Почему искрит контакт

Искрение обычных контактов происходит всегда, но оно незначительно. Проблемы начинаются с того момента, когда искрообразование нарушает нормальный режим работы электроприбора, а в области рабочего пространства коммутационного узла ощущается запах озона и гари. Портал уЭлектрика расскажет почему контакты искрят в процессе работы, а также замыкая и размыкая различные цепи. Вы узнаете, когда данное явление − норма, а когда требует незамедлительного устранения. При неблагоприятных условиях искры и нагрев могут привести к возгоранию. Поэтому важно знать причины искрения контактов и способы их устранения.

Причины почему искрят контакты

Причин почему искрит контакт несколько. Наиболее часто это происходит из-за:

• дребезга контактов;
• влияния индуктивных цепей при их коммутации;
• отсутствия надежного замыкания, например, из-за послабления пружин;
• перегрузки в цепи;
• загрязнения, например, сажей.

Некоторые факторы накладываются друг на друга и усиливают процесс искрения. Например, износ, превышение значений токов коммутации, ослабление пружин и уменьшение упругости пластин способны в совокупности вызвать фейерверк.

Искра – это частный случай кратковременной электрической дуги. Влияние процессов, вызывающих искрение в коммутационных устройствах, необходимо минимизировать. Именно поэтому для недопущения искрообразования требуется устранять причины, приводящие к зажиганию электрической дуги.

Дребезг контактов

Дребезг контактов — явление, происходящее в электромеханических коммутационных устройствах и аппаратах: кнопках, реле, герконах, переключателях, контакторах, магнитных пускателях. Оно длится некоторое время после коммутации электрических контактов. После включения происходят многократные неконтролируемые замыкания и размыкания контактов за счёт упругости материалов и деталей контактной системы. Некоторое время контакты отскакивают друг от друга при соударениях, размыкая и замыкая электрическую цепь.

В зависимости от размеров, массы, материала и конструкции контактной системы время дребезга (время от первого соприкосновения до затухания механических колебаний и установления стабильного контакта) составляет 0,5—2 мс у миниатюрных герконов и до сотен миллисекунд у мощных контакторов. В результате износа возможно появление дребезга контактов во время работы, сопровождающееся обильным искрообразованием.

Влияние индуктивных цепей

При коммутации электродвигателей и различных соленоидов на выводах индуктивной нагрузки происходит образование ЭДС самоиндукции:

E = -L*di/dt.

Из формулы видно, что ЭДС пропорциональна скорости изменения силы тока. Поэтому, при мгновенном расхождении контактов её величина резко возрастает. Кроме того, на ЭДС самоиндукции влияет индуктивность коммутируемого устройства. В частности, такой принцип коммутации использовался в старых моделях автомобилей. Контакты прерывателя с огромной скоростью разрывали цепь катушки индуктивности, в результате чего на электродах свечей зажигания напряжение достигало десятки киловольт.

В нашем случае напряжение разрыва, конечно же, значительно меньше, однако его вполне достаточно для образования искры. Определённой индуктивностью обладают даже обычные провода. Поэтому искрение возможно при отключении нагрузки, находящейся в конце длинных линейных цепей.

Прочие причины искрения

Усилить искрение могут различные факторы, связанные с эксплуатацией коммутационных устройств. Например:

• при плохом контакте увеличивается продолжительность дребезга, что является причиной усиления искрения;
• если ток коммутации сильно отличается от номинального (в большую сторону) то, во-первых, греются контакты, а во-вторых – искра получается более мощной и разрушительной;
• когда ослабление упругости пластин коммутационной системы не обеспечивает надёжного замыкания, то это ведёт к подгоранию контактов, образованию налёта и сажи, увеличивающих процесс искрообразования.

В электродвигателях постоянного тока и универсальных коллекторных машинах искрят щетки. В оптимальном режиме работы мотора искрение незначительное. Однако при перегрузках или в случаях междувитковых замыканий происходит значительное искрообразование, разрушающее коллектор. Похожее явление можно наблюдать при плохом прижимании щёток или в результате засорения промежутков между пластинами коллектора. Износ ламелей также может вызвать повышенное искрообразование.

Искрение наблюдается, когда вставляют в розетку вилки шнуров, во время подключения мощных электроприборов. Явление усиливается, если штырьки штепселя не соответствуют гнезду. Рекомендуем почитать почему искрят розетки и как это устранить.

Коммутационный аппарат и его контактная система должны обеспечивать надежное соединение с возможностью его разрыва в любой момент. Контакты состоят из двух металлических пластин, которые в замкнутом положении должны быть надежно прижаты друг к другу.

Между разомкнутыми контактами на фоне возрастающего ЭДС самоиндукции и повышенной температуры воздуха из-за разогрева поверхностей при размыкании пластин происходит и ионизация воздуха. В результате присутствуют все условия для возникновения дуги и искрения.

Искрят контакты при замыкании электрической цепи с емкостной нагрузкой. Например, когда вставляется в розетку зарядное устройство от ноутбука или телефона. Переходные процессы в конденсаторе в начальный момент времени вызывают искрообразование, как и индуктивность.

Искрение контактов в замкнутом положении — крайне плохой признак, требующий немедленного вмешательства. Причиной этому служит плохое состояние контактных поверхностей, их высокое переходное сопротивление или чрезмерный ток нагрузки. Данный процесс всегда сопровождается повреждением и перегревом контактной группы, что может стать причиной пожара.

Последствия искрения

Искрение контактов не проходит бесследно, оно сокращает срок службы коммутирующих устройств. В результате:

• выгорают контакты;
• ослабляются упругие пластины контактной группы;
• перегреваются контактные площадки.

Искрящие контакты могут залипать, вследствие чего нарушается работа электрооборудования. Данное явление может привести к непредсказуемым ситуациям. Именно поэтому повышенное искрообразование является поводом для своевременной замены коммутирующих устройств.

Из-за искрения с контактов испаряется метал, происходит их нагрев и повышение переходного сопротивления. Последнее вызывает еще большее их обгорание, после чего они еще сильнее искрят. Все происходит лавинообразно. Последствия этих процессов могут привести к частичному или полному отсутствию способности к коммутации у прибора, вплоть до его залипания или возгорания при определенных обстоятельствах.

Способы устранения и предотвращения ситуации, когда контакты искрят

Способ устранения неполадки полностью зависит от причин искрения. Например, если плохо соединяются контакты, это может быть признаком их засорения сажей. Необходимо удалить весь нагар или заменить узел.

Изначально поверхность контактов делают очень гладкой для лучшего прижатия их друг к другу. Однако в процессе эксплуатации искрение разрушает напыление, вследствие чего появляются шероховатости. Для восстановления работоспособности достаточно отшлифовать поверхность нулёвкой. Для снижения искрообразования производители делают напайки из драгоценных неокисляющихся материалов, таких как серебро. Если покрытие серебряное – лучше использовать деревянную пластинку, а когда контакт сгорел, то он подлежит замене.

Намного хуже ситуация, когда искрит замкнутый контакт. Причиной может быть сильное его выгорание или потеря упругости пластины, которая разрывает контакт. Можно попытаться временно возобновить работоспособность реле путём шлифования или восстановить изгиб пластин. Однако такой ремонт нежелателен. Узел мог перегреваться во время искрения и стать не надежным. Поэтому его лучше заменить.

Если искрят контакты на автомате или пускателе, то необходимо провести его диагностику. В первую очередь качественное соединение обеспечивается сильным прижатием пластин. При искрении стоит проверить нормально ли соприкасаются контактные площадки. В автоматах типа АП они прижимаются пружинящим механизмом. Для проверки нужно при отключенном напряжении, но замкнутых контактах отвести назад подвижную пластину и отпустить. Она должна резко с характерным щелчком удариться о неподвижную пластину. То же самое можно сделать на магнитном пускателе.

Если контакты искрят при качественном нажиме, то необходимо проверить нет ли нагара на их поверхности в точках соприкосновения. Если сажа есть, то ее счищают максимально возможной мелкой наждачной бумагой, деревянной частью спички или ластиком, но ни в коем случае не надфилем. Поверхности должны быть максимально гладкими, иначе возрастёт переходное сопротивление.

Для гашения искрообразования в индуктивных цепях постоянного тока достаточно установить диод параллельно нагрузке. При этом катод диода необходимо подключить к положительному, а анод соединить с отрицательным полюсом.

На рисунке ниже изображены схемы, объясняющие действие шунтирующего диода. Обратите внимание на то, как индукционный ток рассеивается на диоде, не попадая на коммутационное реле (позиция С).

Установка искрогасительных цепей избавит от проблем, если искрят контакты реле или другого устройства. Энергия, накопленная в индуктивности, и её ЭДС самоиндукции рассеиваются на активной части нагрузки, а диод замыкает контур для протекания тока.

А если искрят контакты в цепи переменного тока, можно установить искрогасительную RC цепь, её иногда называют шунтирующей, а в электронике – снабберной. Она выполняет роль защиты за счёт того, что энергия, накопленная в индуктивностях, стремится рассеяться не на коммутационном аппарате, а на активном сопротивлении этой цепи.

Ёмкость шунтирующего конденсатора можно вычислить по формуле: Cш = I2/10, здесь I — рабочий ток нагрузки, а 10 – условная постоянная, позволяющая производить расчёты для простых схем RC цепей.

Ёмкость: Сш=I2/10

Сопротивление резистора находим: Rш = E0 / (10*I*(1 + 50/E0)), где E0 –  ЭДС (напряжение) источника питания, I – сила рабочего тока нагрузки, цифра 50 –стандартная частота переменного ток в электросети.

Резистор: Rш = Ео / (10 * I * (1 + 50 / Ео))

Для определения параметров емкости и сопротивления искрогасительной цепи рекомендуется пользоваться номограммой, приведенной на изображении ниже. По известным значениям напряжения источника питания U и тока нагрузки I находят две точки на номограмме. После этого между точками проводится прямая линия, показывающая искомое значение сопротивления резистора R. Значение емкости С отсчитывается по шкале рядом со шкалой тока I. Номограмма дает достаточно точные данные. При практической реализации схемы необходимо будет подобрать ближайшие стандартные значения для резистора и конденсатора RC-цепи.

Смазка для электрических контактов

Снизить риск искрообразования способно средство для очистки, смазки и защиты всевозможных электрических контактов как низкого, так и высокого напряжения. Примером таких жидкостей является Контакт 61 и Liqui Moly Electronic-Spray.

Данные средства предотвращают блуждающие токи, утечки, нагревание контактов, искрение. Они улучшают коммутацию, заполняя микроскопические трещины и шероховатости на контактных площадках.

Внимание! С осторожностью необходимо применять средства именно для очистки контактов. После очистителя контактов, площадки необходимо дополнительно обработать средством для защиты. В противном случае металл “зеленеет”. Средство для очистки со временем буквально разъедает обрабатываемые поверхности. Поэтому лучше применять универсальные жидкости, не требующие дополнительных действий.

Видео

Заключение

Портал уЭлектрика рассказал как устранить одну из самых распространенных неисправностей электрической цепи — искрение контактов реле и выключателей. Необходимо проверить прижим контактов, почистить их поверхности от нагара, а также установить цепи для их защиты. Таким образом получится продлить жизнь выключателям и другим устройствам. Применив несложную схему можно успешно решить задачу, связанную с искрением. Пользуйтесь нашими советами по электроснабжению и Вы решите все свои проблемы.