการสึกหรอก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อความแข็งของสปริงเพิ่มขึ้น การปฏิเสธการสัมผัสจะลดลงและการสึกหรอของการสัมผัสจะลดลง

ยิ่งจุดหลอมเหลวของวัสดุสัมผัสสูงเท่าใด การสึกหรอของหน้าสัมผัสก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ยิ่งกระแสในวงจรสวิตซ์สูงเท่าไร หน้าสัมผัสก็จะสึกหรอมากขึ้นเท่านั้น

เปิดกระบวนการสวมใส่

ในขณะที่เปิดหน้าสัมผัส ความดันหน้าสัมผัสจะลดลงเป็นศูนย์ ในกรณีนี้ ความต้านทานการสัมผัสจะเพิ่มขึ้นและความหนาแน่นกระแสที่จุดสุดท้ายของการสัมผัสจะเพิ่มขึ้น จุดสัมผัสจะหลอมละลายและคอคอด (สะพาน) ของโลหะหลอมเหลวจะก่อตัวขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่แยกจากกัน ซึ่งจะแตกออก อาจเกิดประกายไฟหรือส่วนโค้งระหว่างหน้าสัมผัส

ภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงในระหว่างการดีดออก ส่วนหนึ่งของโลหะของคอคอดสัมผัสจะระเหยเป็นไอ ส่วนหนึ่งจะถูกขับออกจากช่องว่างสัมผัสในรูปแบบของการกระเด็น และส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายโอนจากหน้าสัมผัสหนึ่งไปยังอีกหน้าสัมผัสหนึ่ง มีการสังเกตปรากฏการณ์การสึกกร่อนที่หน้าสัมผัส - ลักษณะของหลุมอุกกาบาตบนพวกเขาหรือการเกาะติดของโลหะการสึกหรอของหน้าสัมผัสขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของกระแส ระยะเวลาของการเผาไหม้ของส่วนโค้ง และวัสดุของหน้าสัมผัส

ด้วยกระแสตรง การถ่ายโอนวัสดุจากการสัมผัสหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งเกิดขึ้นอย่างเข้มข้นกว่ากระแสสลับเนื่องจากทิศทางของกระแสในวงจรไม่เปลี่ยนแปลง

ที่กระแสน้ำต่ำ การพังทลายของหน้าสัมผัสเกิดจากการทำลายของคอคอดหน้าสัมผัสที่ไม่ได้อยู่ตรงกลาง แต่ใกล้กับขั้วไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่ง บ่อยครั้งที่การหยุดชะงักของคอคอดสัมผัสที่ขั้วบวก - ขั้วบวก

มีการสังเกตการถ่ายโอนโลหะไปยังอิเล็กโทรดที่อยู่ห่างจากจุดหลอมเหลว ซึ่งโดยปกติจะเป็นแคโทด โลหะที่ถ่ายโอนจะแข็งตัวบนแคโทดในรูปของส่วนที่ยื่นออกมาที่แหลมคม ซึ่งทำให้สภาพการสัมผัสแย่ลง และลดช่องว่างระหว่างหน้าสัมผัสในสถานะเปิด ปริมาณการสึกกร่อนเป็นสัดส่วนกับปริมาณไฟฟ้าที่ผ่านหน้าสัมผัสระหว่างการปล่อยประกายไฟ ยิ่งกระแสและเวลาในการเผาไหม้ของส่วนโค้งมากเท่าใดการสึกกร่อนของหน้าสัมผัสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ที่กระแสสูงในเครือข่ายไฟฟ้าอุตสาหกรรม การเกิดอาร์คมักเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่เปิดอยู่ การสึกหรอของหน้าสัมผัสส่วนโค้งขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ในหมู่พวกเขา ปัจจัยต่อไปนี้สามารถล้างแค้นได้: แรงดันไฟหลัก, ชนิดและขนาดของกระแส, ความแรงของสนามแม่เหล็ก, ความเหนี่ยวนำของวงจร, คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่สัมผัส, ความถี่ในการเปลี่ยนวงจร, ธรรมชาติของหน้าสัมผัสสัมผัส, ความเร็วในการเปิดหน้าสัมผัส

ส่วนโค้งไฟฟ้าระหว่างหน้าสัมผัสจะติดไฟที่ค่าแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนเมื่อมีอุปกรณ์ดับอาร์กที่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของอาร์ค อาร์คจะผสมกันจากหน้าสัมผัสเมื่อมีช่องว่างระหว่างหน้าสัมผัส 1 - 2 มม. ปรากฏขึ้น ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับขนาดของแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นการสึกหรอของหน้าสัมผัสจึงแทบไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า ตารางแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่อาร์คไฟฟ้าเกิดขึ้นสำหรับโลหะจำนวนหนึ่งที่ใช้เป็นหน้าสัมผัส 1.

ตารางที่ 1 แรงดันและกระแสอาร์คขั้นต่ำสำหรับโลหะที่เลือก

พารามิเตอร์วงจร วัสดุหน้าสัมผัส Au Ag Cu Fe Al Mon W Ni กระแสไฟต่ำสุด A 0.38 0.4 0.43 0.45 0.50 0.75 1.1 1.5 แรงดันต่ำสุด V 15 12 13 14 14 17 15 14

การสึกหรอของหน้าสัมผัสเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสไฟรั่วเพิ่มขึ้น การพึ่งพานี้ใกล้เคียงกับเชิงเส้น ในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของกระแสจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กภายนอก ซึ่งส่งผลต่อลักษณะของการสึกหรอของหน้าสัมผัส การสึกหรอของหน้าสัมผัสจะรุนแรงกว่าที่กระแสตรง ซึ่งเกี่ยวข้องกับความล่าช้าในการดับอาร์ค ด้วยไฟฟ้ากระแสตรง หน้าสัมผัสจะสึกไม่เท่ากัน

การเคลื่อนที่ของอาร์คในอุปกรณ์ดับอาร์กเกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยลวดที่มีกระแสไฟฟ้า เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น ความเร็วของการเคลื่อนที่ของจุดอ้างอิงของส่วนโค้งก็จะเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน หน้าสัมผัสจะร้อนน้อยลงและละลาย และการสึกหรอลดลง อย่างไรก็ตาม เมื่อคอคอดของโลหะหลอมเหลวเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่เปิดอยู่ ความแรงของสนามแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มแรงอิเล็กโทรไดนามิกที่มีแนวโน้มที่จะขับโลหะหลอมเหลวออกจากช่องว่างหน้าสัมผัสสิ่งนี้นำไปสู่การสึกหรอของหน้าสัมผัสที่เพิ่มขึ้น

การสึกหรอของหน้าสัมผัสได้รับผลกระทบจากความเหนี่ยวนำของวงจรเนื่องจากเกี่ยวข้องกับค่าคงที่ของเวลาของวงจรและอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส ในวงจรกระแสคงที่ การเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นสามารถลดการสึกหรอเมื่อหน้าสัมผัสถูกปิด เนื่องจากกระแสจะเพิ่มขึ้นช้ากว่าและไม่ถึงค่าสูงสุดเมื่อหน้าสัมผัสลดลง

ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ การเหนี่ยวนำที่เพิ่มขึ้นสามารถเพิ่มและลดการสึกหรอของการลัดวงจรได้ ขึ้นอยู่กับว่าเมื่อใดที่ผู้ติดต่อถูกละทิ้ง เมื่อหน้าสัมผัสเปิดขึ้น ความเหนี่ยวนำของวงจรจะส่งผลต่อการสึกหรอ หากส่งผลต่อกระแสและเวลาในการดับอาร์ค

การสึกหรอที่รุนแรงมากขึ้นพบได้ในหน้าสัมผัสที่ทำจากวัสดุสัมผัสบริสุทธิ์ (ทองแดง เงิน) และลดลงอย่างมากในหน้าสัมผัสที่ทำจากโลหะผสมที่มีส่วนประกอบทนไฟ (ทองแดง - ทังสเตน เงิน - ทังสเตน)

เงินมีความต้านทานการสึกหรอค่อนข้างสูงที่กระแสสูงถึง 63 A ที่กระแส 100 A ขึ้นไป ความต้านทานการสึกหรอจะลดลง และที่กระแส 10 kA มันจะกลายเป็นหนึ่งในวัสดุที่ทนทานต่อการสึกหรอน้อยที่สุด

การสึกหรอของหน้าสัมผัสเพิ่มขึ้นตามความถี่ในการเปลี่ยนที่เพิ่มขึ้น ยิ่งเปิดอุปกรณ์บ่อยขึ้น หน้าสัมผัสจะร้อนขึ้นและความต้านทานต่อการกัดเซาะจะลดลง การเพิ่มความเร็วในการเปิดหน้าสัมผัสจะทำให้ระยะเวลาการอาร์คสั้นลง และลดการสึกหรอของส่วนโค้งบนหน้าสัมผัส

พารามิเตอร์ของหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า (ความผิดปกติ สารละลาย ความดัน) และลักษณะของหน้าสัมผัส (หน้าสัมผัสแบบจุดหรือระนาบ หน้าสัมผัสบิดเบี้ยว) ส่งผลต่อทั้งการสึกหรอทางกลและการสึกหรอทางไฟฟ้าตัวอย่างเช่น เมื่อสารละลายหน้าสัมผัสเพิ่มขึ้น การสึกหรอของสารดังกล่าวก็เพิ่มขึ้น เมื่อการปลดปล่อยพลังงานความร้อนในกระบอกส่วนโค้งเพิ่มขึ้น

หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่สึกหรออาจทำให้หน้าสัมผัสไม่ดีและขาดการเชื่อมต่อ ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์สวิตชิ่งทำงานล้มเหลวก่อนเวลาอันควร การสึกหรอของหน้าสัมผัสได้รับผลกระทบจากการปฏิเสธภายใต้อิทธิพลของแรงอิเล็กโทรไดนามิก

ชเตอร์บาคอฟ อี.เอฟ.