Kõrgepingeseadmed 5 Kõrgepingeseadmete eesmärk ja liigitus. Materjalid. - презентация

1 Kõrgepingeseadmed 5 Kõrgepingeseadmete eesmärk ja liigitus. Materjalid

2 Kontaktmaterjalid Nendele materjalidele esitatakse rida nõudmisi: peavad olema väga head elektri- ja soojusjuhid, olema korrosioonile vastupidavad (st omama voolujuhtiva kihi), kaarleegile vastupidavad (olema kõrge sulamis- ja aurumistemperatuuriga), olema mehaaniliselt tugevad (kuid samal ajal kergesti töödeldav) ja nende hind peaks olema ka küllalt vastuvõetav. Kommutatsiooniaparaatide tööiga ja töökindlus sõltub suurel määral tema kontaktide materjalist Vask. Hõbe. Alumiinium. Plaatina. Kuld, Molübdeen.. Volfram ja volframi sulamid. Metallkeraamika. Nimetatud nõudmised on küllaltki vastuolulised ja leida selline materjal, mis vastab nendele tingimustele kõigile on peaaegu võimatu. Mõningaid enam kasutatavaid materjale:

3 Kontaktmaterjalid. Vask Vastab peaaegu kõigile toodud tingimustele peale korrosioonikindluse. Vase pinnale tekkinud vase ühendid hapnikuga on suure takistusega. Siiski on vask kõige levinum materjal kontaktide koosseisus. Tihtipeale kasutatakse korrosioonivastaseid katteid vasest kontaktpindadel. Vaske võib kasutada ka leegikustutuskontaktides. Kui kontaktidel on väike surve, siis vaske kasutada eriti ei soovitata. Normaaltingimustes on vase tihedus 8,9 g/cm 3. Tema sulamistemperatuur on 1083 Celsiuse kraadi. Vase eritakistus 20 °C juures on 16,78 nΩ·m. Vase värvus varieerub punasest kuldkollaseni.

4 Kontaktmaterjalid. Hõbe Väga hea kontaktmaterjal. Kahjuks ei ole tal kaarevastast kindlust suurte voolude puhul. Väikeste voolude puhul on tal väga hea kindlus, üheditel hapnikuga on peaaegu samad head juhtimisomadused kui hõbedal endal. Ta on suhteliselt pehme metall, mis peegeldab hästi valgust Normaaltingimustes on hõbeda tihedus 10,5 g/cm 3. Tema sulamistemperatuur on 960 Celsiuse kraadi. Hõbeda eritakistus 20 °C juures on _____ nΩ·m.

5 Kontaktmaterjalid. Alumiinium Võrreldes vasega väiksem juhtivus ja mehaaniline vastupidavus. Moodustab hapnikuga halvastijuhtiva kihi. Kasutatakse lahtivõetavates kontasktides (latid, montaazijuhtmed.) Kontaktpinnad kaetakse tihtipeale hõbedaga või vasega. Alumiiniumil puudub suur mehaaniline vastupidavus. Toimub nn väsimus, kus kontaktpindade surve oluliselt väheneb. Alumiinium on hõbevalge, keemilisele aktiivsuse tõttu teda Looduses lihtainena ei esine. Normaaltingimustes on alumiiniumi tihedus 2,7 g/cm 3. Tema sulamistemperatuur on 660 Celsiuse kraadi. Alumiiniumi eritakistus 20 °C juures on nΩ·m.

6 Kontaktmaterjalid. Plaatina Sulamistemperatuur: °C Tihedus: g/cm 3 Värvus: Hõbedane

7 Kontaktmaterjalid. Kuld NormaaltingimustelNormaaltingimustel on ta võrdlemisi pehme kollane metall, mille tihedus on 19,7 g/cm³. Kulla sulamistemperatuur ontihedussulamistemperatuur 1064°C

8 Kontaktmaterjalid. Molübteen NormaaltingimustelNormaaltingimustel on molübdeeni tihedus 10, g/cm 3.tihedus Tema sulamistemperatuur on 2623 Celsiuse kraadi.sulamistemperatuurCelsiuse kraadi Umbes 25% toodetud molübdeenist läheb roostevabaterasteroostevabateraste tootmiseks, umbes 25% määrdeainete tootmiseks ja umbesmäärdeainete 50% muuks otstarbeks, peamiselt mitmesuguste rauasulamiterauasulamite tootmiseks.

9 Kontaktmaterjalid. Volfram ja volframi sulamid. Väga kõrge sulamistemperatuuri juures on volframil suur vastupanu voolu toimele. Volframi ja tema sulameid volfram-molübdeen, volfram-plaatina, volfram-plaatina – iridium ja teisi kasutatakse kontaktides, kus on väikesed voolud kuid suur lülituste sagedus. Keskmiste ja suurte voolude puhul kasutatakse kaarekustutuskontaktides. Kõrge sulamistemperatuuri pärast kasutatakse Volframi hõõglampidehõõglampide niitide valmistamiseks samuti kaarlampideskaarlampides ja elektrontorudes.elektrontorudes Omadustelt on volfram metall. Tema tihedus normaaltingimustel on 19,25 g/cm 3 ja sulamistemperatuur on 3422 Celsiuse kraadi.Celsiuse kraadi Rasksulavuselt jääb volfram maha vaid süsinikust.süsinikust

10 Kontaktmaterjalid. Metallkeraamika. Metallkeraamika metallide segu, mis saadakse metallipulbrite segunemisel või mõnel mul tehnoloogilisel moel, kuid mitte sulatamisel. Üldjuhul üks metall on väga hea juhtivusega, teine aga suure mehaanilise tugevusega. Selliselt saadud materjalid on hea juhtivusega ja mehaaniliselt tugevad. Levinenumad metallkeraamikas kasutatavad segud oleksid: hõbe- volfram, hõbe-molübdeen, hõbe-nikkel, hõbe-kaadmiumi oksüüd, hõbe- grafiit vask-volfram, vask-molübdeen jne. Kasutatakse kaarekustutuskontaktides, kus keskmised või suured voolud.

11 Kontakmaterjal Kontaktimaterjal peaks olema –hea elektri- ja soojusjuhtivusega –kõrge korrosioonikindlusega –suure erosioonikindlusega [erosioon - pinnakihi kulumine] –isoleerkilede tekkimist vältiv –suhteliselt pehme, et poleks vaja suurt survejõudu –suhteliselt kõva, et kiirelt ei kuluks –kaarekindel (kõrge sulamistemperatuuriga) –hõlpsalt töödeldav –odav

12 Мостиковые контакты образуются из подвижной контакт-детали мостика 1 и неподвижных контакт-деталей 3 к 4, рабочие поверхности 2. Ток проходит от неподвижной контакт-детали 3 через подвижный мостик 1 к другой неподвижной контакт-детали 4. У мостиковых контактов отсутствуют перекатывание и проскальзывание контакт-деталей, обеспечивающие их самоочищение. Поэтому рабочие поверхности контакт-деталей изготовляют не из меди, а из серебра или металлокерамики на базе серебра и выполняют в виде плоскость плоскость, плоскость цилиндр, плоскость сфера и сфера сфера.

13 Врубные контакты образуются введением плоской контакт-детали между двумя пружинящими и применяются в рубильниках, разъединителях, предохранителях и других аппаратах. Электрический контакт осуществляется между неподвижной 1 и подвижной 2 контакт-деталями (рис. а). Врубные контакты с контактным нажатием за счет упругих свойств материала (а), стальной плоской пружины (б, в), набора медных пластин (г, д) и витой пружины (е)

14 Кольцевые контакты применяют при больших ходах подвижного контакта и больших номинальных токах. Они состоят из подвижного контакт-стержня 2, двух неподвижных контакт-стержней 1, роликов 5, связанных с осью 4, и контактных пружин 3. При замыкании электрической цепи подвижный контакт перемещается.

15 Стыковые контакты образуются перемещением одной контакт-детали в направлении, перпендикулярном поверхности другой контакт-детали до первого соприкосновения. Их изготовляют из полых труб, сплошных металлических стержней и используют в основном в высоковольтных выключателях. Поверхности контакт-деталей выполняют плоскими или сферическими. Стыковой контакт состоит из неподвижной 1 и подвижной 2 контакт-деталей, гибких связей 4 и контактных пружин 3.

16 Kontaktid

17 Kontaktpind Kontaktipindade vältimatu ebatasasuse tõttu jaotub tegelik puude mingile arvule punktidele, mille kogus ja üldpindala ning seega ka elektriline takistus (kontakttakistus) sõltub kontakti kokkusuruvast jõust (kontaktsurvest). Sellest eristatakse tinglik kontaktpind ja efektiivne kontaktpind. Kontakttakistuse all mõistetakse kahe kontaktpinna vahelist üleminekutakistust.

18 Kontakttakistus Kontakttakistus moodustub kahest komponendist: kontaktpind oksüdeerub ja määrdub; moodustuv kile tekitab kontaktpinnal lisatakistuse R f, mis võib aja jooksul oluliselt muutuda otspindade surumisel teineteise vastu ei puutu lihvimisele vaatamata kokku kogu pind, vaid moodustuvad kontaktpunktid, mille hulk sõltub mikrogeomeetriast, juhi materjalist ning survest; seetõttu tekib voolule teinegi lisatakistus R F

19 Mehaaniline surve kontaktidele

20 Kontakttakistus ja temperatuur Esialgu kasvab takistus (lõik I), toimub metalli pehmenemine (vasel ja hõbedal 200…300°C juures) kontaktpinna suurenemine ning takistuse langus (lõik II). Edasisel temperatuuri tõusul kontakttakistus kasvab (lõik III) kuni materjali sulamistemperatuurini. Sulamisel kontaktpinnad keevituvad, takistus väheneb järsult (lõik IV).

21 Elektrikaare graafiline iseloomustus 1.Toitepinge 2.Pingelang resistorites 3.Elektrikaare dünaamiline pinge-voolu-tunnusjoon

22 Kaare kustumistingimused Elektrikaare kustutamiseks peab tekkima olukord, mil kaarevahemikus mistahes voolu korral deionisatsioon ületaks ionisatsiooni. Kaare stabiilne põlemine Kaare kustumine

23 Vahelduvvoolu-elektrikaar Kaar kustub ja süttib uuesti. Vaja on vaid tuua tingimused, et vool pärast nulli läbimist ei taastuks.

24 Vahelduvvoolu elektrikaare kustumistingimused Vahelduvvoolu elektrikaarele on iseloomulik nn. vooluvaba paus, mil toimub kaarevahemiku intensiivne deionisatsioon. Mida enam kaarevahemik deioniseerub, seda kõrgemat pinget on vaja kaare uuesti süttimiseks. Vooluvaba paus on seda suurem, mida väiksem on induktiivsus. Suure induktiivsuse puhul on selle pausi kestuse suurusjärk 0,1 μ s.

25 Kaare kustutamine Kustutamiseks on kolm võimalust: suurendada kaare pikkust suurendada väljatugevust ära kasutada anood- ja katoodpingelangu. Kaare kustumiseks tuleb luua tingimused, et kaare pingelang oleks suurem kui võrgupinge. Kui vahelduvvoolu elektrikaar kustub, muutub pinge kaarevahemikus kaare kustumispingest võrgupinge hetkväärtuseni. Seda protsessi nimetatakse pinge taastumiseks, tekkivat pinget aga taastuvpingeks Ut.