Ochrana kontaktů - Contact protection

Ochrana kontaktů metody jsou navrženy tak, aby zmírňovaly opotřebení a degradaci vyskytující se při běžném používání kontaktů v elektromechanickém zařízení přepínač, relé nebo stykač a vyhnout se tak nadměrnému nárůstu kontaktní odpor nebo porucha spínače.

Kontaktní opotřebení

Zleva doprava:
  1. Nedotčené kontakty z relé
  2. Téměř zničené kontakty z relé fungovaly pod napětím téměř 100 000 cyklů

Pokaždé, když kontakty elektromechanické spínač, relé nebo stykač jsou otevřeny nebo zavřeny, dochází k určitému opotřebení kontaktů. Zdroje opotřebení jsou vysoké aktuální hustoty v mikroskopických oblastech a elektrický oblouk. Opotřebení kontaktů zahrnuje přenos materiálu mezi kontakty, ztrátu kontaktního materiálu v důsledku postříkání a odpařování a oxidaci nebo korozi kontaktů v důsledku vysokých teplot a atmosférických vlivů.

Zatímco pár kontaktů je uzavřen, pouze malá část kontaktů je v blízkém kontaktu kvůli podobnosti a filmy s nízkou vodivostí. Z důvodu zúžení proudu na velmi malou oblast, proudová hustota se často stává tak vysokou, že roztaví mikroskopickou část kontaktu.[1] Během přechodu blízko k otevření (přerušení) se vytvoří mikroskopický roztavený můstek, který se nakonec asymetricky roztrhne a přenáší kontaktní materiál mezi kontakty a zvyšuje drsnost povrchu. K tomu může dojít také během přechodu typu open-to-close (make) kvůli odrazit kontakt.

The elektrický oblouk dochází mezi kontaktními body (elektrodami) jak během přechodu z uzavřeného do otevřeného (přerušení), tak z otevřeného do uzavřeného (zapnuto), když je kontaktní mezera malá a napětí je dostatečně vysoké. Zahřívání v důsledku elektrického oblouku a vysoké hustoty proudu může dočasně roztavit kontaktní plochu. Pokud část tavicího materiálu ztuhne, když jsou kontakty sepnuty, může se kontakt přichytit uzavřený v důsledku mikro-svaru, podobně jako bodové svařování.

Oblouk způsobený během přerušení kontaktu (break arc) je podobný obloukové svařování, protože zlomový oblouk je obvykle energičtější a ničivější.[2] Oblouk může způsobit přenos materiálu mezi kontakty.[3] Oblouk může být také dostatečně horký, aby odpařil kov z kontaktní plochy.

Vysoké teploty mohou také způsobit, že kontaktní kovy rychleji oxidují a korodují.

Kontakty dosáhnou konce životnosti z jednoho ze dvou důvodů. Buď se kontakty nerozlomí, protože jsou přilepené (svařované) uzavřené, nebo se kontakty nevytvoří (vysoká odolnost) z důvodu koroze kontaktů nebo z důvodu ztráty nadměrného materiálu z jednoho nebo obou kontaktů. Tyto podmínky jsou výsledkem kumulativního přenosu materiálu během postupných přepínacích operací a ztráty materiálu v důsledku odpařování a rozstřikování.[4]

Existují další mechanismy pro zaseknuté uzavřené poruchy, jako je mechanické blokování drsných kontaktních ploch v důsledku opotřebení kontaktů.

Ochrana

Degradaci kontaktů lze omezit zahrnutím různých metod ochrany kontaktů.

Jednou z metod je přidání elektronických součástek, jako jsou: kondenzátory, snubbers, diody, Zenerovy diody, potlačovače přechodného napětí (TVS), rezistory, varistory, omezovače nárazového proudu PTC rezistory, NTC rezistory, rezistory závislé na napětí.[5] Jedná se však o nejméně účinnou metodu, protože ani významně neovlivňují vytváření ani nepotlačují oblouk mezi kontakty elektromechanických výkonových spínačů, relé a stykačů.[6]

Trochu efektivnější metodou je zvětšit samotné kontakty, tj. Stykač.[7]

Podobnou metodou ke zvýšení velikosti kontaktů je výroba kontaktů z odolnějších kovů nebo kovových slitin, jako je wolfram.[4]

Nejúčinnější metodou je zaměstnávání potlačení oblouku obvody včetně supresorů oblouku, polovodičových relé, hybridních výkonových relé, rtuťových relé a hybridních výkonových stykačů.[8][9][10][11]

Viz také

Reference

  1. ^ Odpor závislý na napětí na elektrickém kontaktu na drsných fraktálních površích Journal of Engineering Mechanics 143
  2. ^ Holm, Ragnar (1958). Příručka elektrických kontaktů (3. vyd.). Springer-Verlag, Berlín / Göttingen / Heidelberg. 331–342.
  3. ^ „Řešení běžných problémů s elektrickými kontakty“. PEP Brainin. 2013-12-13. Citováno 2017-03-05.
  4. ^ A b „Reléový kontakt“. Citováno 21. ledna 2018.
  5. ^ Tyco P&B, Relay Contact Life, Tyco Electronics Corporation - P&B, Winston-Salem, NC, aplikační poznámka 13C3236, str. 1-3
  6. ^ „Mýtus o snubberu“. Archivovány od originál 4. prosince 2013. Citováno 10. února 2012.
  7. ^ Terrell Croft a Wilford Summers (ed), American Electricans 'Handbook, Eleventh Edition, McGraw Hill, New York (1987) ISBN  0-07-013932-6 strana 7-124
  8. ^ „Aktuální řešení“. Archivovány od originál 4. prosince 2013. Citováno 10. února 2012.
  9. ^ The National Association of Relay Manufacturers, Engineers ’Relay Handbook, NARM, 8. vydání, 1980, kapitola 13
  10. ^ Zveřejnění referenční patentové přihlášky č. 20080266742 přidělené společnosti Watlow Electric Manufacturing Company
  11. ^ „Potlačení oblouku“. Citováno 6. prosince 2013.