Онлайн поддержка
Все операторы заняты. Пожалуйста, оставьте свои контакты и ваш вопрос, мы с вами свяжемся!
ВАШЕ ИМЯ
ВАШ EMAIL
СООБЩЕНИЕ
* Пожалуйста, указывайте в сообщении номер вашего заказа (если есть)

Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

Установка для исследования электроэрозионного износа электродов.

rock_legenda 12 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 26 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 05.02.2022
Целью данной работы является исследование электроэрозионной стойкости контактных элементов при коммутации сильноточной электрической дуги. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. выбора параметров экспериментальной установки, определение ее преимуществ и недостатков; 2. определения наиболее износостойкого материала из исследуемых образцов; 3. определение затрат на проведение научного исследования; 4. определены вредные и опасные факторы, которым подвергается персонал в ходе исследования, а также пути их минимизации. Результаты исследования в дальнейшем могут применяться при проектировании коммутационных аппаратов.
Введение

Автоматические выключателя позволяют осуществлять не только коммутационные операции, а также являются аппаратами защиты элементов электрической цепи от сверхтоков. Износ контактных элементов электрических аппаратов приводит к увеличению потерь электроэнергии, нагреву и возникновению аварий. Данные о причинах возгораний на объектах промышленных предприятий и жилых помещений, представленные национальной ассоциации спасательных и экологических организаций, указываю на то, что порядка 50% пожаров электрических установок вызваны в результате отказа электрических контактов. По этой существует необходимость повышения их надежности и увеличение износостойкости контактных элементов. Одним из способов достижения поставленных задач является изготовление контактов из материалов наиболее стойких к электрической эрозии.
Содержание

Введение 13 1 Литературный обзор 14 1.1 Материалы электрических контактов 14 1.2 Электрическая эрозия при коммутации 16 1.3 Износ контактов, методы уменьшения износа 19 2 Установка для исследования электроэрозионного износа электродов 22 2.1 Блок управления и регистрации 23 2.2 Параметры генератора импульсных токов 24 2.3 Макетное устройство 26 3 Методика эксперимента 28 Заключение 33 Список используемой литературы 35
Список литературы

1. Петрова Л.Г., Потапов M.А., Чудина О.В. Электротехнические материалы: Учебное пособие / МАДИ (ГТУ). – М., 2008. - 198 с. 2. M. Braunovic, N.K. Myshkin, V.V. Konchits, Electrical Contacts: Fundamentals, Applications and Technology, CRC Press, Florida 2006. 3. Бредихин А. Н. Электрические контактные соединения / Бредихин А. Н., Хомяков М. В – Энергия, 1980. – 168 с. 4. Оглезнева Светлана Аркадьевна, Ханов Алмаз Муллаянович, Оглезнев Никита Дмитриевич Исследование относительной эрозионной стойкости электродов-инструментов из композиционных порошковых материалов на основе меди // Металлообработка. 2016. №5 (95). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-otnositelnoy-erozionnoy-stoykosti-elektrodov-instrumentov-iz-kompozitsionnyh-poroshkovyh-materialov-na-osnove-medi 5. Усов В.В. Металловедение электрических контактов. М.: Госэнергоиздат, 1963, 208с. 6. Беляев В.Л. Особенности работы и конструкций многоамперных электрических аппаратов: Учебное пособи. – СПб.: СЗТУ, 2005. – с. 7. Комаров А.А. Электрические контакты: Учебное пособие / Комаров А.А., Яковлев В.Н. – Самара: СамИИТ, 2001. - 51 с. 8. Jian Song. Correlation between Wear Resistance and Lifetime of Electrical Contacts // https://www.researchgate.net URL.: https://www.researchgate.net/publication/258388514 (accessed: 19.05.2020). 9. S. Biyik. Investigation of the Effect of Different Current Loads on the Arc-Erosion Performance of Electrical Contacts // https://www.przyrbwn.icm.edu.p URL.: http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/129/a129z4p062.pdf 10. В.В. Измайлов, М.В. Новоселова, Д.А. Левыкин. Исследование эрозионной износостойкости электроконтактных материалов в режиме импульсного разряда // Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин. Тверь: ТГТУ, 2005. С. 112-116. 11. Намитоков К. К. Конспект лекций по технической физике. Электричество и магнетизм: [учеб. пособие] для высш. техн. учеб. заведений / К. К. Намитоков ; Харьков. нац. ун-т гор. хоз-ва им. А. Н. Бекетова. – Харьков: ХНУГХ им. А. Н. Бекетова, 2017. – 440 с. 12. Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей / Г.В. Буткевич. – М.: Энергия, 1973. – 263 с.
Отрывок из работы

1 Литературный обзор 1.1 Материалы электрических контактов Электрический контакт представляет собой соприкосновение поверхностей двух одинаковых или разнородных проводников [1,2]. По условиям работы они делятся на три типа: разрывные, скользящие, неподвижные. Тип контакта определяется его назначением, значениями тока и контактного нажатия, конструкцией контактного узла и всего аппарата [6]. К материалам, из которых изготовлены электрические контакты, предъявляются требования, зависящие от происходящих физических процессов. Надежность и срок службы контакта определяется материалом, из которого изготовлен контакт. Требования к материалам контактов предъявляются исходя из их режима работы. К одним из главных требований относят: материал контактов должен иметь высокую тепловую и электрическую проводимость, что приводит к уменьшению количества теплоты, выделяемое после замыкания контакта, и улучшении теплоотвода. Также это приводит к уменьшению образования процессов окисления на поверхности контактов [5]. Для изготовления слаботочных контактов применяются благородные металлы золото, платина, серебро, палладий, а также их сплавы такие как: AuNi, AuPd-Ni, AuAg, AuAg-Ni, AuPd-Ni, PtIr и др. Из-за своей дороговизны такие металлы применяются только в виде тонких покрытий, наносящихся на железо, медь, алюминий. Нанесений таких покрытий улучшает электрические и механические свойства контактов. Минимальная эрозия достигается в сплавах золота и серебра в 50% соотношении. Материалами средне загруженных контактов служат медь, железо, вольфрам, алюминий, латунь и их сплавы. Сплавы медь-серебро имеют более высокую электроэрозионную стойкость, чем контакты из меди [4]. Наибольшую дугостойкость имеют контакты, выполненные из сплавов медь-вольфрам, медь-молибден, они меньше подвержены износу и свариванию благодаря высокой температуре плавления. Сплавы медь-кадмий обладает более высокой твердостью и равномерным износом. Самые тяжелые условия работы имеют контакты, рассчитанные на большие значения токов и напряжений, и по этой причине имеют наибольшие контактные нагрузки. Сильноточные контакты выполняются из тугоплавких материалов, таких как вольфрам, молибден их сплавы и псевдосплавы, также широкое распространение в этой области получили контакты из металлокерамики. Металлокерамические контакты изготавливаются путем прессования и спекания порошков металлов. Такая технология позволяет объединять свойства металлов с разными характеристиками. Широко используются контактные элементы из вольфрамовых или молибденовых порошков, пропитанных жидким серебром или медью. В таких композициях тугоплавкая фаза увеличивает стойкость к электрической эрозии, износу и свариванию, а легкоплавкие компоненты обеспечивают высокую тепло- и электропроводность, стойкость к окислению. Благодаря своим характеристиками контакты из металлокерамики используются в выключателях большой мощности, пускателях, реле, регуляторах напряжения [1]. На рисунке 1 приведены области применения основных металлов для электрических контактов в зависимости от величины тока [7]. Одним из перспективных направлений в области проектирования сильноточных коммутационных аппаратов является применение жидкометаллических контактов [6]. Среди жидких металлов наибольшее распространение получил галлий и его сплавы такие как GaIn-Sn. К достоинствам таких контактов относятся малое переходное сопротивление, высокая допустимая плотность тока, высокая механическая и электрическая износостойкость. К недостаткам относятся химическая активность галлия, необходимость подогрева контактов до момента включения, требования к стабильности положения контактов. Рисунок 1 - Область применения материалов электрических контактов 1.2 Электрическая эрозия при коммутации Самый тяжелый режим работы контактов имеет место при размыкании контактов, когда возникает дуга, которая вследствие высокой плотности тока и температуры приводит к разрушению контактов. Между контактами коммутационных аппаратов постоянно возникает электрическая дуга, вызывающая более или менее интенсивную эрозию контактов, что сказывается на быстродействии, надежности и долговечности аппарата. Разрушение электрода в разряде может быть обусловлено «прямым» воздействием разряда на поверхность металла, электрически связанного с разрядным каналом, или же побочными процессами «неэлектрической» природы, например, ударными волнами, наиболее интенсивно возбуждаемыми в мощных импульсных разрядах, световым излучением из зоны разряда, термомеханическими и термохимическими процессами и т. д. Эрозионный процесс, обусловленный воздействием на электроды высокотемпературного «облака» из паров и газов (плазмы), обычно называют «плазменной» эрозией. При достаточно большой величине межэлектродного промежутка процессы разрушения (эрозии) электродов связаны в основном с двумя механизмами: бомбардировкой анода быстрыми электронами и катода – положительными ионами. При малых межэлектродных промежутках существенный вклад вносят и другие механизмы передачи энергии из разрядного канала электродам. Эти процессы не обязательно вызывают «разрушение» электрода в смысле механического укоса материала; на поверхности электрода могут возникать структурные изменения, фазовые превращения, химические реакции и другие процессы, что в конечном счете может привести к необратимым изменениям физических свойств электродов. Например, небольшое нарушение тонкой поверхностной пленки на «оксидном» катоде может вызвать существенное изменение его эмиссионных свойств и изменение режима работы соответствующего газоразрядного прибора или устройства. Электроэрозионные явления можно разделить на два больших класса – контактно-эрозионные («металл-металл») и бесконтактно-эрозионные («металл-плазма-металл») явления. К первому классу относятся те формы эрозии, которые наблюдаются в местах контактирования друг с другом электродов контактов при прохождении между ними тока. Ко второму классу относятся все формы эрозии, наблюдаемые в электрических разрядах – «газоразрядная эрозия» (в частности, «плазменная» эрозия). К числу явлений первого класса принадлежат, прежде всего, контактная эрозия замыкания и размыкания и «электровзрывная» эрозия. При замыкании электродов (контактов коммутационного аппарата или электрической коллекторной машины) на их поверхностях в местах начального соприкосновения плотность тока может достигать очень высоких значений, поскольку из-за неизбежных «микронеровностей» поверхности площадь поперечного сечения трубок тока при замыкании контактов очень мала. Поэтому в этих местах может возникнуть сильный локальный разогрев металла вплоть до температуры плавления и «взрывного» испарения материала. Интенсивность контактной эрозии замыкания зависит от условий замыкания и физических свойств материалов контактов. Если напряжение на контактах перед их замыканием прерывает напряжение пробоя газового промежутка, то возникает разряд, и к «собственно контактной» эрозии добавляется еще и газоразрядная эрозия. При размыкании (разведении) электродов в местах «остаточного» контакта выделяется большое количество тепла, что приводит к плавлению материала. При дальнейшем разведении контактов расплавленная масса вытягивается в виде жидкого «мостика». В зависимости от свойств материала и параметров контактной системы эти мостики могут разрушаться «взрывообразно» или путем «спокойного» испарения в местах сужения. Возможен также разрыв мостика без удаления материала, что приводит к его преимущественному переносу от одного электрода к другому; такой «мостиковый перенос» часто имеет место на контактах слаботочной низковольтной аппаратуры. К этой «контактной» эрозии размыкания может добавляться газоразрядная эрозия, как и при замыкании, если параметры электрической цепи допускают возникновение разряда между расходящимися контактами. Процессы разрушения плавких предохранителей и вообще проводников в местах сужения при протекании в них сильных электрических токов называют «электровзрывной» эрозией. Протекание этих процессов в основном зависит от скорости подвода электрической энергии к зоне «взрыва». После завершения этой «взрывной» эрозии между образовавшимися электродами (остатками плавкой вставки в случае предохранителей) может возникать разряд, и дальнейшее их разрушение носит характер газоразрядной эрозии. Таким образом, контактная эрозия во многих случаях неразрывно связана с бесконтактной (газоразрядной) эрозией. Электроэрозионный процесс рассматривался также как прямое следствие индивидуальной бомбардировки поверхности электродов – катода положительными ионами и анода – электронами. Вследствие бомбардировки на локализованных участках электродов возникает сильный «точечный» нагрев поверхности до температуры испарения материала. Такие представления особенно часто использовались при рассмотрении явления катодного распыления в тлеющем разряде. Однако трудно представить себе, чтобы вся масса металла, умещающегося в эрозионной лунке и достигающего при мощном единичном разрядном импульсе объема нескольких миллиметров, испарялась дискретными порциями, определяемыми ударами одиночных заряженных частиц. Действительно, расчеты показывают, что энергоемкость такого процесса должна быть значительно больше фактически наблюдаемой. Кроме того, экспериментальные данные свидетельствуют о значительной доле жидкого металла в продуктах эрозии при импульсном разряде. В то же время испарение металла также вносит определенный (зачастую и преобладающий) вклад в газоразрядную эрозию. 1.3 Износ контактов, методы уменьшения износа В результате анализа работы сильноточных разрывных контактов в конструкциях коммутационных устройств, можно прийти к выводу, что для решения проблемы электроэрозионного износа, только применения новых контактных материалов недостаточно. Следует одновременно продолжать поиски методов снижения энерговыделения на контактных поверхностях при размыкании [5]. Под износом контактов понимают разрушение рабочей поверхности коммутирующих контактов, приводящее к изменению их формы, размера, массы и к уменьшению провала. Электрический износ связан с возникновением электрических разрядов (дуги), искрением, оплавлением, испарением и переносом металла c одного контакта на другой. Совокупность этих явлений называется эрозией. Электроэрозионное изнашивание выражается в изменении формы контактов, образовании кратера (впадины) на одном контакте и иглы (выступа) на другом, что может привести к свариванию и спеканию контактов. На рисунке 2 приведена относительная дугостойкость материалов электрических контактов, построенной по результатам с короткой дугой 0,8 мм при токе 12 кА и времени протекания тока 0,0085 с [6]. Рисунок 2 - Зависимость объема эрозии от количества электричества Спекание - соединение контактов металлическим мостиком при пробое оксидной пленки из-за недостаточных контактных давлений для ее разрушения. Химический износ – это коррозионный износ в результате химического взаимодействия с окружающей средой. Коррозия сопровождается образованием непроводящих пленок на контактных поверхностях, что может вызвать частичное или полное нарушение проводимости контактов. Механический износ контактов от механических воздействий проявляется в их истирании, деформации и растрескивании [1]. В аппаратах, рассчитанных на большое число включений и отключений (выключатели, контакторы, контроллеры), применяют конструкции контактов с перекатывающимися поверхностями. Такие контакты замыкаются и размыкаются, соприкасаясь одним участком поверхности, где происходит горение электрической дуги и наблюдается повышенный механический износ, а затем в процессе работы передвигаются друг относительно друга, и в дальнейшем электрический контакт поддерживается между чистыми поверхностями. Перекатывающиеся контакты износостойки, поскольку при их работе трение скольжения невелико. При перекатывании контактных элементов происходит их самозачистка от окисных пленок. Другим методом защиты контактной поверхности от обгорания является использование дополнительных дугогасительных контактов, которые включены параллельно главным контактам. Главные контакты рассчитывают на длительное протекание рабочего тока, а дугогасительные — на меньший ток, но их контактные поверхности выполняют из тугоплавкого материала. При включении сначала замыкаются дугогасительные контакты, и электрическая дуга, возникающая при отскоках этих контактов, может вызывать некоторый их подгар. Затем включаются главные контакты, шунтируя дугогасительные. При отключении сначала размыкаются главные контакты, но цепь остается замкнутой через дугогасительные контакты, и только после полного отключения главных контактов начинают размыкаться дугогасительные, разрывая электрическую цепь. Таким образом, при включении и при отключении аппарата электрическая цепь создается и разрывается дугогасительными контактами, на которых возникает электрическая дуга и образуются подгар и окисные пленки. Во всех случаях электрической дуги между главными контактами не возникает, и они соприкасаются чистыми поверхностями. ? 2 Установка для исследования электроэрозионного износа электродов Для физического моделирования тока короткого замыкания через дугу использовалось устройство, приведенное на рис 3. Конструкцию установки условно можно разделить на три основных блока: блок генерации импульсного тока (рис. 3а), блока электродов (рис. 3б) и блока контроля и измерения (рис. 3в). Рисунок 3 - Экспериментальная установка Генератор импульсного тока (ГИТ) служит в качестве источника высоковольтных импульсов. В основе работы блока генерации импульсного тока лежит принцип накопления энергии в электрическом поле конденсатора. После зарядки конденсатор разряжается на нагрузку посредством управляемого коммутатора К (рис. 3). Нагрузка представлена в виде макетного устройства (рис. 3б), предназначенного для инициирования искусственного КЗ, и состоит из электрода катода 1, медной проволоки 2, диэлектрика 3, катода анода 4. Начало опыта инициируется зарядом конденсаторных батарей от источника постоянного тока. После замыкания контакта К следует разряд накопленной энергии конденсатора на нагрузку. Высокое значение разрядного тока приводит к моментальному сгоранию медной проволоки, что приводит к возникновению дуги. Преимущества данной установки: возможность физического моделирования тока при КЗ через электрическую дугу, возможность моделирования импульсов токов большой величины, простота и доступность в конструировании. К недостаткам такой установки является опасность эксплуатации из-за наличия открытого огня.
Условия покупки ?
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 29 страниц
350 руб.
Курсовая работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 14 страниц
299 руб.
Курсовая работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 18 страниц
512 руб.
Курсовая работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 25 страниц
290 руб.
Курсовая работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 30 страниц
1100 руб.
Служба поддержки сервиса
+7 (499) 346-70-XX
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg