CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN
1.3.3. Vật liệu và kết cấu tiếp điểm
Các yêu cầu chính đối với vật liệu tiếp điểm là: dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, ít bị tác động của môi trường như oxy hoá, ăn mòn điện hoá, điện trở tiếp điểm bé, ít bị mòn về cơ và điện, chịu được nhiệt độ cao, trị số dòng điện, điện áp tạo hồ quang lớn, dễ gia công, giá thành hạ.
Một số vật liệu kim loại màu thường làm tiếp điểm :
19 + Đồng là kim loại màu được dùng nhiều nhất trong các thiết bị điện.
Ưu điểm chính của nó là: dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, tương đối cứng, có trị số dòng điện, điện áp tạo hồ quang trung bình, dễ gia công, giá thành hạ.
Nhược điểm: nhiệt độ nóng chảy thấp, dễ bị tác động của môi trường. Đồng ít chịu hồ quang nên không dùng để chế tạo các loại tiếp điểm thường xuyên đóng cắt với dòng điện lớn.
+ Bạc có ưu điểm là dẫn điện, dẫn nhiệt rất tốt, khó bị tác động của môi trường, lớp oxit bạc mỏng dễ bị phá vỡ, điện trở tiếp xúc bé.
Nhược điểm: ít chịu hồ quang, va đập nên không dùng để đóng cắt dòng điện lớn.
+ Nhôm có ưu điểm: dẫn điện dẫn nhiệt tốt, khối lượng riêng bé, nên thường dùng làm dây dẫn điện. Người ta không dùng nhôm làm tiếp điểm đóng cắt vì lớp oxyt nhôm có điện trở lớn nhiệt độ nóng chảy thấp.
+ Volfram: là kim loại có nhiệt độ nóng chảy khá cao, nên chịu được hồ quang.
Kim loại này khó hàn, ít bị oxy hoá, có độ cứng cao ít mòn nhưng có điện trở suất cao, vì vậy nó thường được làm tiếp điểm hồ quang ở các thiết bị đóng cắt công suất lớn.
+ Kim loại gốm: chịu mài mòn, ít bị hàn dính và chịu hồ quang nên được sử dụng như tiếp điểm hồ quang.
2) Kết cấu tiếp điểm
Tuỳ theo chức năng của thiết bị đóng cắt và công suất mà tiếp điểm phải chịu, người ta sử dụng những kết cấu thích hợp của tiếp điểm:
a) Tiếp điểm kiểu công son (hình 1.9)
Hình 1.9 Tiếp điểm công son
1. Thanh dẫn tĩnh; 2. Tiếp điểm tĩnh; 3. Tiếp điểm động;
4. Thanh dẫn động; 5. Cữ chặn
Tiếp điểm kiểu này thường dùng cho dòng điện bé (5A), tải nhẹ (như ở rơle trung gian). Dạng tiếp xúc không có lò xo tiếp điểm riêng mà lợi dụng tính đàn hồi của thanh dẫn động để tạo lực ép tiếp điểm. Độ mở tiếp điểm cỡ 1 đến 3 mm cho điện áp xoay chiều 250V, không có buồng dập hồ quang.
b) Tiếp điểm kiểu cầu (hình 1.10)
Tiếp điểm kiểu cầu có đặc điểm 1 pha gổm 2 chỗ cắt nên hồ quang bị phân đoạn, tiếp điểm động chuyển động thẳng, lò xo ép tiếp điểm dạng xoắn, hình trụ làm việc ở chế độ nén. Loại này không có dây dẫn mềm, kết cấu đơn giản, thường được
20 dùng trong các Côngtăctơ, khởi động từ để điều khiển động cơ điện có dòng định mức từ 15-800A.
2 3
4
độ mở
a/ b/
độ lún
Hình 1.10 Tiếp điểm kiểu cầu
1. Thanh dẫn tĩnh; 2. Tiếp điểm ; 3. Thanh dẫn động; 4. Lò xo tiếp điểm a. Khi tiếp điểm mở; b. Khi tiếp điểm đóng
c) Tiếp điểm kiểu dao (hình 1.11)
Tiếp điểm kiểu dao thường dùng cho cầu dao với dòng điện thấp (vài chục ampe) hoặc không điện. Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ tính đàn hồi của đồng lá tiếp điểm tĩnh. Khi dùng với dòng điện lớn người ta dùng tấm thép lò xo dạng phẳng để tăng cường lực ép. Mặt khác, nếu bị ngắn mạch, lực điện động sinh ra sẽ cùng chiều với lực ép tiếp điểm, bảo đảm tiếp xúc tốt.
1
3 2
1 2
Hình 1.11 Tiếp điểm kiểu dao
1. Tiếp điểm tĩnh; 2. Tiếp điểm động; 3. Lò xo lá ép tiếp điểm
Ngoài ra, tuỳ theo yêu cầu đóng cắt còn có tiếp điểm kiểu ngón, tiếp điểm kiểu nêm, tiếp điểm kiểu đối, tiếp điểm kiểu hoa huệ, kiểu thuỷ ngân... Ngày nay với sự phát triển của công nghệ, trong các thiết bị đóng cắt dòng điện lớn, người ta dùng kết cấu tiếp điểm có tiếp điểm làm việc và tiếp điểm hồ quang riêng biệt, tiếp điểm hồ quang đóng trước cắt sau để chịu hồ quang, còn tiếp điểm làm việc thì đóng sau, cắt trước.
3) Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm và biện pháp khắc phục a) Nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm
- Ăn mòn kim loại: do trên bề mặt tiếp điểm có những lỗ nhỏ. Trong vận hành hơi nước và các chất đọng lại gây phản ứng hóa học, bề mặt tiếp xúc bị ăn mòn làm hư hỏng tiếp điểm.
21 - Ôxy hóa: do môi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ôxýt mỏng có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn.
- Điện thế hóa học của vật liệu làm tiếp điểm khác nhau nhiều.
- Khi vận hành khí cụ điện không được bảo quản tốt tiếp điểm bị han rỉ, lò xo bị han rỉ không duy trì đủ lực làm điện trở tiếp xúc tăng, khi có dòng điện các tiếp điểm sẽ phát nóng có thể nóng chảy tiếp điểm.
b) Các biện pháp khắc phục
- Với những mối tiếp xúc cố định nên bôi một lớp bảo vệ.
- Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau.
- Sử dụng các vật liệu ít bị ôxy hóa làm tiếp điểm hoặc mạ các tiếp điểm.
- Thường xuyên kiểm tra, thay thế lò xo hư hỏng, lau sạch các tiếp điểm.