ДРЕБЕЗГ КОНТАКТОВ И СПОСОБЫ БОРЬБЫ С НИМ

Процесс дребезга при соударении контактов может быть представлен следующим образом (см. рис. 4-15). В момент, t = 0 произошло соприкосновение контактов (точка А), в цепи появился ток, напряжение на контактах упало до нуля и началось смятие материала и торможение контакта. В точке В подвижный контакт остановился. Началось упругое восстановление материала контактов и обратное движение подвижного контакта. Если бы материал был абсолютно упругим, то контакт восстановился бы до первоначального, практически же будет наблюдаться некоторая остаточная деформация. В точке С упругое восстановление материала контактов прекратилось, но подвижный контакт по инерции продолжает отходить. Происходит разрыв контактов. Ток в цепи становится равным нулю, напряжение на контактах восстанавливается. Контакт отходит на расстояние х_к и под действием контактной пружины снова замыкается (точка D). Происходит повторное смятие материала и его восстановление, и так – несколько раз с затухающей амплитудой. На рис. 4-15 обозначено: x_д – амплитуда колебаний контакта; x_д – величина упругой деформации; x₀ – остаточная деформация.

Если x_к > x_д, то произойдет разрыв цепи со всеми вытекающими последствиями. Такой дребезг является опасным.

Если же x_к < х_д, то, несмотря на наличие дребезга контактов, разрыва цепи не произойдет, износа контактов не будет. Такой дребезг является неопасным.

Применяемые контактные материалы обладают достаточной упругостью, поэтому даже теоретически избежать дребезга контактов при их замыкании невозможно. В таком случае необходимо конструировать аппараты и их коммутирующие контакты так, чтобы дребезг контактов был неопасным. Амплитуду х_к необходимо всемерно снижать. Время дребезга не должно превосходить 0,5 – 1 мс.

Максимальное значение амплитуды колебаний контакта для поворотной системы с рычажным контактом определяется формулой [4]

где l — встроенная длина контактной пружины; α₀ – первоначальный угол сжатия пружины; k – коэффициент восстановления, характеризующий упругие свойства материала; J – момент инерции подвижного контакта; ω – угловая скорость подвижного контакта в момент удара; с – жесткость пружины. Коэффициент восстановления для некоторых материалов:

Медь ...…………........ 0,95

Латунь ........………... 0,87

Железо .....………....... 0,75

Поделочная сталь ........ 0,5

Увеличение начального сжатия пружины или, что то же самое, увеличение начального нажатия Р_н также увеличение жесткости с контактной пружины ведут к снижению амплитуды дребезга. При этом большее влияние на амплитуду дребезга оказывает начальное нажатие. Увеличение тягового момента М, так же как и увеличение угловой скорости ω, ведут к повышению амплитуды дребезга.

Таким образом, снижение дребезга контактов при замыкании и получение их замыкания без дребезга могут достигаться за счет увеличения начального нажатия и жесткости пружины, уменьшения массы подвижных контактов и скорости их замыкания.

Для снижения дребезга при замыкании применяют также искусственные меры, основанные главным образом на компенсации отбрасывающих усилий, возникающих при соударении контактов.

Рис. 4-18. Компенсация отбрасывающих усилий в контактах при замыкании за счет кинетической энергии деталей подвижной системы
1 – контактная пружина; 2 – амортизирующая пружина; 3 – контактная обойма; 4 – мостиковый контакт; 5 -- неподвижный контакт; 6 – тяга

Компенсация отбрасывающих усилий может быть осуществлена за счет использования части кинетической энергии всей подвижной системы аппарата, как это показано на рис. 4-18. В момент касания контактов происходит остановка мостикового контакта. Все другие детали подвижной системы стремятся продолжить свое движение и через амортизационную пружину временно создают относительное нажатие на мостиковый контакт, препятствуя тем самым его росту. При соответствующем подборе параметров системы (масса, жесткость пружин, скорость) можно достигнуть существенного снижения времени дребезга контактов и замыкания без дребезга.

Рис., 4-19. Компенсация отбрасывающих усилий в контактах при их замыкании при помощи пористой резины
1 и 7 – неподвижный контакт; 2 – вкладыш – специальная пористая резина; 3 – контактная пружина; 4 – мостиковый контакт; 5 – якорь; 6 – дугогасительная решетка; 8 – стальные направляющие для подвижной головки; 9 – сердечник электромагнита; 10 – основание стальное; 11 – токоподвод к катушке – разъемный пружинный контакт; 12 – катушка

Пример другого способа компенсации отбрасывающих усилий при соударении контактов приведен на рис. 4-19. Здесь между мостиковым контактом и ведущей траверсой помещается вкладыш из специального пористого материала (вроде погретой или губчатой резины). При ударном нажатии в момент касания контактов противодействующие усилия вкладыша весьма велики. Они препятствуют отбросу контактов. Дребезг снижается.

Системы
I_ном – номинальный ток; i_п.уд – ударное значение пускового тока; I_п – пусковой ток двигателя; I_к – ток в каждом из контактов; t₁ и t₂ – моменты замыкания параллельных контактов

Снижение износа при замыкании может быть достигнуто за счет применения параллельных контактов (рис. 4 -20). Здесь каждым из контактов включается часть тока. Вследствие разновременного размыкания контактов при их дребезге, на размыкающемся контакте не возникает дуги, что также приводит к снижению износа.

Для снижения и устранения дребезга, вызываемого ударом в магнитной системе, последнюю амортизируют.

Повышению коммутационной износостойкости мостиковых контактов способствует одновременность касания обоих контактов мостика. Достигнуть этого можно при самоустанавливающемся мостиковом контакте. Пример выполнения такого крепления приведен на рис. 4-9. Будучи зажат между двумя сферическими поверхностями, мостиковый контакт после некоторого числа включений принимает положение, при котором достигается одновременное касание контактов.