Коммутационная износостойкость в чем измеряется

Коммутационная износостойкость

Количество коммутационных операций при заданных услов иях, которые может выполнить аппарат до полного его износа — коммутационная износостойкость, определяется запасом материала контактных накладок, предназначенного для износа. Объем контактной накладки равен площади ее основания на высоту h (для цилиндрической формы). По высоте определяется важный параметр аппарата – провал контакта. Высота определяется из таблиц 3,4 (Приложение): h = см

Масса контактной накладки

где V – объем накладки в см 3 ;

γ – удельный вес (серебра γ = 10,5 г/см 3 , меди γ = 8,9 г/см 3 );

Коммутационная износостойкость определяется по формуле

где К_и – коэффициент износа (для серебра К_и = 0,3 г/А 2 ,

для меди К_и = 0,7 г/А 2 ) масса М в граммах;

где h – высота контакта.

Раствор контактов

При выборе раствора контактов используют опытные данные, полученные при однократном разрыве цепи тока при отсутствии магнитного гашения при свободной открытой дуге.

Для контактов напряжением до 500 В раствор не может быть взят менее 8 мм.

Для контактов до 380 В 50 Гц на номинальные токи от 100 до 600 А достаточны растворы от 6 до 11 мм.

Примем раствор контактов мм

5. Характеристика противодействующих сил и сечения ядра электромагнита

Определенный выше раствор контактов из условия гашения малых токов, провал контактов из условия коммутационной износостойкости при заданной массе контактных накладок, силе контактного нажатия, жесткости контактной пружины дают возможность для построения зависимости противодействующих сил от рабочего воздушного зазора электромагнита.

Характеристика противодействующих сил

Жесткость контактной пружины выбирается из условия обеспечения отсутствия вибраций при замыкании контактов. Примем жесткость = 1Н/мм.

Для построения характеристики необходимо учитывать количество главных и вспомогательных контактов.

Главные цепи: замыкающих n_замгл = , размыкающих n_размгл =

Вспомогательные цепи: замыкающих n_замвсп = , размыкающих n_{размвсп} =

Приведенные к рабочему зазору электромагнита значения сил в замыкаемых и размыкаемых мостиковых контактах равны:

где ℓ₁,ℓ₂ – расстояние от оси вращения якоря д о центра полюса электромагнита и от оси вращения до точки касания контактов соответственно мм, мм

Построить характеристику противодействующих сил рис. 1(приложение) на которой точка А соответствует моменту замыкания контактов, точка В соответствует моменту замыкания контактов.

Определение размеров элементов пружины и числа витков

Требуемая сила противодействующей пружины F= Н, при прогибе f = 12 мм (определяется из характеристики противодействующих сил).

Материал пружины: стальная углеродистая проволока нормальной прочности.

Допустимое напряжение на кручении:

принимаем индекс пружины: с, (с = 16÷8, при d 2 мм) с < 4 принимать не следует.

Принимаем индекс пружины с = 7.

Средний диаметр пружины: D_ср = 10 мм

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Коммутационная износостойкость комбинированных контакторов составляет несколько миллионов циклов, в то время как главные контакты обычных контакторов постоянного и переменного тока выдерживают обычно 150 — 200 тыс. включений. [6]

Повышению коммутационной износостойкости мостиковых контактов способствует одновременность касания обоих контактов мостика. [7]

По заданной коммутационной износостойкости контактов NK рассчитывается объем материала контактов для их износа. [9]

Под коммутационной износостойкостью понимается способность реле выдерживать определенное число включений без недопустимого износа контактной системы. [10]

В случае испытания на коммутационную износостойкость выключателя , укомплектованного дистанционным приводом, оперирование выключателем производится последним. [11]

Долговечность и надежность кнопок управления оценивают коммутационной износостойкостью , которую выражают в гарантированном числе циклов включений-отключений под нагрузкой. Этот параметр различен для разных кнопок и условий эксплуатации. [12]

Долговечность и надежность кнопок управления оценивают коммутационной износостойкостью , которую выражают в гарантированном числе циклов включений-отключений под нагрузкой. Этот параметр различен для разных кнопок и условий эксплуатации. [13]

В реле автоматики для получения требуемых коммутационной способности, коэффициента возврата, коммутационной износостойкости и других параметров приходится иметь большие зазоры ( до 0 4 мм) и нажатия ( до 0 1 — 0 15 Н) контактов. Соответственно возрастают габариты реле, снижаются чувствительность и быстродействие. [14]

Полупроводниковые бесконтактные устройства превосходят электромагнитные реле по быстродействию, отсутствию дребезга контактов при коммутации и по коммутационной износостойкости . [15]

коммутационная износостойкость контактного аппарата

коммутационная износостойкость контактного аппарата
Способность контактного аппарата выполнять в определенных условиях определенное число операций при коммутации его контактами цепей, имеющих заданные параметры, оставаясь после этого в предусмотренном состоянии.
[ГОСТ 17703-72]

EN

electrical endurance
number of cycles until relay failure, with specified electrical loading of the output circuit(s) and under specified operating conditions
[IEV number 444-07-11]

FR

endurance électrique, f
nombre de manœuvres avant défaillance du relais, avec une charge électrique spécifiée du ou des circuits de sortie et dans des conditions de fonctionnement spécifiées
[IEV number 444-07-11]

По стойкости к коммутационному износу аппарат характеризуется числом циклов оперирования при прохождении тока согласно условиям эксплуатации, указанным в стандарте на соответствующий аппарат, которые он должен осуществить без ремонта или замены частей.
[ ГОСТ Р 50030.1-2000 ]

Недопустимые, нерекомендуемые

• электрическая износостойкость

Тематики

• выключатель автоматический
• выключатель кнопочный, кнопка
• выключатель, переключатель

EN

• commutation wear
• commutation wear-resistance
• contact life
• electrical endurance
• electrical life
• endurance
• life
• service life electrical
• switching wear resistance

DE

• elektrische Lebensdauer

FR

• endurance électrique, f

Русско-французский словарь нормативно-технической терминологии . academic.ru . 2015 .

Почему класс «Б» и выше. Как выбрать пускатель.

Компания «МФК ТЕХЭНЕРГО», в соответствии со своей философией высоких стандартов, при проектировании и изготовлении пускателей применяет в производстве только самые совершенные и надежные контакты не ниже класса «Б» для общепромышленного применения (минимальная электрическая износостойкость около 1,5 млн. коммутаций ВО). Кроме того, в последние три года мы расширили номенклатуру и теперь выпускаем на рынок пускатели с контактной системой класса «А» с электрической износостойкостью не менее 3 млн. коммутаций.

Основная причина такого подхода компании к производству контактной аппаратуры заключается в том, что пускатель как никакой другой аппарат предназначен для работы в самых неблагоприятных и тяжелых режимах при коммутации электрических нагрузок. Так, автоматический выключатель практически всегда находится в номинальном режиме протекающих токов и возникающая перегрузка или возникновение короткого замыкания – явление довольно редкое для выключателя, и подобный режим считается аварийным и требует незамедлительного отключения. Пускатель же находится в режиме постоянных коммутаций пусковых токов, сопоставимых с токами короткого замыкания. Причём такой режим может многократно повторяться за единицу времени и являться рабочим для пускателя. Очевидно, что требования к такому электрическому аппарату как пускатель по надежности должны быть весьма высокими. Устройство, на первый взгляд, достаточно простое, но в реальности это кажущаяся простота, за которой скрывается масса технически сложных расчетов и решений. Контактная система при этом является основным узлом в конструкции пускателя – ведь именно она принимает на себя «ударные» нагрузки. По большому счету именно качество системы контактов пускателя и определяет цену пускателя, напрямую влияя на его безотказность при выполнении задач по управлению электрическими нагрузками.

Контактная система современных пускателей делится на несколько классов и именно они определяют рабочий ресурс пускателя. Сегодня на электротехническом рынке России мы встречаемся не только с «классическими» пускателями класса «А», «Б», «В», но и с какими-то неопределенными классами типа «D» и им подобными. Наивысшим уровнем исполнения, конечно, является класс «А» с максимальным содержанием серебра и далее по нисходящей до полностью медных или даже стальных контактов.

Чем выше класс, тем больше серебра в их составе. Причём, контакт может быть и полностью серебряным, а может быть и медным с нанесенным поверх слоем серебра. Толщина этого слоя также может варьироваться в большом диапазоне вплоть до почти прозрачного напыления на поверхность контакта. Бывают и полностью медные контакты, и даже латунные или стальные. Применяются также и композитные контакты, состоящие из сплава серебра и других металлов, например, серебро и никель или медь и серебро, при этом пропорции могут изменяться: больше меди чем серебра и наоборот. Важная ремарка: стоимость полностью серебряных контактов может составлять более 50% от стоимости всего изделия. И учитывая коммерческую направленность выбора «что купить», естественным образом принимается решение снизить себестоимость продукта в рамках конкурентной борьбы, продвижения на рынке и получения прибыли. Это самый легкий путь, ведь любой другой подход требует не только финансовых затрат, но и инвестиций в научные изыскания, интеллектуальные решения, организационную работу. И даже эти инвестиции не гарантируют, что результат будет оценен рынком в его вечной погоне за экономией. В случае с компанией «МФК ТЕХЕНЕРГО», наш путь к созданию пускателя, соответствующего нашим представлениям о качестве, занял около 15 лет, и мы все еще находимся на пути к совершенству.

Мы оцениваем рынок не только с позиции производителя и продавца, но и со стороны клиента, стремясь построить взаимоотношения, при которых обе стороны станут выгодоприобретателям. Целевая аудитория нашего бизнеса – грамотные клиенты, понимающие, что такое качество, надежность, рабочий ресурс и финансовая эффективность. В итоге, приобретая пускатель TEXENERGO, потребитель экономит не только при совершении сделки, но и в процессе последующей эксплуатации оборудования.

Остановимся на некоторых технических аспектах конструкции пускателя. Электромагнитный пускатель имеет прямоходную мостиковую контактную систему. Так вот, в подобной системе категорически недопустимо использование медных контактов. Причина в переходном сопротивлении. Медная оксидная пленка может увеличить это сопротивление в несколько тысяч раз. При включении подвижный контакт должен срывать эту пленку за счёт взаимного трения подвижного и неподвижного контактов при проскальзывании в момент замыкания. В магнитном пускателе такое трение не предусмотрено конструкцией. Остаётся надеяться на разрушение пленки в момент включения и отключения. Для этого пускатель должен обязательно включаться и выключиться несколько раз за 8 часов. Повышенное переходное сопротивление приводит к повышению потерь электрической мощности в месте контакта и, следовательно, к большему нагреву, что, в свою очередь, приведет к ещё более усиленному образованию окислов в этом месте. Получается порочный круг. Даже в случае, если пускатель долгое время находится во включённом или отключённом состоянии, то процессы взаимодействия с кислородом, содержащимся в воздухе не прекращаются. Оксидная пленка меди имеет намного более высокое сопротивление чем сама медь. И образование оксидной пленки меди является далеко не единственной проблемой, связанной с переходным сопротивлением. Перегрев в месте контакта может привести к расплавлению металлов и свариванию контактов, так как в момент соединения жидких металлов переходное сопротивление становится равным нулю и происходит остывание контактов со всеми вытекающими последствиями.

Контакт пускателя 1 величины класса «А»	Контакт пускателя 1 величины класса «Б»
Контакт пускателя 2 величины класса «А»	Контакт пускателя 2 величины класса «Б»
Контакт пускателя 3 величины класса «А»	Контакт пускателя 3 величины класса «Б»
Контакт пускателя 4 величины класса «А»	Контакт пускателя 4 величины класса «Б»

Оксидная пленка серебра, напротив, имеет такую же высокую электрическую проводимость, что и само серебро. Серебро имеет также более высокую удельную проводимость чем медь, а, следовательно, и более высокую плотность тока.

Возможно также использование позолоченных и золотых контактов, где такая пленка просто не будет образовываться, но так далеко мы еще не зашли.

Главным недостатком серебра, помимо стоимости, является его большая пластичность. Однако, эта проблема решается за счёт использования композитных контактов. Сплав серебра с более жесткими и тугоплавкими материалами повышает стойкость контактов к термическим воздействиям и механической и электрической износостойкости. А разность составов подвижного и неподвижного контактов препятствует возможности их сваривания. Почему повышается электрическая износостойкость? В процессе замыкания контактов возникают миниатюрные электрические дуги за счёт вибрации контактов, а при отключении за счёт разрыва протекающих токов, а также присутствует эрозия контактов. Композитные материалы на основе серебра намного лучше справляются с этими проблемами.

Таким образом, проблема качества контактной системы решена, хоть и за счет увеличения стоимости материалов. Но безопасность стоит того, и низкая стоимость пускателя начинает терять свою привлекательность для покупателя, ведь он понимает, что при покупке дешевого низкокачественного продукта, необходимо учесть дополнительные риски и стоимость возможных и весьма вероятных последствий.

Как ни странно, вложение дополнительных денег в качество в конечном итоге приводит к экономии. Посчитаем:
Класс пускателя «Б» — электрическая износостойкость 1,5 млн. циклов.
Класс пускателя «В» — электрическая износостойкость 0,3 млн. циклов.

Получается, что пускатель класса «Б» выполнит работу в пять раз большую чем пускатель класса «В». Или потребуется последовательно использовать пять пускателей класса «В» с выработкой их полного ресурса вместо одного пускателя класса «Б». Но ведь стоимость пускателей этих классов не различается в пять раз. Все определяется коммерческой политикой, брендом производителя и неосведомлённостью потребителя. Хотя внимательный покупатель видит, что часто бывает и наоборот: медный пускатель дороже серебряного.

Вот и получается, всем известное соотношение «цена/качество» имеет четко определенную и просчитываемую величину в случае с пускателями: один пускатель класса «Б» равен пяти пускателям класса «В». Дальше берём соотношение в цене этих пускателей и умножаем на пять. Получается цифра, показывающая вот эту самую эффективность на вложенный рубль. То есть, какую работу выполнит затраченный на пускатель класса «Б» рубль и сколько нужно вложить рублей в пускатели класса «В» для выполнения того же объема работы.

Например, если цена у пускателя класса «Б» равна цене пускателя класса «В», то получается отношение один к пяти. Получается, что для выполнения работы равной одному полному ресурсу пускателя класса «Б» на каждый вложенный рубль в него потребуется вложить уже пять рублей в пускатели класса «В» для получения того же результата. Эффективность правильного выбора — 5 раз. Если стоимость пускателя класса «В» выше в два раза чем у пускателя класса «Б», то два умножим на пять и получаем уже 10. Эффективность один к десяти.

В итоге, имеет смысл использовать пускатель более низкого класса лишь когда можно точно просчитать его жизненный цикл и быть уверенным, что рабочая функциональная задача укладывается в его слабые технические характеристики. Конечно, подобный расчет не всегда возможен, и в этом случае первоначальная экономия неизбежно превратится в последующие потери.

У пускателей нет счетчика, чтобы понять, когда он выработал свой ресурс или датчика, следящего за износом контактов. Поэтому решение о замене пускателя, как правило, принимается исходя из регламентов или в результате возникновения отказа или аварийной ситуации. Регламенты в наши дни соблюдаются далеко не на всех предприятиях, а аварийные ситуации обходятся существенно дороже стоимости иллюзорной экономии. И если вовремя не отследить, что пускатель выработал свой ресурс, то, как показывает практика, он либо не сможет вовремя отключиться, либо и вовсе сгорит. И то, и другое плохо. Не отключенный вовремя насос или конвейер может привести к катастрофе. Кроме того, при замене пускателя, выработавшего свой ресурс, стоит учитывать и стоимость демонтажа старого пускателя и монтажа нового, добавляя к этому еще и стоимость простоя оборудования.

Это же подтверждает и практика применения пускателей в СССР. Прейскурант № 15-04 «Оптовые цены на аппаратуру электрическую низковольтную» Государственного Комитета СССР по ценам за 1980 г., позволяет получить информацию по всей выпускаемой в стране электротехнической продукции. Рассмотрим раздел IV «Пускатели магнитные и ручные»: до настоящего времени находятся в производстве наиболее передовые пускатели тех лет ПМА и ПМЕ, чья коммутационная износостойкость определяется классом «А» и «Б» или более миллиона циклов ВО. В то же время, пускатели с меньшим ресурсом признаны конструктивно устаревшими за прошедшие годы и сняты с производства.Согласитесь, несколько странно выглядит ситуация, когда в период всеобщей автоматизации и цифровизации, технического прогресса и смены технологических поколений происходит искусственный возврат к производству и потреблению отсталой техники.
В своё время советская промышленность отказалась от выпуска пускателей нулевой величины на 6А, как от абсолютно нецелесообразного решения ни в экономическом, ни в техническом плане. По себестоимости пускатели на 10А имеют почти такую же цену, что и 6А при большем рабочем ресурсе. А сегодня мы наблюдаем и возвращение на рынок пускателей нулевой величины, и откат по качеству исполнения, что не выгодно в первую очередь потребителям. Мифическая экономия в конечном итоге оборачивается гораздо более значимыми потерями в процессе эксплуатации.

Руководствуясь всем вышесказанным, компании «МФК ТЕХЭНЕРГО» ориентирована на производство ПМЛ для общепромышленного применения не ниже класса «Б». Техническое соответствие заявленного класса пускателей стандартам подтверждено многочисленными органами по сертификации и лабораториями, в которых наша компания проводит независимую экспертизу. Мы сотрудничаем с такими ведущими и авторитетными международными компаниями как DEKRA и TUV Rheinland.

Последняя сертификация в компании ТUV Rheinland по международной системе подтверждения соответствия МЭК (IECEE CB Scheme) подтвердила соответствие производимого пускателя ПМЛ и его базовых аналогов европейским стандартам. На время действия сертификатов осуществляется регулярный и плановый контроль органами сертификации за производством и качеством пускателей на соответствие выданным сертификатам, что гарантирует защиту выпускаемой продукции от нарушений со стороны производителя.

Мы ценим ваш выбор, поэтому каждая деталь нашего пускателя сделана с уважением.