De la inventarea surselor puternice de curent, istoria dezvoltării întrerupătorului de circuit a început de asemenea. Ce, de fapt, este problema - faceți clic pe toate și circuitul este deschis. Dar, de fapt, totul este mult mai complicat. Prin firul electric poate curge un imens, în posibilitățile sale distructive, de energie. Și este întrerupătorul de circuit care trebuie să facă o pauză în circuit rămânând intact.
Dacă vorbim despre deschiderea simplă, făcută cu consumatorii dezactivată, atunci totul este destul de simplu. Nu există capcane. Cazul cel mai dificil - a existat un fel de accident și întrerupătorul de circuit s-a deconectat. Ce se întâmplă în astfel de situații cel mai adesea? Ați răspuns corect - panoul de comandă este deschis și maneta mașinii este deplasată în poziția superioară.
Dacă cauza accidentului nu a fost eliminată sau cel puțin nu "arsă". atunci există un alt accident, dar nu se întâmplă nicăieri. și chiar în fața dvs. - în interiorul carcasei întrerupătorului.
Energia de scurtcircuit poate fi estimată aproximativ, având date exacte privind proiectul sursei de alimentare a camerei. Dar aceasta va fi doar o estimare brută. Recurgerea reală în cablarea apartamentului este întotdeauna scânteia, bumbacul și arderea materialelor în zona arcului. În aceste condiții, contactele întreruptorului funcționează și rămân intacte. Acest lucru se realizează în moduri și moduri diferite.
Materiale pentru întreruptoare
Există o opinie că cel mai bun material pentru contactele întreruptoarelor este argintul. Pentru contacte - fără îndoială. ci pentru contacte simple. Argintul are multe calități pozitive și este în căutare în domeniul ingineriei electrice.
Două momente negative le strică imaginea ideală - acesta este un preț destul de ridicat și un punct de topire scăzut. Produsele de 960 de grade Celsius din acest metal nobil se vor transforma într-un bazin de topitură.
Dacă revenim la temperatura posibilă în arcul de scurtcircuit, aceasta este de aproximativ 6000 ° C. Aceasta este o temperatură foarte ridicată și argint în formă pură pentru a se topi într-un timp foarte scurt.
Pentru a evita acest lucru, diferite aliaje și acoperiri sunt folosite pentru a face contacte. Materialul ideal pentru contact nu a fost încă inventat. Aceste materiale sau compoziții ale acestora sunt prezentate cu afirmații care au o natură contradictorie. Dar aceste cerințe sunt destul de logice:
- Rezistenta la uzura mecanica;
- Coroziunea și uzura electrică ar trebui, de asemenea, să fie minime;
- Conductivitate electrică și conductivitate termică maximă;
- Rezistență maximă la sudură.
Este posibil ca toate materialele de contact să nu îndeplinească pe deplin toate cerințele pentru acestea. De exemplu, multe materiale au o bună conductivitate electrică și o conductivitate termică, dar nu au o duritate suficientă sau sunt susceptibile la oxidare.
La dezvoltarea și realizarea contactelor electrice, materialul sau grupul de materiale care îndeplinește cel mai mult toate cerințele pentru funcționarea acestei perechi de contacte este selectat. Pentru contactele electrice și piese ale întrerupătoarelor automate, cele mai des utilizate materiale pentru ingineria electrică sunt cele mai des folosite. cupru dur și moale, alamă pentru realizarea de piese de curent ale echipamentului, oțel și. în mod natural, metale nobile și rare. Fără ei, nu este posibil să se obțină contact de calitate. Aceasta este o listă tipică a materialelor conductoare, care găsesc cea mai largă aplicație în fabricarea contactelor electrice.
Teoria modernă a contactelor electrice este încă în curs de dezvoltare. Nici măcar toate fenomenele fizice care au loc între contacte nu au fost bine investigate și explicate. Dar multe întrebări au fost deja rezolvate, iar experiența acumulată face posibilă formarea unei teorii generale a contactelor electrice.
Suprafața poate fi definită drept limita dintre corpurile reale și mediul lor. Cea mai simplă formă de suprafață este considerată a fi un avion, dar este aproape imposibil de obținut.
Orice plan poate fi reprezentat ca parte a unei suprafețe rectilinie cu o rază foarte mare de curbură. Din acest motiv, astfel de suprafețe au o anumită săgeată de deviere. Amploarea acestei deviații depinde atât de metoda de fabricare a suprafeței, cât și de condițiile de funcționare a acesteia. Săgeata de deformare caracterizează devierea avionului real de la planul ideal. Suprafețele planelor reale au deranjamente. Cu ajutorul unui microscop, se pot vedea și construcții mai complexe ale elementelor de suprafață individuale.
Suprafețele pot fi împărțite în trei grupe:
Multe suprafețe ale instrumentelor optice, cu unele întinderi, pot fi atribuite celor netede. Suprafețele contactelor electrice sunt cele mai adesea dificile. Durabilitatea contactelor electrice este în mare măsură determinată de calitatea tratamentului lor de suprafață, care depinde de puritatea și proprietățile metalului utilizat.
Forma neregularităților de suprafață afectează în mod semnificativ următoarele caracteristici operaționale ale contactelor electrice:
- Rezistența la uzură a suprafețelor de frecare;
- Rezistența la oboseală;
- Rezistența la eroziune;
- Rezistența la coroziune.
Suprafețele plane și perfect paralele nu pot fi, în principiu, obținute. Pe această suprafață a două contacte electrice conectate se ating reciproc numai în anumite puncte. În cazul compresiei sporite a suprafețelor de contact, metalul este zdrobit și deformat în punctele proeminențelor și transformat în suprafețe mici, cu o transmisie excelentă a curentului. Zona de conductivitate totală este situată împreună cu cea mai mare presiune dintre contacte.
Zona de conductivitate incompletă constă dintr-un set de părți de suprafață acoperite cu filme de oxid. Electronii pot trece prin astfel de filme, datorită efectului de tunel. De la o suprafață de contact la alta.
Zona de non-conductivitate totală începe acolo unde efectul de tunel nu mai este posibil. În aceste zone, filmele de oxidare au o grosime considerabilă.
Cu forțe de compresie relativ mici, porțiunile proeminente ale suprafețelor intră în contact mecanic. Acestea sunt deformări elastice. Există, de asemenea, tulpini de plastic care apar atunci când presiunea pe suprafețele de contact crește atât de mult încât limita elastică este atinsă. Ca urmare, apare o deformare permanentă.
Unii s-au împotrivit presiunii exercitate asupra lor, deoarece sunt suficient de ferme, alții sunt răi, deoarece sunt din material plastic. Metalele din plastic și argintul din această listă la început sunt preferate pentru a fi folosite ca contacte electrice. Dar există încă cerințe de durabilitate, iar aici materialele finite deja completează lista.
Combaterea oxidării
Filmele se formează pe suprafețele aproape tuturor contactelor electrice. Aceste filme au o compoziție chimică complexă. Componentele filmului sunt metal de contact, oxigen, sulf și alte elemente chimice. De exemplu. Atomii oxigenului creează mai întâi un strat subțire de ambreiaj atomic pe suprafața metalelor, care se îngroațează cu timp și cu temperatură în creștere.
Grosimea filmelor emergente depinde de astfel de fapte:
- Activitatea chimică a metalelor;
- Gradul de curățare și lustruire a acestora;
- Compoziția chimică a mediului în care sunt localizate contactele;
- Temperaturi și mulți alți factori.
Astfel, în aer pur, filmul cu oxid de aluminiu are o grosime de 10-15 nm, iar zincul este de 0,5-0,6 nm. Aceste figuri dau o idee despre viteza de penetrare în adâncimea metalelor a coroziunii atmosferice. Este:
- Pentru plumb, 4 μm / an;
- Pentru aluminiu, 8 μm / an;
- Pentru cupru și staniu - 12 microni / an;
- Pentru zinc, 50 μm / an;
- Pentru fier - 200 microni / an.
Dacă grosimea filmului depășește 2,5-3 nm, efectul tunelului încetează. În acest caz, electronii nu mai pot depăși o barieră potențială suficient de mare, iar filmul devine un dielectric.
Aceste filme nu conduc un curent de curent electric și aparțin unor filme dielectrice. Ele apar pe suprafața metalelor pure și sunt ușor de determinat - prin pierderea luciului metalic al suprafeței. Straturile oxidate pot apărea datorită conectării unui metal cu oxigenul în aer și filmele cu sulfură - și din cauza metalului cu sulf.
Pe suprafața unor metale, filmele de oxid sunt create extrem de rapid, literalmente într-o fracțiune de secundă sau secundă, pe altele se formează într-un minut.
Pe suprafața de nichel, filmul de oxid se formează destul de lent, dar cu o temperatură în creștere, grosimea sa poate crește rapid. În final, îngroșarea treptată a filmului duce la ruperea circuitului electric.
Bronzul la o temperatură normală nu este puternic oxidat.
Suprafața de contact a tungstenului nu este practic acoperită de filme de oxidare.
Aurul, chiar și la temperaturi ridicate, nu este susceptibil de oxidare semnificativă. Platina nu se oxidează. Adevărat, atunci când este combinat cu anumite gaze, poate crea filme pe suprafața sa, care degradează oarecum conductivitatea la punctul de contact.
Argintul este oxidat, dar foarte puțin. Filmele de oxid de argint sunt ușor de îndepărtat. În mod semnificativ mai periculoase și durabile sunt filmele formate din argint cu sulf și compușii săi, în special în prezența umidității. Argintul în această dimensiune, și pe suprafața sa există pete de culoare închisă. Dar, cu suficiente forțe mecanice de stoarcere, această peliculă de zgârietură se poate prăbuși, iar foci de conducție vor apărea.
Există mai multe modalități de a elimina filmele de zgârietură de pe suprafața metalelor pentru a îmbunătăți contactul electric. De exemplu, distrugerea filmelor prin impact sau compresie puternică. Aceasta se numește îmbătrânire artificială. Filmele și ele însele pot să se spargă și să cadă în timp. Aceasta conduce la un contact electric îmbunătățit. Procesul unei ameliorări a contactului în timpul funcționării sale se numește îmbătrânire naturală.
Dependența conductivității electrice a contactelor la compresia mecanică
Dimensiunile suprafeței de contact, a. în consecință, conductivitatea electrică, depinde în mare măsură de forța de compresie. Natura schimbării conductivității forțelor de contact mici, medii și mari este oarecum diferită, dar în toate cazurile comprimarea contactelor duce la o deformare elastică și apoi la plastic.
Conductivitatea contactelor sub presiune ridicată este mai stabilă în timp decât conductivitatea contactelor la care sunt atașate mediul și secundarul. în special, eforturile mici de stoarcere.
Dar există o altă problemă - aderența suprafețelor de contact una la cealaltă. Metalele din plastic se pot lipi una de alta si fara a creste temperatura. Și când sunt încălzite, aceste procese sunt mult îmbunătățite. Aderența contactelor este posibilă numai în cazul utilizării metalelor pure, a căror suprafață nu are strat de oxid sau altă peliculă. În prezența filmelor, efectul de lipire este slăbit sau complet oprit. Când curentul electric trece prin zonele de contact cu filme de oxid, acestea se pot prăbuși complet, iar zona de contact va fi alcătuită din metal pur. Există condiții de aderență și de sudare a contactelor.
Să trecem la practica pură
Teoria și practica cu privire la exemplul întrerupătorului se află mână în mână. Alegerea mașinii este împiedicată de bogăția preferințelor prezentate, iar producătorul este deja definit, atunci rămâne să alegeți denumirea și tipul. E deja mai ușor. Dar mai întâi despre întrerupătorul cu auto-circuit (figura 1), ce este în el și despre ce.
Indiferent de clasificarea comutatorului în sine, chiar dacă este proiectat să funcționeze într-o linie de 10 amperi, cel puțin 63 amperi, dispozitivul său este aproape identic.
Cazul întrerupătorului este realizat din plastic, care nu susține arderea. În ceea ce privește efectul temperaturii înalte, acest material se poate topi, poate pierde forma, dar nu arde și chiar și cu încălzire puternică nu poate deveni o sursă de aprindere.
Pârghia de comandă vă permite să porniți și să dezactivați întrerupătorul. Întrerupătorul de arc intră în funcțiune numai în situații extreme, când apare un arc puternic când contactele se întrerup și energia sa trebuie stinsă.
Placa bimetalică servește drept un fel de instrument de măsurare și determină rezistența curentului care curge în linie. Șurubul de reglare este NUMAI pentru setările din fabrică. Este vorba de ajutorul său pentru ca întrerupătorul automat să poată fi reglat cu precizie la valorile setate de funcționare. Terminalele cu șurub sunt utilizate pentru a conecta linia la întreruptor.
Acest lucru este foarte important, deoarece întrerupătorul trebuie să funcționeze într-o situație de urgență și să nu devină sursa acestuia. Cartea nu descrie în mod deliberat proprietățile comutatoarelor automate din serii diferite, toate aceste date fiind în orice catalog. Tipul, marca, denumirea - toate acestea sunt întotdeauna indicate în proiecte. Și nu este nevoie să schimbați nimic aici.
Pentru ca întreruptorul să dureze mult timp - trebuie să fie instalat corect. De obicei, toate problemele apar numai din contactele prost strânse. Inspecția periodică a panoului electric, identificarea locurilor de încălzire locală și a contactelor de rupere vor evita problemele legate de alimentarea cu energie electrică.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: