一、觸頭磨損的原因
觸頭在多次接通和斷開有載電路后,它的接觸表面將逐漸產(chǎn)生磨耗和損壞,這種現(xiàn)象稱為觸頭的磨損。觸頭磨損達(dá)到一定程度后,其工作性能便不能保證,此時(shí),觸頭的壽命即告終結(jié)。繼電器和接觸器的電壽命主要取決于觸頭的壽命。
觸頭磨損包括機(jī)械磨損、化學(xué)磨損和電磨損。機(jī)械磨損是在觸頭閉合和打開時(shí)研磨和機(jī)械碰撞所造成的,它使得觸頭接觸面產(chǎn)生壓皺、裂痕或塑性變形和磨損。化學(xué)磨損是由于周圍介質(zhì)中的腐蝕性氣體或蒸汽對(duì)觸頭材料浸蝕所造成的,它使得觸頭表面形成非導(dǎo)電性薄膜,致使接觸電阻變大,且不穩(wěn)定,甚至完全破壞了觸頭的導(dǎo)電性能。這種非導(dǎo)電性薄膜在觸頭相互碰撞及觸頭壓力作用下,逐漸剝落,形成金屬材料的損耗。機(jī)械磨損和化學(xué)磨損一般很小,約占全部磨損的10%左右。
觸頭的磨損主要取決于電磨損。電磨損主要發(fā)生在觸頭的閉合和開斷過(guò)程中,尤其以觸頭開斷過(guò)程中產(chǎn)生的電磨損為主。在觸頭閉合電流時(shí)產(chǎn)生的電磨損,主要是由于觸頭碰撞引起的振動(dòng)所產(chǎn)生的,在觸頭開斷電流時(shí)所產(chǎn)生的電磨損,主要是由高溫電弧造成的。
二、觸頭電磨損的形式
觸頭在分?jǐn)嗯c閉合電路過(guò)程中,在觸頭間隙中產(chǎn)生金屬液橋、電弧和火花放電等各種現(xiàn)象,引起觸頭材料的金屬轉(zhuǎn)移、噴濺和汽化,使觸頭材料損耗和變形,這種現(xiàn)象稱為觸頭的電磨損。電磨損直接影響電器的壽命。
觸頭的電磨損形式主要有兩種,即液橋的金屬轉(zhuǎn)移和電弧的燒損。
1.液橋的形成和金屬轉(zhuǎn)移
觸頭開斷時(shí),在從觸頭完全閉合到觸頭剛開始分離的時(shí)間內(nèi),先是觸頭的接觸壓力和接觸點(diǎn)數(shù)目逐漸減小,接觸電阻越來(lái)越大,這樣就使接觸點(diǎn)的電流密度急劇增加,由此產(chǎn)生的熱量促使接觸處的金屬熔化,形成所謂的金屬液體滴。觸頭繼續(xù)斷開時(shí),將金屬液體滴拉長(zhǎng),形成液態(tài)金屬橋,簡(jiǎn)稱液橋。由于溫度沿液橋的長(zhǎng)度分布不對(duì)稱,且其最大值是發(fā)生在靠近陽(yáng)極的地方,因此,使金屬熔液由陽(yáng)極轉(zhuǎn)移到陰極。實(shí)踐證明,由于液橋的金屬轉(zhuǎn)移作用,經(jīng)過(guò)很多次的操作后,觸頭的陽(yáng)極因金屬損耗而形成凹坑,陰極則因金屬增多而形成針刺,凸出于接觸表面。
在弱電流電器(如繼電器)中,液橋?qū)τ|頭的電磨損有著重要的影響。
2.電弧對(duì)觸頭的腐蝕
電弧對(duì)觸頭的腐蝕十分嚴(yán)重,電弧磨損要比液橋引起的金屬轉(zhuǎn)移高出5~10倍。當(dāng)負(fù)荷電流超過(guò)20A,甚至達(dá)到幾百或上千安時(shí),電弧的溫度極高,觸頭間距離又較大,一般都有電動(dòng)力吹弧,再加上強(qiáng)烈的金屬蒸氣熱浪沖擊,往往把液態(tài)金屬?gòu)挠|頭表面吹出,向四周飛濺。這種磨損與小功率電弧的磨損是不同的,金屬蒸氣再度沉積于觸頭接觸表面上的機(jī)率已大大減小,使觸頭陰、陽(yáng)極都遭到嚴(yán)重磨損,由于陽(yáng)極溫度高于陰極,所以陽(yáng)極磨損更為嚴(yán)重。
三、減小電磨損的方法
減小觸頭的電磨損,提高觸頭的壽命,一般可從兩方面著手,即減小觸頭在開斷過(guò)程中的磨損和減小觸頭在閉合過(guò)程中的磨損。
1.減小觸頭開斷過(guò)程中的磨損,即減小觸頭在開斷時(shí)的電弧,其方法如下:
(1)合理選擇滅弧系統(tǒng)的參數(shù),例如磁吹的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。B值過(guò)小,吹弧電動(dòng)力小,電弧在觸頭上停留時(shí)間較長(zhǎng),觸頭的電磨損增加;B值過(guò)大,吹弧電動(dòng)力過(guò)大,會(huì)把觸頭間熔化的金屬液橋吹走,電磨損也增加,因此,有一個(gè)最佳的B值,在該值下電磨損最小。
(2)對(duì)于交流電器(如交流接觸器)宜采用去離子?xùn)艤缁∠到y(tǒng),利用交流電流通過(guò)自然零點(diǎn)時(shí)不再重燃而熄弧,減小觸頭的電磨損。
3)采用熄滅火花的電路,以減小觸頭的電磨損。這種方法就是在弱電流觸頭電路中,在觸頭上并聯(lián)電阻、電容,以熄滅觸頭上的火花。這種火花熄滅電路對(duì)開斷小功率直流電路很有效。
(4)正確選用觸頭材料。例如,鎢、鉬的熔點(diǎn)和汽化點(diǎn)高,因此,鎢、鉬及其合金具有良好的抗磨損特性,銀、銅的熔點(diǎn)與汽化點(diǎn)低,其抗磨損性較差。
2.減小觸頭閉合時(shí)的磨損
觸頭閉合時(shí)的磨損主要是由于觸頭在閉合過(guò)程中的振動(dòng)所引起的,因此,為了減小觸頭的電磨損,必須減小觸頭的機(jī)械振動(dòng),其方法見本章第三節(jié)。
