Почему искрят контакты и как это устранить

  • Причины искры и электрической дуги
  • Последствия образования электрической дуги
  • Решения, направленные на устранение и предотвращение явления

Причины возникновения искр и дуги

Прежде чем мы углубимся в причины возникновения электрической дуги, необходимо понять несколько основных понятий. Коммутационное устройство и его контактная система должны обеспечивать надежное соединение, которое можно прервать в любой момент. Контакты состоят из двух электрических пластин, которые должны быть плотно прижаты друг к другу в закрытом положении.

Электрическая дуга возникает при переключении индуктивных цепей. К ним относятся различные электродвигатели и соленоиды, но помните, что даже простой кусок провода имеет определенную индуктивность, и чем она длиннее, тем она больше. При этом ток в индуктивности не может сразу остановиться — это описано в законах коммутации. Соответственно, на выходах индуктивной нагрузки образуется ЭДС самоиндукции, величина которой описывается формулой:

E = L * dI / dt

Это интересно! В нашем случае важную роль играет скорость изменения тока. Когда он выключен, он очень высокий, и ЭДС будет иметь тенденцию быть высокой, вплоть до десятков киловольт (например, система зажигания автомобиля).

В результате ЭДС увеличивается до такой степени, что ее размер нарушает зазор между контактами — возникает электрическая дуга или искры. Качество любого соединения определяется его переходным сопротивлением: чем оно ниже, тем лучше соединение и тем меньше выделяется тепла. Когда они открываются, она быстро увеличивается и уходит в бесконечность. При этом нагревается область их контакта.

Кроме того, между открытыми контактами происходит ионизация воздуха на фоне увеличения самоиндукции ЭДС и повышения температуры воздуха, вызванного нагревом поверхности с открытыми пластинами. В результате присутствуют все условия для образования электрической дуги и искрения.

Если вы хотите знать, почему контакты искры при замкнутой цепи, это уже не индуктивная нагрузка, а емкостная нагрузка. Вы можете видеть это каждый раз, когда подключаете зарядное устройство к ноутбуку или телефону. Дело в том, что разряженная емкость (конденсатор) на входе устройства в начальный момент времени представляет собой замкнутый участок цепи, ток которого уменьшается по мере его заряда.

Если вы наблюдаете искрение в реле или переключателе в замкнутом положении, это связано с плохим состоянием контактных поверхностей и их высоким переходным сопротивлением.

Последствия искрения

Искры вызывают испарение металла в контактах, нагревая их и увеличивая сопротивление контактов. Последнее делает контакты еще более обгоревшими, а затем даже более склонными к искрению. Следствием этих процессов может быть частичное или полное отсутствие возможности подключения устройства и даже в некоторых случаях заклинивание или возгорание устройства. Необходимо проверить состояние всех соединений и движущихся частей выключателя.

Способы устранения и предотвращения явления

Во избежание возникновения контактной дуги решения уже разрабатываются на этапе проектирования распределительного устройства. Например, между ними увеличено расстояние, установлены дугогасительные камеры для охлаждения дуги.

Они также откладывают ценные, неокисляющиеся материалы, такие как серебро, на токопроводящих поверхностях.

В случае быстродействующих реле дуги возникают при размыкании, в том числе из-за того, что их контакты смыкаются в разомкнутом положении. Поэтому следует снизить нагрузку, используя промежуточные реле или системы искрогасителя, схемы которых мы обсудим ниже.

Разберемся, что делать, если контакты в имеющемся автомате или стартере искрились. Во-первых, хорошее соединение гарантирует, что пластины плотно прижаты; если есть искры, стоит проверить, нормально ли соприкасаются контактные пластины. В AP они нажимаются пружинным механизмом, который проверяется при отключенном напряжении, но контакты замкнуты,следует отодвинуть подвижную пластину и отпустить ее, она должна резко ударить по неподвижной пластине с характерным щелчком. То же самое можно сделать с магнитным пускателем.

Если давление хорошее, но контакты все еще искры, проверьте их поверхности в точках контакта на предмет сажи. В таком случае удалите нагар как можно более мелкой наждачной бумагой, деревом или резиновым ластиком, но никогда не используйте наждак — поверхности должны быть как можно более гладкими, иначе сопротивление контакта увеличится.

Еще один метод решения проблемы искры — установка схем искрогашения. Если реле и пускатели в цепи постоянного тока искры, то параллельно нагрузке ставится диод, соединенный катодом с положительным полюсом и анодом с отрицательным полюсом. Таким образом, энергия, запасенная в индуктивности, и ее самоиндуктивная ЭДС рассеиваются в активной части нагрузки, и диод замыкает цепь для прохождения тока.

И если контакты в цепи переменного тока искры, вы можете установить искрящуюся RC-цепь, которую в электронике иногда называют шунтирующей цепью или демпфирующей цепью. Он выполняет защитную роль, потому что энергия, накопленная в индуктивностях, имеет тенденцию рассеиваться не на переключателе, а на активном сопротивлении этой цепи.

Вместимость рассчитывается по формуле:

Csh = I 2/10

Ресницы = Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

Однако быстрее и проще пользоваться номограммой:

Этот вопрос также более подробно обсуждается в видео:

Мы рассмотрели, как устранить одну из самых распространенных неисправностей в электрических цепях — дугу на контактах реле и выключателей. Словом, необходимо проверить герметичность контактов, очистить их поверхности от грязи и установить схемы для их защиты. Таким образом можно продлить срок службы выключателей и других устройств. Если у вас есть личный опыт — поделитесь им в комментариях.

Материалы по теме: