Наверняка многие сталкивались с проблемой искрения контактов электромагнитных реле или пускателей. Кто-то данную проблему для себя давно решил. Некоторые просо меняют коммутирующее устройство при появлении первых тревожных симптомов (таких как запах гари). А бывает и такое, что даже заменой коммутатора избавиться от пагубного явления не удается.
Искрение контактов реле и пускателей - это явление, при котором при размыкании или замыкании контактов возникает электрическая искра или дуга, которая может повредить контакты или вызвать пожар.
Вообще искра при коммутации — это нормальное явление, но лишь в том случае, если искрение проявляет себя незначительно и незаметно. На самом деле практически любое механическое устройство коммутации электрических цепей со временем начинает искрить сильнее, - на контактах образуется нагар, и в конце концов возрастающее переходное сопротивление ощутимо нарушает работу всей коммутируемой цепи. В этом и заключается главная проблема.
Из-за чего возникает искрение
Причинами искрения контактов могут выступать различные факторы. Быть может коммутируемый ток сильно превышает допустимую для данных контактов величину. Может быть со временем ослабился прижимной механизм (пружина, пластина), усилился дребезг контактов, либо характер коммутируемой нагрузки неизбежно вызывает образование дуги.
Такде приичной искрения может быть наличие индуктивной нагрузки в коммутируемой цепи, которая создает большое самоиндукционное напряжение при размыкании контактов или образование нагара на контактах, который увеличивает переходное сопротивление и температуру контактов.
Так или иначе, лучше всего зарубить тенденции к пагубному искрению на корню, то есть еще на этапе проектирования цепи принять некоторые защитные меры. Однако для начала давайте обратим внимание на физику этого вредного процесса.
Известно, что при наличии между проводниками разности потенциалов, в определенных условиях, на некотором расстоянии между ними легко может произойти ионизация в воздушном промежутке и образоваться искра или дуга.
Это явление успешно и давно используют например в сварке, но контакты реле или пускателя — отнюдь не сварочный аппарат, а скорее наоборот — они призваны надежно разомкнуть (или замкнуть) цепь, по которой протекает (или будет протекать) ток.
Если же контакты коммутатора превращаются в сварочный аппарат — это ведет к потерям энергии и снижению качества работы нагрузки, а в некоторых случаях может послужить причиной пожара. Поэтому факторы риска необходимо устранять.
Чтобы искра, а тем более дуга, не образовались, нужно создать такие условия, чтобы не допустить ионизации в воздушном промежутке между контактами.
Справедливости ради отметим, что даже в норме контакты реле и пускателей неизбежно имеют некоторый небольшой дребезг. Это значит, что, например во время замыкания, контакты в течение доли секунды то сближаются, то вновь расходятся на очень маленькое расстояние, но в конце концов замыкаются. В ходе этого процесса образуются крайне слабые искры, не причиняющие вреда.
Гораздо более опасно индуктивное влияние в ходе коммутации таких нагрузок как электродвигатели, трансформаторы, и т. д., ибо они имеют большую индуктивность. А из курса физики нам известно, что ЭДС самоиндукции тем выше, чем больше индуктивность коммутируемой нагрузки, и чем выше скорость изменения тока, в нашем случае — скорость размыкания или замыкания цепи.
Так вот, поскольку контакты размыкаются резко, а ток в цепи, обладающей индуктивностью, мгновенно прекратиться не может (он поддерживается уменьшающимся магнитным полем), на выводах такой нагрузки образуется высокая ЭДС самоиндукции, пропорциональная индуктивности и обратно пропорциональная скорости размыкания.
Кстати, даже просто проводка обладает индуктивностью, и способна вызвать немалую ЭДС самоиндукции на контактах, особенно если провода достаточно длинные, хотя коммутируемая нагрузка может иметь и чисто активный характер.
Итак, причинами искрения сверх всякой меры контактов электромагнитных пускателей и реле могут оказаться:
-
ослабленный прижимной механизм и связанный с этим продолжительный дребезг плюс образованный нагар;
-
влияние индуктивности коммутируемой нагрузки;
-
превышение максимально допустимого тока коммутатора.
Как устранить искрение
Если причина чрезмерного искрения контактов известна, можно попытаться ее устранить. В случае если контакты покрыты сажей, их нужно почистить. Это делается при помощи растворителя и мельчайшего абразива. Контакты должны плотно прижиматься друг к другу без зазора, поэтому в ходе чистки нельзя скрести их сильно. Если ослаблен прижимной механизм, можно попробовать его восстановить, подогнув пластину.
Если же искрение вызвано влиянием индуктивности коммутируемой нагрузки при размыкании контактов, то в цепях постоянного тока обычно достаточно установки диода параллельно коммутируемой нагрузке (анодом на массу, катодом в сторону плюса источника питания). Диод должен быть быстродействующим и рассчитанным на ток, при котором нагрузка контактами отключается.
А для цепей переменного тока будет полезна снабберная RC-цепь, включаемая параллельно контактам реле или пускателя. Будучи установлена параллельно контактам, снабберная RC-цепь рассеет энергию искры или дуги (условно) на своем резисторе.
Емкость конденсатора такого искрогасительного снаббера для цепей переменного тока частотой 50 Гц находится по формуле C = I2/10. Номинал резистора вычисляется так: R = U/(10*I*(1+50/U)), где U – напряжение сети, I – действующий ток.
Снабберная RC-цепь работает по следующему принципу: при размыкании контактов, конденсатор заряжается до напряжения сети, а ток через резистор ограничивается его сопротивлением. При замыкании контактов, конденсатор разряжается через резистор, а ток через контакты ограничивается емкостью конденсатора. Таким образом, снабберная RC-цепь снижает пиковые значения тока и напряжения при коммутации, уменьшая искрение и износ контактов.
Смотрите также:
Особенности современных магнитных пускателей и их применение
Устройство и принципы работы магнитного пускателя
Устройство и примеры применения реле, как выбрать и правильно подключить реле
Андрей Повный
