電氣設(shè)備觸點(diǎn)電蝕原因及保護(hù)方法

精品文檔-下載后可編輯電氣設(shè)備觸點(diǎn)電蝕原因及保護(hù)方法【摘要】本文闡明了電氣設(shè)備觸點(diǎn)“電蝕”原因是由于觸點(diǎn)間氣體放電所致，分析了觸點(diǎn)間氣體放電過(guò)程、現(xiàn)象，同樣也分析了“打火”原因及消除“火花”保護(hù)觸點(diǎn)的電路和其它方法。

【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備；觸點(diǎn)；電蝕原因；保護(hù)方法

磁力啟動(dòng)器，交流接觸器操作機(jī)構(gòu)的輔助觸點(diǎn)及繼電器觸點(diǎn)（以下統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)“觸點(diǎn)”）在電力拖動(dòng)和繼電保護(hù)自動(dòng)控制裝置中，是不可缺少的部件，在供電系統(tǒng)中占有十分重要的位置。

“觸點(diǎn)”損壞狀況，直接影響供電系統(tǒng)的安全，引發(fā)事故。因此，我們不僅要求控制保護(hù)裝置原理可靠設(shè)計(jì)，計(jì)算與安裝正確，運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)良好外，還應(yīng)要求組成控制保護(hù)裝置的各種部件質(zhì)量良好、可靠，尤其是要找出“觸點(diǎn)”損壞的主要原因，并對(duì)其進(jìn)行分析和采取相應(yīng)的保護(hù)方法。

一、“觸點(diǎn)”電蝕現(xiàn)象分析

“觸點(diǎn)”一般是指簧片端部的銀接點(diǎn)（也有的接點(diǎn)采用鉑、鉑銀合金、鎢等材料）。我們發(fā)現(xiàn)，許多“觸點(diǎn)”盡管產(chǎn)品質(zhì)量合格，并且規(guī)定的技術(shù)條件正確無(wú)誤地安裝和使用，在遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到它應(yīng)有的機(jī)械磨損壽命之前，就會(huì)出現(xiàn)斑點(diǎn)、凹陷，“觸點(diǎn)”面無(wú)光澤的現(xiàn)象，但便是“電蝕”的結(jié)果。“電蝕”的過(guò)程就是“觸點(diǎn)”間氣體放電的過(guò)程。

根據(jù)湯遜理論，氣體放電現(xiàn)象是由于崩發(fā)展形成的，空氣由于外界影響的存在，每立方厘米空氣中就帶有500對(duì)正負(fù)離子，這樣，空氣就不為理想的絕緣體了。當(dāng)然“觸點(diǎn)”兩端加電壓時(shí)，就有電流通過(guò)間隙，電壓愈高，電流愈大，電流將隨電壓的升高而升高，這是因?yàn)殡娮釉谠鰪?qiáng)的電場(chǎng)內(nèi)獲得足夠的動(dòng)能，以致在氣隙內(nèi)發(fā)生碰撞游離，碰撞游離產(chǎn)生的電子也將發(fā)生碰撞游離。所以電子流將向雪崩似的迅速增高，形成“電子崩”，當(dāng)電壓繼續(xù)增高至一數(shù)值時(shí)，電流突然增高，以致氣體被穿，形成氣體放電。氣體放電引起的機(jī)械損傷便是“電蝕”。

由于空氣絕緣體的穿電壓為30KV/㎝?！坝|點(diǎn)”的切斷負(fù)荷大多為感性負(fù)荷，如圖1所示。

根據(jù)經(jīng)典法所分析線性電力換路定律，具有儲(chǔ)能元件的電路，從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，一般經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡過(guò)程。換路的瞬間，電感中的電流和電容上的電壓和換路前一樣，能量不能突變。根據(jù)克希荷夫第二定律，下?lián)Q路后各瞬間的微分過(guò)程：L+ri=u（t）L+ri/=u（t）（強(qiáng)制分量）L//+ri//=0（自由分量）故i=i/+i//UL=riUL=。當(dāng)（圖1）K斷開(kāi)瞬間，UL和成正比，“觸點(diǎn)”間距離很小時(shí)，空氣很容易穿成電弧，電弧維持電流不突然下降到零，并且把線圈磁場(chǎng)中的儲(chǔ)能Wc=LI2轉(zhuǎn)化為熱能，從而燒壞“觸點(diǎn)”。如圖2所示電路?！坝|點(diǎn)”k斷開(kāi)瞬間，“觸點(diǎn)”間的電壓值：i=i/+i″=+0=4.4A，UL=4.4×2200=9680（v）

當(dāng)由于氣體穿時(shí)臨界電壓約為3000V/0.1㎝，故當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)瞬間，其行程在9680V/=0.32cm之內(nèi)時(shí)，便發(fā)生氣體放電。

二、“觸點(diǎn)“電蝕的主要原因

1.產(chǎn)品質(zhì)量低劣，例如彈簧壓力不夠，彈性性能不好，導(dǎo)電性能差，接觸電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常值（0.1-0.01Ω），導(dǎo)電容易產(chǎn)生粘連，斷開(kāi)時(shí)易發(fā)生跳躍和“打頭”現(xiàn)象，即“電蝕”現(xiàn)象。

2.吸動(dòng)（起動(dòng)）電流（電壓）小，保持電流（電壓）小，斷開(kāi)時(shí)易發(fā)生跳躍“打火”產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

3.使用不當(dāng)，超過(guò)“觸點(diǎn)”，引起“觸點(diǎn)”粘連，凹凸不平，因而斷合時(shí)易發(fā)生跳躍“打火”產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

4.維護(hù)保養(yǎng)不妥，灰塵長(zhǎng)期積淀，接觸面不清潔及處理不當(dāng)，斷合時(shí)易發(fā)生跳躍“打火”產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

5.控制保護(hù)原理設(shè)計(jì)，計(jì)算有錯(cuò)誤或不足，“觸點(diǎn)”長(zhǎng)期不停地重復(fù)操作斷合運(yùn)動(dòng)、加速機(jī)械磨損，久之便在不斷合時(shí)易發(fā)生跳躍和“打火”，從而產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

6.安裝質(zhì)量不符合產(chǎn)品廠家要求，“水平”或“垂直”度不夠，斷合時(shí)易發(fā)生“打火”，從而產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

7.環(huán)境溫度過(guò)高，空氣潮濕，有毒有害氣體使觸點(diǎn)產(chǎn)生自然腐蝕、化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致觸點(diǎn)面凹凸不平或起斑，斷合時(shí)易發(fā)生跳躍“打火”，產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

8.觸點(diǎn)在斷開(kāi)性負(fù)荷時(shí)，由于電磁感應(yīng)的原因產(chǎn)生的“打火”，產(chǎn)生“電蝕”現(xiàn)象。

從以上分析情況可以看出，“觸點(diǎn)”損壞的主要原因中，75%是人為因素造成的（1-6條），35%是由于自然因素造成的。因此，要采取相應(yīng)的保護(hù)方法，必須從兩方面入手。

三、適當(dāng)挑選滅火花電路，清除“電蝕”

“觸點(diǎn)”電蝕的危害很大，因此，根據(jù)“觸點(diǎn)”所斷開(kāi)的具體情況，適當(dāng)挑選如下滅火花電路，即可以起清除“電蝕”的現(xiàn)象。

1.電阻滅火花電路

圖中K為動(dòng)合“觸點(diǎn)”，L、RL為感性負(fù)載的電感和直流電阻。R為滅火花電阻。在空氣中“觸點(diǎn)”K在即將斷開(kāi)的瞬間，氣隙擊穿的臨界電壓約300v，因此，r的接入應(yīng)使UK

2.阻容滅火花電路

這種阻容滅火花電路，是將L中的磁能轉(zhuǎn)化為C中的電能，從而達(dá)到消除火花的。和圖3比較，由于C隔斷了僅有r時(shí)存在的泄漏電流（并接在K兩端時(shí)），或者避免了觸點(diǎn)閉合時(shí)r上的能量消耗（并接在負(fù)載兩端時(shí)）。另一方面，C是慣性元件，兩端電壓不能突變，“觸點(diǎn)”K斷開(kāi)瞬間端電壓仍由r決定。因此，r不能任意選取，r太小，K閉合時(shí)電容器的放電電流很大，仍會(huì)燒蝕觸點(diǎn)，r太大和電阻火花電路一樣，觸點(diǎn)斷開(kāi)瞬間的又會(huì)超過(guò)允許值，達(dá)不到保護(hù)的目的。此外，還需要避免RL+r、L、C三者構(gòu)成的回路產(chǎn)生振蕩，即必須滿足定條件RL+r>2通常r≈50-100Ω，C=0.1—1uF。

3.氖管滅火花電路（圖5）

取氖管起輝電壓大于工作電壓E，小于400V-500v，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)”觸點(diǎn)”兩端電壓升高至200-500v時(shí)，氖管即起輝放電，避免觸點(diǎn)燒蝕。當(dāng)K兩端電壓恢復(fù)到穩(wěn)定值E時(shí)，氖管熄滅，堵塞漏電流，從而達(dá)到滅火花的目的。

4.非性元件滅火花電路

利用非線性元件保護(hù)觸點(diǎn)是比較好的辦法，圖6是用壓敏電阻構(gòu)成滅火花電路。壓敏電阻的阻值。對(duì)外加電壓很敏感。外加電壓增大時(shí)，阻值減小，外加電壓越大，電阻值下降越明顯。

當(dāng)K閉合時(shí)，兩端電壓為零，Km值較大，泄漏電流可忽略不計(jì)，K斷開(kāi)瞬間，K兩端電壓急速升高，Rm值急劇下降，此時(shí)便保護(hù)了觸點(diǎn)，避免了火花。圖（a），（b）滅火花效果相同，但E小于100V時(shí)，常用（a）圖，大于100V時(shí)常用（b）圖。這種電路和阻容電路相比，具有線路簡(jiǎn)單，重量輕，耐沖擊性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

四、其他保護(hù)方法

1.解決“觸點(diǎn)”的積沉灰物

灰塵是影響觸點(diǎn)障礙率的重要因素，必須認(rèn)真對(duì)待，目前通用辦法是加裝防塵罩，減少灰塵沉積。磁力啟動(dòng)器.交流接觸器和繼電器的觸點(diǎn)，工廠生產(chǎn)時(shí)已配置，因此，在使用過(guò)程時(shí)，若防塵罩破損，要及時(shí)更換。

觸點(diǎn)使用一段時(shí)間后，表面會(huì)產(chǎn)生一層黑色的氧化膜，若不及時(shí)清理，也會(huì)造成觸點(diǎn)接觸不良，因此，應(yīng)定期清掃，用四氯化碳及其它觸點(diǎn)清洗劑均可，但嚴(yán)禁使用汽油或隨意用酒精。

2.正確安裝和使用觸點(diǎn)

電氣設(shè)備的安裝均有嚴(yán)格規(guī)定如繼電器的安裝，要求分清是水平安裝或是垂直安裝，嚴(yán)格執(zhí)行產(chǎn)品廠家的規(guī)定和技術(shù)要求，否則繼電器有可能失靈。要了解觸點(diǎn)的額定容量，不要過(guò)負(fù)載使用。銜鐵的行程，銜鐵上的壓力（起始?jí)毫Γ?，觸點(diǎn)的壓力，動(dòng)作安匝力均應(yīng)到達(dá)規(guī)范要求使用。

根據(jù)負(fù)載情況，觸點(diǎn)可以并聯(lián)或者串聯(lián)使用，也可以增大