Расчётные зависимости для определения электрической износостойкости

Электрическая износостойкость или гарантируемое число коммутаций в общем случае определяется по формуле:

, или ,

где – объём изнашиваемого металла двух контактов, см³

 – удельный объёмный износ при одном размыкании и одном замыкании

– плотность материала

– удельный массовый износ при одном замыкании и одном размыкании

При решении прямой задачи обычно задаются и определяют изнашиваемый объём. принимают на основании заданной механической износостойкости, которая определяется по классу механической износостойкости в рамках технического задания. В идеальном случае мы должны стремиться к выполнению условия:

т.е., чтобы электрический аппарат и все его узлы работали до полного износа (класс механического износа см.[3]).

МАЛОМОЩНЫЕ РЕЛЕ

Условия работы

Маломощные реле коммутируют токи до 5 А при U = до 220 В постоянного и переменного тока.

При постоянном токе

При постоянном токе существует ярко выраженный износ одного из контактов и перенос металла на другой (при переменном токе износ приблизительно одинаков). Износ контактов при постоянном токе зависит от величины напряжения отключения и тока отключения (U_от и І _от): U_от=1,1U_н.

Износ контактов зависит также от напряжения U_о и тока І_о (напряжения и тока дугообразования, ниже которого дуга не образуется).

а) при U_от< U_о и І_от < І_о эрозия контактов в основном вызывается плавлением контактных площадок и вытягиванием жидких мостиков при замыкании контактов. Металл переносится на катод. Объём перенесённого металла на одно размыкание:

где: ,  - постоянные для каждого металла (см. [2]).

б) при U _от ≥ U_о и І_от ≥ І_о образуется искра и максимально короткая дуга. Расчётные соотношения приведены в [4].

в) при U_от >> U_о, І_от >> І_о, когда образуется дуга, вызывающая сильную эрозию контактов, объём перенесённого металла с катода на анод за одно размыкание и одно замыкание:

где: , , – удельные значения износа металла анода и катода при одном замыкании и одном размыкании, см³ / кг;

– количество электричества в Кл, протёкшего за время одного включения:

где: – средний ток дуги, – часть суммарного времени вибрации контактов.

– количество электричества в Кл, протёкшего за время размыкания.

Для постоянного тока: , где – время горения дуги – средний ток в дуге при размыкании

При переменном токе

а) износ контактов происходит вследствие распыления металла под влиянием высокой температуры дуги, при размыкании контактов и расплющивании их от ударов при замыкании.

б) дуга образуется только при размыкании тока, при выполнении условий:

U_от > U_о ,  І_от  > І_о

Чем больше отношения  и , где І_m , U_m – амплитудные значения тока и напряжения, тем большая возможность для образования дуги, которая также зависит от фазы тока в момент размыкания.

 в) дуга гаснет при первом приближении тока к нулю, поэтому время горения её не превышает одного полупериода (для частоты 50 Гц – 10 мс)

г) количество электричества, протёкшего в виде газового разряда при размыкании определяется по формуле:

– число полупериодов горения дуги, принимается, как целое число.

Для маломощных реле –

– угловая частота