Новый метод оценки эрозии контактов под воздействием дугового разряда при отключении выключателем токов короткого замыкания

Эксплуатационный ресурс выключателей описывает ключевым образом электрическая эрозия их контактов, тот или другой они подвергаются при коммутировании токов в электротехнических сетях. Более значимой эрозии контакты подвергаются при выключении выключателем токов короткого замыкания (КЗ). Физические процессы на поверхности электродов зависят от потока мощности (q), прибывающего на поверхность опорного пятнышка дуги, их геометрии и вещества контактов, метода возбуждения дуги и продолжительности ее действия на электроды. Оттого в о почти всех размещенных службах результаты экспериментальных исследований эрозии электродов и теории методик по ее количественной оценке очень разнородны. Все-таки по наблюдениям почти всех исследователей размыкание контактов при выключении токов в пространном спектре их значений сопровождается разбрызгиванием капель их сплава. Близкие индивидуальности располагает и механизм эрозии контактов низковольтных выключателей при выключении токов КЗ [1,2].

Понятно, что дуга на размыкаемых контактах в процессе пары миллисекунд остается неподвижной и подвергает их эрозии. В эком случае дуговой разряд представляет из себя короткую контрагированную дугу, пламенеющую в парах сплава контактов с характерным геометрическим параметром в„“g/Ron ≤ 1.0 (в„“g — длина и Ron — радиус опорного пятнышка дуги).

Поток мощности, прибывающий на опорное пятнышко дуги, поступает формулой:

где I_g и u_g — мгновенное значение тока напряжения дуги, Sou — площадь опорного пятнышка и ζ = (u_к + u_a)/u_g — коэффициент, учитывающий долю энергии выделенной дугой на контактах и поглощенную ними за счет приэлектродных явлений [3].

Поток мощности q_on при выключении токов КЗ на опорное пятнышко добивается значений единиц (10⁵ ÷ 10⁴) Вт/сантим.² и не распределяется умеренно по его поверхности. Из-за трудности рельефа поверхности опорного пятнышка (Сантим.. рис.1, а) на его микронеровностях электрическое поле концентрируются и дискретные потоки мощности q_k, тот или иной поступают по формуле:

Рис.1, а. Рельеф опорного пятнышка дуги после отключения тока КЗ

где добиваются значений единиц 108 Вт/сантим.² . Под действием дискретных потоков мощности qк на поверхности опорного пятнышка дуги появляются микропузырьки, внутреннее давление тот или иной приводит их к взрыву, истечению микроструек плазмы, проводящик ток ik, и образованию кратеров. На опорном пятнышке одновременно работает n_k=i_g/i_k кратеров, обладающих площадь s_k. Ток в микроструйках плазмы ik может составить значение ~ 102А, а густота тока ~ 108А/сантим.². Оттого давление в микроструйке плазмы добивается ~ 103 атм. Под действием реактивного давления микроструек плазмы кратер взрывается и образуются конусы эрозии. (Сантим.. рис.1, б) и происходит разлет капель водянистого сплава и жестких элементов. Угол разлета капель водянистого сплава и жестких элементов (Сантим.. рис.1, в) сочиняет ~ 100 к поверхности контактов [4].

Рис.2, б. Кратеры и конусы эрозии

Увольнения эрозии серебросодержащих контактов по экспериментальным принесенным исследования действий гашения дуги большущий мощности в низковольтных выключателях с подмогой осцилографирования тока и напряжения дуги и высокоскоростной киносъемки изобразили, что при наивысшем моментальном значении тока дуги i_g.max = 8,5кА эрозия контакта сочиняла 0,59 г , а при i_g.max = 24,5кА-0,89г [1,2]. Эрозия контакта, приведенная в [5], при токе I_m = 10кА одинакова 0,75 грам. По экспериментальным принесенным [2] при токе в испытательном линии равноправном 65 кА работающего значения эрозия контакта превысила 1,0 грам.

Рис.3, в. Твердые элемента, отколовшиеся от контактов

Этаким образом, результаты расплаты эрозии контактов с употреблением модели конуса эрозии можнож признать полностью совпадающими с экспериментальными предоставленными. Наиболее того, модель конуса эрозии разъясняет и разлет капель водянистого сплава и образование жестких элементов из сплава контактов при выключении токов КЗ.

Литература

1. В.П. Мещеряков. Электрическая дуга большущий мощности в выключателях. Количество 1. Ульяновск, 2006. С.344.
2. В.П. Мещеряков. Электрическая дуга большущий мощности в выключателях. Количество 2. Ульяновск, 2008. С.429.
3. Грам.Н. Лесков. Электрическая сварочная дуга. Мтр.. Машиностроение. 1970. С.335.
4. Грам.А.Месяц. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. Мтр., Наука, 2000. С.424.
5. А.Мтр.Залесский. Электрическая дуга отключения. Мтр.-Литр.. Госэнергоиздат. 1963. С.266.

Мещеряков  В. П.

Водящий научный сотрудник ОАО «Контактор»