Nell'interruzione CC, poiché la corrente non passa naturalmente attraverso il punto zero, l'estinzione dell'arco si basa principalmente su metodi quali l'allungamento dell'arco, il raffreddamento dell'arco e l'aumento della tensione dell'arco per far sì che la tensione dell'arco superi la tensione di alimentazione, costringendo così la corrente a diminuire. Il materiale dei contatti ha un impatto diretto sulla tensione dell'arco (tensione dell'arco/tensione), che si riflette principalmente nei seguenti aspetti:
1. Funzione lavoro ed energia di ionizzazione dei materiali a contatto
I materiali con una bassa funzione di lavoro e una bassa energia di ionizzazione hanno maggiori probabilità di emettere elettroni e generare vapore metallico, mantenendo l'arco;
Tali materiali solitamente hanno una tensione dell'arco inferiore, il che è sfavorevole per l'interruzione della corrente continua;
I materiali con elevata funzione di lavoro ed elevata energia di ionizzazione possono aumentare la difficoltà di mantenimento dell'arco, provocando un aumento della tensione dell'arco.
Per esempio:
Rame (Cu): funzione di lavoro bassa, tensione dell'arco relativamente bassa;
Tungsteno (W), M (Mo): difficile da evaporare e ionizzare, tensione dell'arco elevata.
2. Pressione di vapore del materiale di contatto
I materiali ad alta pressione di vapore (come argento e rame) evaporano facilmente sotto l'arco, fornendo una grande quantità di vapore metallico per mantenere la conduttività, risultando in una bassa tensione dell'arco;
I materiali a bassa pressione di vapore e ad alto punto di fusione (come W e WC) producono poco vapore, con conseguente bassa conduttività della colonna dell'arco e alta tensione dell'arco;
Per l'interruzione della corrente continua, è vantaggioso aumentare adeguatamente la tensione dell'arco, pertanto vengono comunemente utilizzati materiali refrattari o contatti compositi.
3. Influenza del materiale dei contatti sulla caduta di tensione del catodo
La tensione dell'arco CC può essere approssimata come: [ U_arco=U_catodo U_plasma U_anodo ] dove la caduta di tensione del catodo rappresenta la parte principale. La caduta di tensione del catodo varia a seconda dei materiali; I materiali con punti di fusione e funzioni lavorative elevati hanno una grande caduta di tensione catodica; Il materiale del contatto influisce direttamente sulla tensione dell'arco modificando il comportamento del punto catodico e la caduta di tensione del catodo.
4. Materiale di contatto ed energia dell'arco, vapore metallico
I materiali fusibili formano una grande quantità di vapore metallico nell'arco, riducendo la resistenza della colonna dell'arco e la tensione dell'arco; i materiali refrattari riducono il vapore, con conseguente elevata resistenza della colonna dell'arco e alta tensione dell'arco;
Tuttavia, un'eccessiva refrattarietà può portare a un'erosione del contatto non uniforme e a difficoltà nell'ar, pertanto è necessaria una considerazione approfondita.
5. Materiali di contatto comuni e loro caratteristiche
Caratteristiche del materiale Effetto sulla tensione dell'arco
Cu Buona conduttività, facile da evaporare Tensione dell'arco inferiore
Ag Buona conduttività, alta pressione di vapore. Bassa tensione dell'arco
W, Mo Refrattario, bassa pressione di vapore Tensione dell'arco più elevata
CuW, AgW Conduttività completa e resistenza all'arco - tensione dell'arco elevata
CuCr Comunemente utilizzato nei vacuostati. Tensione dell'arco moderata, facile da interrompere
6. Impatto complessivo sull'interruzione DC
Il materiale dei contatti influisce su:
Caduta di tensione del catodo
Concentrazione di vapori metallici
Conducibilità della colonna d'arco
Stabilità dell'arco
Determinando in definitiva:
Magnitudo dell'arco
Tasso di caduta attuale
Affidabilità delle interruzioni ed erosione dei contatti
In poche parole:
Materiali facilmente evaporabili e con bassa funzione di lavoro → l'arco è facile da mantenere, la tensione dell'arco lo è; materiali refrattari con elevata funzione di lavoro → l'arco è difficile da mantenere, la tensione dell'arco è elevata, il che è più favorevole per l'interruzione della corrente continua.
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