3.3.2 Комутація ланцюгів постійного струму
Відключення постійного струму є процесом примусового його обриву. Схеми, що забезпечують або обмеження часу горіння дуги, або повністю бездугову комутацію, різноманітні та складні. Вони засновані, як правило, на конденсаторному гасінні у поєднанні зі штучною комутацією тиристорів.
У схемах, виконаних за принципом, показаним на рис. 15, а після розмикання контактуКвідкривається тиристорVS.Заздалегідь заряджений конденсаторСрозряджається через дугу і котушку індуктивності L, завдяки чому струм у дузі двічі змінює своє напрямок. В один із переходів струму через нуль можливе гасіння дуги. Такі схеми при струмах понад 100 А вимагають значних ємностей (конденсатор має великі габарити і час заряду), забезпечують скорочення часу горіння дуги і, таким чином, малоефективні.
У схемах, подібних до показаної на рис. 15б, процес відключення ланцюга двоступінчастий: спочатку відкривається тиристорVS1,струм переводиться в ланцюг тиристора і контактКрозмикається без дуги. Потім відкриттям тиристораVS2здійснюється розряд конденсатораСі замикання тиристораVS1,досягається повне бездугове відключення струму.
У всіх випадках амплітуда струму розряду конденсатора повинна бути більшою за струм ланцюга. Ланцюг діодаVDі резистораRслужить для зниження напруг і підвищення відключає здатності, тиристорVS3- для заряду (одна зі схем) конденсатора.
Бездугова комутація ланцюгів постійного струму разом із іншими заходами дозволяє проектувати вимикачі з повним часом відключення трохи більше 0,01 з, і навіть підвищувати комутаційну зносостійкість апаратів (для контакторів — в 5 — 10 раз).
Лекція №4 електричні контакти
4.1Загальні відомості
Електричним контактом називається з'єднання двох провідників, що дозволяє проводити струм. Дотичні провідники називаються контакт-деталями або просто контактами.
Як би не була ретельно оброблена поверхня контакту, електричний струм проходить з одного контакту в інший тільки в окремих точках, в яких ці поверхні стосуються, так як абсолютно гладкої поверхні не можна отримати ні при якому методі її обробки.
Розглянемо процес переходу струму з одного контакту до іншого при торканні двох циліндричних контактів по торцях.
Припустимо, що контакти мають лише один майданчик торкання і що цей майданчик має форму кола з радіусома. Величину радіусуапри пластичній деформації можна знайти за формулою
де:F- сила натискання контактів;
Внаслідок стягування ліній струму до майданчика торкання шлях струму змінюється. Перетин провідника, через який фактично проходить струм, стає меншим, що викликає збільшення опору. Опір області крапки торкання, обумовлений явищами стягування струму, називається перехідним опором контакту.
Мал. 16. Ідеалізована картина розтікання струму в точковому контакті
Картина розтікання струму в області стягування (рис. 2.2.1.а) аналогічна картині розтікання струму з плоского диска радіусом а напівнескінченне середовище. Враховуючи, що розміри області стягування малі порівняно з розмірами контактного тіла, реальні контакти можна замінити напівнескінченними тілами. Для двох напівнескінченних тіл, що контактують по одному круглому майданчику торкання, картина поля струму та електричних потенціалів представлена на рис. 16б.
Еквіпотенційні поверхні є напівелепсоїдами обертання, лінії струму гіперболами із загальним фокусом. Для такої ідеалізованої картини розтікання струму в контактах перехідний опір
де
З точністю до5%ця формула справедлива, якщо поперечні розміри тіла контакту перевищують 13 разів діаметр майданчика торкання. Визначившиа,маємо
Якщо має місце пружна деформація контактуючих виступів, то
Для багатоточкових контактів
деm- показник, що змінюється від 07 до 1.
Опір залежить від обробки поверхні, Шліфування веде до того, що на поверхні залишаються більш пологі виступи з великим перетином. Зняття таких виступів можливе лише за більших сил натискання. Тому опір шліфованих контактів вищий, ніж контактів із грубішою обробкою.
Ми розглянули лише перехідний опір, спричинений явищем стягування ліній струму.
Насправді контакти поверхні покриті адсорбованими молекулами газу, в якому розташовувалися контакти до їх замикання. Найчастіше ці молекули вступають у хімічну реакцію з матеріалом контактів, у результаті поверхні металу можуть виникнути плівки з дуже високим питомим опором.
Якщо напруга замикається ланцюга мало або натискання на контакти недостатньо, іноді контакти взагалі пропускають струму. Як тільки свіжозачищена поверхня контактів стикається з повітрям, зараз починається процес утворення плівки і перехідний опір може зрости в десятки разів.
У зв'язку з цим контакти на малі точки (малі натискання) виготовляються з благородних металів, що не піддаються окисленню(золото, платина та ін.).
У сильноточних контактах плівка оксидів руйнується завдяки великим натисканням, або шляхом самозачистки при включенні за рахунок прослизання одного контакту щодо іншого.
При проходженні струму через стягування ліній струму контакт нагрівається.
Зі зростанням температури опір стягування змінюється через зростання питомого опору матеріалу
де
Зростання перевищення температури контактної точки
