2tom048

3. APARATY ELEKTRYCZNE 98

3. APARATY ELEKTRYCZNE 98

^p    Rp& — Rppfl + q

I

Miękniecie    Topnienie

Rys. 3.10. Charakterystyka (doświadczalna) R_p = f(U_r it_p) dla zestyku

Tablica 3.3. Zestawienie napięć i temperatur mięknienia i topnienia metali stosowanych na styki

Metal	Spadek napięcia Up mięknienia mV	Temperatura mięknienia °C	Spadek napięcia Up topnienia mV	Temperatura topnienia °C
Al	100	100—150	300	660
Cu	120	190 200	430	1083
Fe	210	500	600	1540
Ni	220	370 520	650	1452
Ag	90	150-180	350 370	960
Au	80	100	430 -450	1063
Mo	250	700 900	750	2620
W	400	900—1000	1000 1100	3419

Zachowanie się zestyków podczas eksploatacji

Zestyki aparatów elektrycznych w czasie eksploatacji przewodzą przede wszystkim prądy robocze.

Stan zestyków zależy wówczas od:

—    wartości prądu obciążenia;

—    temperatury styków (miejsc styczności) oraz temperatury środowiska otaczającego;

—    rodzaju środowiska otaczającego, które swoimi składnikami agresywności lub wilgocią może pogarszać stan powierzchni styków.

Istotne znaczenie ma początkowy stan powierzchni styków wówczas, gdy aparat (łącznik) nie pracuje i jego styki (powierzchnie robocze) są odsłonięte. Stan ten jest charakteryzowany np. grubością i składem chemicznym warstwy nalotowej, stopniem erozji łukowej itp.

W powietrzu czystym na powierzchniach metalowych formują się praktycznie tylko tlenki. Proces utleniania rozpoczyna się bezpośrednio po obróbce, kiedy to powierzchnia czysta pokrywa się natychmiast przynajmniej jednomolekulową warstwą tlenu, a następnie w krótkim czasie — pojedynczą warstwą tlenkowy (o grubości wynoszącej dla Cu ok. 210~³ pm). Dalsze utlenianie (w temperaturze pokojowej) przebiega coraz wolniej z racji istnienia coraz grubszej bariery tlenkowej, oddzielającej reagujące ze sobą tlen i czysty metal (rys. 3.11).

W wyższych temperaturach proces utleniania nie wykazuje obszaru nasycenia i może postępować np. wg krzywej z rys. 3.12.

W powietrzu zanieczyszczonym siarką, chlorem lub ich związkami (np. S0₂ lub H₂S) na powierzchniach styków tworzą się warstwy siarczków lub związki chlorowcowe.

Styki pracujące w oleju mineralnym są narażone już przy względnie niskich temperaturach (ok. 150⁼C) na odkładanie się na ich powierzchniach cząsteczek węgla z oleju, powodowane zjawiskiem tzw. koksowania oleju.

Rys. 3.11. Narastanie grubości warstwy tlenkowej na    Rys. 3.12. Narastanie grubości warstwy

stykach z różnych metali w temperaturze pokojowej,    tlenkowej na stykach w temperaturze

w powietrzu suchym w funkcji czasu    podwyższonej w funkcji czasu

Podczas eksploatacji i przewodzenia prądów rezystancja zestyku wykazuje naturalną tendencję zwiększania się do pewnej wartości krytycznej, przy której wystąpi jej skokowe zmniejszenie lub przeciwnie — uszkodzenie (zniszczenie) cieplne styku.

Rezystancja zestyku zwiększa się w funkcji czasu, przede wszystkim wskutek powiększania się grubości warstw nalotowych.

Rys. 3.13. Kolejne fazy mechanizmu powstawania korozji stykowej (zmniejszania się mikropowicrzchni przewodzących) wskutek formowania sic warstw nalotowych w przypadku styków nieruchomych, przy uwzględnieniu ich wzajemnych małych przemieszczeń

I — styk; 2 - warstwa nalotowa; «. a\ a" — wymiar powierzchni styczności

Warstwy nalotowe mogą się odkładać na powierzchniach nieprzewodzących, powodując jednak stopniowe zmniejszanie mikropowierzchni przewodzących (rys. 3.13). Jest to zrozumiałe zwłaszcza, gdy uwzględni się możliwość wzajemnych małych przemieszczeń styków, powodowanych drganiami mechanicznymi, naprężeniami cieplnymi lub oddziaływaniami elektrodynamicznymi.

Mikropowierzchnie styczności szczelne, tzn. dokładnie chronione przed wpływem środowiska zewnętrznego również mogą się utleniać, jednak znacznie wolniej niż. powierzchnie odkryte (rys. 3.14).

Rys. 3.14. Mechanizm utleniania przewodzącej powierzchni styczności wskutek jej ograniczonej szczelności i małych wzajemnych przemieszczeń lokalnych

7*