RU2807606C1 - Способ оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей - Google Patents
Способ оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807606C1 RU2807606C1 RU2023110579A RU2023110579A RU2807606C1 RU 2807606 C1 RU2807606 C1 RU 2807606C1 RU 2023110579 A RU2023110579 A RU 2023110579A RU 2023110579 A RU2023110579 A RU 2023110579A RU 2807606 C1 RU2807606 C1 RU 2807606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contact
- current
- results
- contact parts
- wear resistance
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к электроэрозионным испытаниям электроконтактных материалов и контакт-деталей и может быть использовано для оценки их ресурса при сравнительных испытаниях в условиях электроэрозионного изнашивания. Технический результат: упрощение способа оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей при повышении его точности. Сущность: проводят испытания контакт-деталей в среднеточном и сильноточном режимах, фиксируют результаты в обоих режимах и обрабатывают результаты, по итогам которых определяют режимы ускоренной оценки износостойкости. В качестве контакт-деталей используют контактные пары из определенного материала от одной производственной партии. Каждую контактную пару взвешивают до и после испытания. Контактные пары последовательно устанавливают на стенд для воздействия одного или нескольких заданных, увеличивающихся для каждой контактной пары, прямоугольных импульсов постоянного тока, подаваемого через заданные промежутки времени. Результатом фиксации является измерение потери массы Δm каждой контактной пары до и после испытания. Обрабатывают результаты путем построения графика зависимости Δm от величины соответствующих импульсов постоянного тока для каждой контактной пары. Из графика выявляют область перехода среднеточного в сильноточный режим, видимую как изменение наклона двух частей графика, каждая из которых служит диапазоном соответствующего режима ускоренной оценки износостойкости для определенного материала контакт-деталей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к надежности технических систем и может быть использовано для оценки ресурса электроконтактных материалов и контакт-деталей при сравнительных испытаниях в условиях электроэрозионного изнашивания.
Известен метод определения эрозионной стойкости электрических контакт-деталей в электродуговом режиме, основанном на моделировании электрического дугового разряда в зазоре между двумя неподвижно закрепленными контакт-деталями с последующим определением дугового износа контакт-деталей - ГОСТ 25188-82.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ оценки электроэрозионной износостойкости материалов для электрических контактов, включающий проведение испытаний образцов в нормальном, ступенчатом и форсированном режимах, фиксирование наработки, пересчет наработки в форсированном режиме на условия нормального режима, обработку результатов испытаний, по итогам которой оценивают ресурс испытываемого материала, при этом, проводят испытания образцов пропусканием через контакт электрического заряда, причем из партии образцов делают выборки, испытание одной выборки образцов из партии проводят в нормальном режиме до отказа или до момента цензурирования и фиксируют наработку другой выборки - в ступенчатом режиме, после чего определяют значение коэффициента ускорения, затем проводят испытания оставшихся образцов из партии в форсированном режиме до отказа или до момента цензурирования и фиксируют наработку, далее пересчитывают наработки в форсированном режиме на условия нормального режима с учетом определенного ранее коэффициента ускорения, обработку результатов испытаний осуществляют путем расчета вероятности безотказной работы и определения параметров распределения Вейбулла, после чего оценивают ресурс m исследуемого материала как математическое ожидание наработки до отказа по приведенной формуле - патент RU 2265862 С1, 2005 г.
Недостаток известного способа состоит в его относительной сложности, т.к. проведение испытаний образцов осуществляется в трех режимах, а для фиксации результатов во всех режимах необходим последующий пересчет с одного режима на другой.
Техническая задача изобретения - упрощение способа оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей при повышении его точности.
Эта задача решена способом оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей, при котором проводят испытания на стенде контакт-деталей в среднеточном и сильноточном режимах, фиксируют результаты в обоих режимах и обрабатывают результаты, по итогам которых определяют режимы ускоренной оценки износостойкости, при этом в качестве контакт-деталей используют контактные пары из определенного материала от одной производственной партии, каждую контактную пару взвешивают до и после испытания и устанавливают на стенд последовательно для воздействия заданных, увеличивающихся для каждой контактной пары, прямоугольных импульсов постоянного тока I, подаваемого через заданные промежутки времени, результатом фиксации является измерение потери массы Дт каждой контактной пары до и после испытания, обрабатывают результаты путем построения графика зависимости Дт от величины соответствующих импульсов постоянного тока I для каждой контактной пары, при этом, из графика выявляют область перехода среднеточного в сильноточный режим, видимую как изменение наклона двух частей графика, каждая из которых служит диапазоном соответствующего режима ускоренной оценки износостойкости для определенного материала контакт-деталей.
При этом способе среднеточный режим определен в диапазоне от нуля до области перехода, сильноточный режим определен в диапазоне от области перехода до не менее 20 А.
Стенд для испытания контакт-деталей содержит генератор импульсов, через электронный ключ соединенный с блоком возбуждения дугового разряда, выход которого соединен с держателем контактной пары, счетчиком импульсов и накопителем заряда, соединенным с блоком питания, который также соединен с генератором импульсов и с блоком возбуждения дугового разряда.
В процессе испытаний электрических контакт-деталей при выборе режимов нагружения решающее значение имеют вопросы физической природы износа стыковых электрических контактов. При величинах электрического тока, больших минимального тока дугообразования, характерной является эрозия катода, связанная с дугой размыкания.
Например, для серебряных контактов в диапазоне электрического тока от 1,0 А до 20 А при замыкании происходит перенос с катода на анод, но менее интенсивно, чем при размыкании.
Результирующий износ контактной пары равен потере массы контактов и носит стабильный линейный характер, зависящий от силы тока. Контакты, работающие при таких токах, называют среднеточными.
При значениях электрического тока, превышающих верхние границы токов среднеточных контактов, наблюдается качественное изменение эрозии. Для серебряных контактов, например, когда сила тока более 20 А, при размыкании контактов происходит изменение направления переноса с анода на катод. Износ катода определяется, главным образом, термическим воздействием дуги, вследствие чего металл плавится, испаряется и выдувается из контакта под действием бурного образования пара.
Результирующий износ равен сумме потерь массы Am контактной пары (анода и катода). Наблюдается линейная зависимость эрозии контактов от силы тока.
Критерий предельного состояния, характеризующий эрозионный износ контактной пары - сумма потери массы Am анода и катода.
Такие контакты называют сильноточными.
Стендовые испытания электрических контакт-деталей и контактных материалов позволяют сократить время испытаний, объективно оценить качество изготовления контакт-деталей и контактных материалов и их технологическую стабильность производства.
На фиг. 1 показан график зависимости потери массы Δm контактной пары при электродуговой эрозии и воздействии импульсов постоянного тока I для среднеточного и сильноточного режимов, на фиг. 2 - блок-схема устройства испытательного стенда.
Реализация способа производится следующим образом.
В качестве деталей используют контактные пары из определенного материала от одной производственной партии. Каждую контактную пару взвешивают до и после испытания и устанавливают на стенд последовательно для воздействия одного значения импульса постоянного тока I. После замены контактной пары производят увеличение значения импульса постоянного тока I с воздействием на эту контактную пару. Затем измеряют потери массы Δm каждой контактной пары до и после испытания, обрабатывают результаты путем построения графика зависимости Δm от величины соответствующих импульсов постоянного тока I для каждой контактной пары. Из графика выявляют область перехода среднеточного в сильноточный режим, видимую как изменение наклона двух частей графика - ток перехода Iп.
Испытания проводятся с помощью стенда, блок-схема которого показана на фиг. 2.
Генератор 1 вырабатывает импульсы постоянного тока, которые подаются на электронный ключ 2, который открывается передним фронтом импульса. При этом запускается блок 3 возбуждения дугового разряда. Высоковольтный импульс, вырабатываемый блоком 3, преобразует импульс постоянного тока от генератора 1 в прямоугольный, которым осуществляется электрический пробой и ионизация воздуха в зазоре контактной пары, закрепленной в держателе 4. Счетчик 5 импульсов служит для подсчета числа импульсов дугового разряда за время испытаний. Дуговой разряд блока 3 поддерживается накопителем 6 заряда. Задний фронт прямоугольного импульса закрывает электронный ключ 2 и дуга гаснет. Блок питания 7 обеспечивает независимое питание генератора 1, блока 3 возбуждения дугового разряда и накопителя 6 заряда.
Перед установкой контактной пары в держатель 4 производят ее взвешивание, фиксируя результат - m1. Затем контактную пару неподвижно закрепляют в держателе 4 на одной оси, на определенном расстоянии между анодом и катодом, и подают от генератора 1 импульсы постоянного тока, частота которых соответствует числу циклов работы, принятой в программе испытаний для одной контактной пары.
После окончания коммутационного цикла производят повторное взвешивание контактной пары, фиксируя измененную массу - m2.
Потеря массы контактной пары Δm=m1-m2 - фиксируется для построения графика зависимости Δm от величины соответствующих импульсов постоянного тока I для конкретной контактной пары.
В момент пробоя межконтактного промежутка прямоугольным импульсом с блока 3, возникающая в межконтактном промежутке электрическая дуга соответствует по амплитуде и длительности импульса тока реальной, возникающей при размыкании контактов в наихудшем условии работы контактной пары.
При дискретном увеличении силы тока свыше 20 А изменяется физика процесса: происходит преимущественный износ катода. Визуально это определяется через прозрачный экран, который может быть установлен на держателе 4 контактной пары: металл контактной пары начинает плавиться, испаряться и выдуваться из контактов под действием бурного образования пара. Регистрация процесса производится с помощью, например, осциллографа. Это изменение пологого наклона прямой зависимости Δm от I к более крутому - при дальнейшем повышении тока - и является областью перехода среднеточного в сильноточный режим: на фиг. 1 это значение тока перехода Iп.
Графическое построение результатов испытаний методом аппроксимации показывает область перехода от среднеточного режима электродуговой эрозии контактов к сильноточному режиму - фиг. 1, на которой показаны значения Δm1/I1 и Δm2/I2 - для среднеточного режима и значения Δm3/I3 и Δm4/I4 - для сильноточного режима.
Выявление этой области позволяет разделить линейные зависимости обоих режимов для дальнейшего использования, результатом которого является сокращение времени испытания контактных пар в условиях электроэрозионного изнашивания.
При этом время испытания сокращается за счет исключения воздействий в широком диапазоне токов путем возможности воздействия в одном режиме - среднеточном или сильноточном - в пределах границ полученного графика.
Исключение работы в нескольких режимах с дальнейшим пересчетом с одного режима на другой повышает точность предлагаемого метода по сравнению с прототипом.
Claims (3)
1. Способ оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей, при котором проводят испытания на стенде контакт-деталей в среднеточном и сильноточном режимах, фиксируют результаты в обоих режимах и обрабатывают результаты, по итогам которых определяют режимы ускоренной оценки износостойкости, отличающийся тем, что в качестве контакт-деталей используют контактные пары из определённого материала от одной производственной партии, каждую контактную пару взвешивают до и после испытания и устанавливают на стенд последовательно для воздействия заданных, увеличивающихся для каждой контактной пары, прямоугольных импульсов постоянного тока I, подаваемого через заданные промежутки времени, результатом фиксации является измерение потери массы Δm каждой контактной пары до и после испытания, обрабатывают результаты путём построения графика зависимости Δm от величины соответствующих импульсов постоянного тока I для каждой контактной пары, при этом из графика выявляют область перехода среднеточного в сильноточный режим, видимую как изменение наклона двух частей графика, каждая из которых служит диапазоном соответствующего режима ускоренной оценки износостойкости для определённого материала контакт-деталей.
2. Способ оценки по п.1, отличающийся тем, что среднеточный режим определён в диапазоне от нуля до области перехода, сильноточный режим определён в диапазоне от области перехода до не менее 20 А.
3. Способ оценки по п.1, отличающийся тем, что стенд для испытания контакт-деталей содержит генератор импульсов, через электронный ключ соединённый с блоком возбуждения дугового разряда, выход которого соединён с держателем контактной пары, счётчиком импульсов и накопителем заряда, соединённым с блоком питания, который также соединён с генератором импульсов и с блоком возбуждения дугового разряда.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807606C1 true RU2807606C1 (ru) | 2023-11-17 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2249828C2 (ru) * | 2001-07-16 | 2005-04-10 | Курский государственный технический университет | Способ определения коммутационных ресурсов выключателей |
RU2265862C1 (ru) * | 2004-04-05 | 2005-12-10 | Тверской государственный технический университет | Способ оценки электроэрозионной износостойкости материалов для электрических контактов |
CN109164382A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-08 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种高压断路器触头电侵蚀故障诊断方法 |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2249828C2 (ru) * | 2001-07-16 | 2005-04-10 | Курский государственный технический университет | Способ определения коммутационных ресурсов выключателей |
RU2265862C1 (ru) * | 2004-04-05 | 2005-12-10 | Тверской государственный технический университет | Способ оценки электроэрозионной износостойкости материалов для электрических контактов |
CN109164382A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-08 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种高压断路器触头电侵蚀故障诊断方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 25188-82 Контакт-детали электрические. Метод определения эрозионной стойкости в электродуговом режиме. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baumgartner et al. | Partial discharge. IX. PD in gas-insulated substations-fundamental considerations | |
Mason | Breakdown of insulation by discharges | |
Gulski et al. | Computer-aided analysis of discharge patterns | |
CN111999610A (zh) | 一种基于活化能的干式绝缘设备老化评估与寿命预测方法 | |
JP4700073B2 (ja) | 鉛蓄電池の容量劣化の方法および装置 | |
RU2807606C1 (ru) | Способ оценки электроэрозионной износостойкости материала электрических контакт-деталей | |
CN109164382B (zh) | 一种高压断路器触头电侵蚀故障诊断方法 | |
Bar et al. | Evaluation of the retention and recovery of hydrophobicity of insulating materials in high voltage outdoor applications under AC and DC stresses with the Dynamic Drop Test | |
Cui et al. | Electrical lifespan prediction of HVDC relay based on the accumulated arc erosion mass | |
Morshuis et al. | The behavior of physical and stochastic parameters from partial discharges in spherical voids | |
Tanaka et al. | Analysis of qn and φ-q characteristics of partial discharge in several electrode systems | |
CN114895180A (zh) | 一种直流断路器电寿命分析技术 | |
Patton et al. | Characterization of the breakdown voltage of vacuum interrupters by different procedures | |
Kawakami et al. | An investigation for the method of lifetime prediction of Ag-Ni contacts for electromagnetic contactor | |
KR20030032874A (ko) | 커패시터의 양부 판정 방법 | |
CN114740310A (zh) | 一种有载分接开关金属触头抗烧蚀性能检测装置和方法 | |
Marconato et al. | Application of the Voltage Holding Prediction Model to floating and fixed shield vacuum interrupters | |
Kumari et al. | Reliability estimation of distribution components-Contactors | |
Yoshida et al. | Influence of nickel content on various characteristics of AgNi contacts for electromagnetic contactors | |
Zidane et al. | Insulation for Rotating Machines Type II Under Different Electrical Stress Conditions | |
Jonsson et al. | Arc quenching performance due to ablation; comparison between four common polymers | |
Litinsky et al. | Advanced assessment of outer corona protection material durability | |
Kawakami et al. | An evaluation method of the contact erosion based on the DC mode test of electromagnetic contactor | |
Ledbetter et al. | VACUUM INTERRUPTERS: PRESSURE VS. AGE | |
Huber et al. | Influence of interrupted current amplitude on the residual current and gap recovery after current zero |