Искрение контактов реле как устранить
Перейти к содержимому

Искрение контактов реле как устранить

  • автор:

Искрение контактов реле и пускателей — причины возникновения и способы устранения

Наверняка многие сталкивались с проблемой искрения контактов электромагнитных реле или пускателей. Кто-то данную проблему для себя давно решил. Некоторые просо меняют коммутирующее устройство при появлении первых тревожных симптомов (таких как запах гари). А бывает и такое, что даже заменой коммутатора избавиться от пагубного явления не удается.

Вообще искра при коммутации — это нормальное явление, но лишь в том случае, если искрение проявляет себя незначительно и незаметно. На самом деле практически любое механическое устройство коммутации электрических цепей со временем начинает искрить сильнее, — на контактах образуется нагар, и в конце концов возрастающее переходное сопротивление ощутимо нарушает работу всей коммутируемой цепи. В этом и заключается главная проблема.

Из-за чего возникает искрение

Причинами искрения контактов могут выступать различные факторы. Быть может коммутируемый ток сильно превышает допустимую для данных контактов величину. Может быть со временем ослабился прижимной механизм (пружина, пластина), усилился дребезг контактов, либо характер коммутируемой нагрузки неизбежно вызывает образование дуги.

Так или иначе, лучше всего зарубить тенденции к пагубному искрению на корню, то есть еще на этапе проектирования цепи принять некоторые защитные меры. Однако для начала давайте обратим внимание на физику этого вредного процесса.

Известно, что при наличии между проводниками разности потенциалов, в определенных условиях, на некотором расстоянии между ними легко может произойти ионизация в воздушном промежутке и образоваться искра или дуга.

Это явление успешно и давно используют например в сварке, но контакты реле или пускателя — отнюдь не сварочный аппарат, а скорее наоборот — они призваны надежно разомкнуть (или замкнуть) цепь, по которой протекает (или будет протекать) ток.

Если же контакты коммутатора превращаются в сварочный аппарат — это ведет к потерям энергии и снижению качества работы нагрузки, а в некоторых случаях может послужить причиной пожара. Поэтому факторы риска необходимо устранять.

Чтобы искра, а тем более дуга, не образовались, нужно создать такие условия, чтобы не допустить ионизации в воздушном промежутке между контактами.

Справедливости ради отметим, что даже в норме контакты реле и пускателей неизбежно имеют некоторый небольшой дребезг. Это значит, что, например во время замыкания, контакты в течение доли секунды то сближаются, то вновь расходятся на очень маленькое расстояние, но в конце концов замыкаются. В ходе этого процесса образуются крайне слабые искры, не причиняющие вреда.

Гораздо более опасно индуктивное влияние в ходе коммутации таких нагрузок как электродвигатели, трансформаторы, и т. д., ибо они имеют большую индуктивность. А из курса физики нам известно, что ЭДС самоиндукции тем выше, чем больше индуктивность коммутируемой нагрузки, и чем выше скорость изменения тока, в нашем случае — скорость размыкания или замыкания цепи.

Так вот, поскольку контакты размыкаются резко, а ток в цепи, обладающей индуктивностью, мгновенно прекратиться не может (он поддерживается уменьшающимся магнитным полем), на выводах такой нагрузки образуется высокая ЭДС самоиндукции, пропорциональная индуктивности и обратно пропорциональная скорости размыкания.

Кстати, даже просто проводка обладает индуктивностью, и способна вызвать немалую ЭДС самоиндукции на контактах, особенно если провода достаточно длинные, хотя коммутируемая нагрузка может иметь и чисто активный характер.

Итак, причинами искрения сверх всякой меры контактов электромагнитных пускателей и реле могут оказаться:

ослабленный прижимной механизм и связанный с этим продолжительный дребезг плюс образованный нагар;

влияние индуктивности коммутируемой нагрузки;

превышение максимально допустимого тока коммутатора.

Как устранить искрение

Если причина чрезмерного искрения контактов известна, можно попытаться ее устранить. В случае если контакты покрыты сажей, их нужно почистить. Это делается при помощи растворителя и мельчайшего абразива. Контакты должны плотно прижиматься друг к другу без зазора, поэтому в ходе чистки нельзя скрести их сильно. Если ослаблен прижимной механизм, можно попробовать его восстановить, подогнув пластину.

Если же искрение вызвано влиянием индуктивности коммутируемой нагрузки при размыкании контактов, то в цепях постоянного тока обычно достаточно установки диода параллельно коммутируемой нагрузке (анодом на массу, катодом в сторону плюса источника питания). Диод должен быть быстродействующим и рассчитанным на ток, при котором нагрузка контактами отключается.

А для цепей переменного тока будет полезна снабберная RC-цепь, включаемая параллельно контактам реле или пускателя. Будучи установлена параллельно контактам, снабберная RC-цепь рассеет энергию искры или дуги (условно) на своем резисторе.

Емкость конденсатора такого искрогасительного снаббера для цепей переменного тока частотой 50 Гц находится по формуле C = I2/10. Номинал резистора вычисляется так: R = U/(10*I*(1+50/U)), где U – напряжение сети, I – действующий ток.

Особенности современных магнитных пускателей и их применение

Устройство и принципы работы магнитного пускателя

Устройство и примеры применения реле, как выбрать и правильно подключить реле

Искрение контактов реле и пускателей — профилактика, устранение

Те кто так или иначе сталкивался с электромонтажными работами встречал искрения или характерный «дребезжащий звук» в местах соединения контактов.

Решение данной проблемы обычно осуществляется путем замены коммутирующего устройства, но так как это механические соединения — так или иначе — на контактах будет возникать тем самым увеличивая сопротивление вплоть до нарушения цепи. Какие могут быть методы профилактики?

Причины по которым возникает искрение:

  • Коммутируемый ток превышает допустимый для устройства
  • Ослабление прижимного механизма
  • Дребезжание контактов , увеличение расстояние между контактируемыми элементами — как следствие «дуга»

Причина возникновения «искры»или «дуги»

Хороший наглядный пример: сварка — за счет разности потенциалов между проводниками, в определенных условиях, на некотором расстоянии между ними легко может произойти ионизация в воздушном промежутке и образоваться искра или дуга. Но! наша задача, что бы такого не происходило — нужно свести к минимуму, постараться исключить ионизацию между контактами.

Важно понимать, что для контактора небольшое дребезжание это нормально.

НО ! Гораздо более опасно индуктивное влияние в ходе коммутации таких нагрузок как электродвигатели, трансформаторы, и т. д., ибо они имеют большую индуктивность.

А из курса физики нам известно, что ЭДС (Электродвижущая сила) самоиндукции тем выше, чем больше индуктивность коммутируемой нагрузки, и чем выше скорость изменения тока, в нашем случае — скорость размыкания или замыкания цепи.

Как устранить искрение

  1. Если вы обнаружили нагар на контактах — зачистите его с помощью растворителя или мелкого абразива — не допускайте сильных повреждений контактов, они должны плотно прижиматься друг к другу.
  2. Подтяните прижимной механизм.
  3. Если же искрение вызвано влиянием индуктивности коммутируемой нагрузки при размыкании контактов, то в цепях постоянного тока обычно достаточно установки диода параллельно коммутируемой нагрузке (анодом на массу, катодом в сторону плюса источника питания). Диод должен быть быстродействующим и рассчитанным на ток, при котором нагрузка контактами отключается.
  4. Используйте снабберную RC-цепь, включаемуюснабберная цепт параллельно контактам реле или пускателя. Будучи установлена параллельно контактам, снабберная RC-цепь рассеет энергию искры или дуги (условно) на своем резисторе.

Емкость конденсатора такого искрогасительного снаббера для цепей переменного тока частотой 50 Гц находится по формуле C = I2/10. Номинал резистора вычисляется так: R = U/(10*I*(1+50/U)), где U – напряжение сети, I – действующий ток.

Почему искрят контакты и как это устранить?

Почти все электромеханические распределительные устройства со временем создают значительное количество электрической дуги. Как вы уже, наверное, догадались, именно контакты замыкают и размыкают различные цепи, тем самым создавая искру. Строго говоря, дуга при нормальных контактах возникает всегда, но она незначительна. Проблема начинается, когда дуга мешает нормальной работе прибора, а в рабочей зоне коммутационного блока ощущается запах озона и гари.

Причина искрения контактов

Основные причины искрения

Для того чтобы выяснить, почему и при каких обстоятельствах возникают электрические искры, необходимо выяснить, какие процессы ответственны за образование искр. На самом деле, их всего два.

  1. . Контактный отскок.
  2. . Влияние индукционной цепи при ее переключении.

Существует еще несколько факторов, которые усиливают процесс искрообразования. К ним относятся износ, чрезмерные коммутационные токи, ослабление пружин или снижение эластичности пластин, а также ряд других проблем.

Чтобы лучше понять причины возникновения дуги, давайте более подробно рассмотрим физику процесса. Давайте начнем с понятия «искра».

Из школьных уроков физики мы знаем, что воздух между проводниками, на котором образуется электрический заряд, ионизируется. В определенный момент через него протекает электрический ток. Если разность потенциалов поддерживается на определенном уровне, образуется электрическая дуга и происходит огромное излучение тепла. Примером может служить работа сварочного аппарата.

Хорошо известно, что при определенном токе дуга может зажигаться только на определенном расстоянии между электродами. Чем больше разность потенциалов, тем больше зазор для образования тока дуги.

Искра — это частный случай короткоживущей дуги. Для этого явления вышеприведенное утверждение верно. Поэтому необходимо устранить причины зажигания дуги, чтобы избежать образования искр. В частности, при размыкании или замыкании контактов искрение прекращается, поскольку исчезают условия для наличия тока в ионизированном пространстве.

Теперь кратко опишем процессы, которые вызывают дугу в распределительных устройствах.

Причина искрения проводов

Дребезг контактов

Когда катушка в реле замыкает цепь или разрывает контакт, контакт несколько раз отпружинивает под действием упругих сил. В определенные моменты расстояние между контактами настолько мало, что происходит поражение электрическим током. Процесс отскакивания длится лишь долю секунды, поэтому именно искра возникает и исчезает при замкнутом положении контакта. Искры также прекращаются при полном размыкании цепи.

Влияние индуктивных цепей

Когда двигатель и различные соленоиды переключаются, на выходе индуктивной нагрузки возникает индуцированное электромагнитное поле: E = -L*di/dt.

Из этого уравнения видно, что электромагнитное поле пропорционально скорости изменения силы тока. Таким образом, его значение резко возрастает при переходном расхождении контактов. Кроме того, на ЭДС самоиндукции влияет индуктивность переключающего устройства. Этот принцип переключения особенно часто используется в старых автомобилях. Контакты выключателя разрывают цепь катушки индуктивности с огромной скоростью, вызывая напряжение в несколько десятков киловольт на электродах свечи зажигания.

В нашем случае, конечно, пробивное напряжение гораздо ниже, но его вполне достаточно для искрообразования.

Обратите внимание, что даже обычные провода обладают определенной индуктивностью. Поэтому при отключении нагрузки в конце цепи длинного провода могут возникать искры.

Причина искрения проводов - индукция

Прочие причины искрения

Выше уже отмечалось, что различные факторы, связанные с операцией переключения, могут усугубить искрение. В этом разделе мы рассмотрим, что происходит под воздействием ряда факторов.

  1. . Если контакт плохой, продолжительность дребезга увеличивается, что является причиной повышенной дугообразования.
  2. . Если ток коммутации значительно (больше) отличается от номинального, то, во-первых, контакты нагреваются, а во-вторых, искра получается более мощной и разрушительной.
  3. . Когда слабина в пластине контактной системы не обеспечивает надежного короткого замыкания, это приводит к обгоранию контактов, образованию отложений и нагара, что увеличивает скорость искрообразования.

Следует отметить, что в двигателях постоянного тока щетки генерируют искры. При оптимальной работе двигателя искрение не имеет значения. Однако при перегрузке или в случае замыкания между витками может возникнуть значительное искрение и повредить коллектор. Подобное явление может возникнуть, если щетки не прижаты или зазор между пластинами коллектора перекрыт.

При включении в розетку мощного электроприбора возникает искра, когда электрическая вилка вставляется в розетку. Это явление усугубляется, если контакты вилки не совпадают с гнездом розетки.

Искры на вилке розетки

Последствия

Возникновение дуги на контактах неизбежно. Возникают определенные побочные эффекты, которые сокращают срок службы коммутационного устройства.

  • Контакты сгорают.
  • Ослабление упругих пластин на контактных блоках.
  • Перегрев реле и розеток.
  • В случае высоких токов искры могут вызвать возгорание и привести к ожогам глаз оператора.

Подгоревшие контакты могут залипнуть и вызвать неисправность электрооборудования. Если такая неисправность возникает в защитном распределительном устройстве, это может привести к непредсказуемым ситуациям.

Способы устранения

Определив причину возникновения дуги, вы сможете определить наиболее эффективный способ устранения неисправности. Например, если контакты не соединяются должным образом, это может быть признаком того, что они забиты сажей. Необходимо использовать растворитель для удаления всего нагара. Обычная практика — протирать контакты ватным тампоном, смоченным в спирте. В качестве растворителя можно использовать водку или одеколон.

Первоначально поверхности контактов делаются очень гладкими, чтобы они лучше прилегали друг к другу. Однако во время работы электрическая дуга повредила покрытие и привела к шероховатости поверхности. Для восстановления работоспособности достаточно отполировать поверхность карбидом вольфрама. Если покрытие серебряное, лучше всего использовать деревянную пластину, а когда контакт сгорит, его необходимо заменить.

Возможно, замкнутый контакт вызвал искру. Это может быть вызвано сильным жжением или потерей эластичности пластины, которая нарушила контакт. Можно попытаться временно восстановить работу реле, отшлифовав или попытавшись восстановить изгиб пластины.

Мы уже рассмотрели примеры устранения последствий дуги. Но существует ряд эффективных способов борьбы с причинами этого явления. Давайте рассмотрим некоторые из них.

  1. . Используйте неокисляющиеся металлы, такие как серебро и различные сплавы.
  2. . Нанесение ртути на контакты (при условии, что они находятся в закрытой камере, например, контакты манометра).
  3. . Использование шунтирующих цепей.
  4. . Включить искрогасящие RC-цепи в конструкцию распределительных устройств.

Искрогасящие RC-цепи

Использование цепей для подавления искр является достаточно эффективным и недорогим. Любой человек, обладающий небольшими знаниями в области электротехники, при желании может создать собственную искрогасительную схему.

Для подавления искрения в индуктивной цепи постоянного тока необходимо установить только диод параллельно нагрузке. Катод диода должен быть подключен к положительному полюсу, а анод — к отрицательному.

Для переменного тока устанавливается RC-цепь с искровым гашением. Накопленная энергия рассеивается в передаточном резисторе, а не в контактах. Емкость шунтирующего конденсатора может быть рассчитана по формуле. cr = I2/10, где I — рабочий ток нагрузки, а 10 — номинальная постоянная, которая может быть рассчитана для простой RC-цепи.

Находим сопротивление [ 1 ]: Rf = E0 / (10*I*(1 + 50/E0)), где E0 — электромагнитное поле (напряжение) источника питания, I — рабочий ток нагрузки стандартная частота переменного тока электрической сети.

По известным значениям напряжения питания U и тока нагрузки I на номограмме находят две точки. Затем между этими двумя точками проводят прямую линию, показывающую требуемое значение сопротивления R. Значение конденсатора C отсчитывают по шкале рядом со шкалой тока I. Номограмма предоставляет конструктору достаточно точные данные, чтобы при практической реализации схемы необходимо было выбрать ближайшее стандартное значение для сопротивления и емкости RC-цепи.

Защита контактов от искрения — лучший способ продлить срок службы распределительных устройств. Эта простая схема может быть использована для преодоления проблемы искрения.

Искрение контактов реле как устранить

Изображение

В общем задумка в том, чтобы при отключении питания обмотки были закорочены, что застопорит мотор для аварийного отключения устройства (см. схему ниже).
.

Замерил ток торможения (1 А, закоротил и провернул мотор), подобрал реле в 8 раз больше по току.

Проблема в том, что со временем обгорают контакты.

Изображение

Как подобрать схему защиты от дуги? Читаю справочник «Мощные электромагнитные реле», все схемы защиты исходят из типа нагрузки. Но у меня нет нагрузки.
Поставил просто резистор тормозной:

Изображение

Момент отключения заснят на контактах реле (осциллограмма белого цвета ниже).
Если ставлю конденсатор 5 мкФ (1 мкФ, 2 мкФ) картина только ухудшается (время импульса больше, а амплитуда та же) — см желтую осциллограмму.

В идеале ведь надо представить генератор как источник ЭДС и катушку, надо поставить TVS диод на эту катушки, но это невозможно. Вот что то я туплю немного .

1. В итоге то как защитить реле?
2. Применяют ли такое закорачивание обмоток для экстренного отключения мотора?
3. Как бы вы модернизировали схему? Я проверю на макете и отпишу (если адекватное предложение будет)

Заголовок сообщения: Re: Защита от искрения реле
Добавлено: Вт май 28, 2019 13:47:30

Последовательно с замыкающимися контактами реле необходимо включить резистор. Это, кстати, будет способствовать более быстрой остановке двигателя. Но вот сопротивление необходимо подобрать. У меня в сверлилке на 220 вольт стоит 1 кОм. Здесь напряжение меньше, но, похоже, ток больше. Значит, нужно меньшее сопротивление.

Заголовок сообщения: Re: Защита от искрения реле
Добавлено: Вт май 28, 2019 13:50:11

Если вращение только в одну сторону нканальный мощный мосфет и резистор. Если в обе два мосфета встречно и резистор. И размер меньше и легче и луче

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Заголовок сообщения: Re: Защита от искрения реле
Добавлено: Вт май 28, 2019 14:15:22

Поставщик валерьянки для Кота

Можно NTC термистор поставить большой, D15-D25. Я думаю, десятка ом в холодном состоянии уже хватило бы.

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель.

Заголовок сообщения: Re: Защита от искрения реле
Добавлено: Вт май 28, 2019 16:50:27

Мучитель микросхем

Надо снять графики не с контактов, а с резистора. Какие тип и параметры движка? От печки надо плясать.

_________________
. а вместо пуповины у меня был шнур от паяльника.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *