Kontaktschutz - Contact protection
Kontaktschutzmethoden sollen den Verschleiß und die Verschlechterung verringern, die bei der normalen Verwendung von Kontakten in einem elektromechanischen Schalter , Relais oder Schütz auftreten, und so eine übermäßige Erhöhung des Kontaktwiderstands oder einen Schalterausfall vermeiden .
Kontaktverschleiß
Jedes Mal, wenn die Kontakte eines elektromechanischen Schalters, Relais oder Schützes geöffnet oder geschlossen werden, tritt ein gewisser Kontaktverschleiß auf. Die Ursachen des Verschleißes sind hohe Stromdichten in mikroskopischen Bereichen und der Lichtbogen . Der Kontaktverschleiß umfasst den Materialtransfer zwischen Kontakten, den Verlust von Kontaktmaterial aufgrund von Spritzern und Verdunstung sowie die Oxidation oder Korrosion der Kontakte aufgrund hoher Temperaturen und atmosphärischer Einflüsse.
Während ein Kontaktpaar geschlossen ist, steht aufgrund von Unebenheiten und Filmen mit geringer Leitfähigkeit nur ein kleiner Teil der Kontakte in engem Kontakt . Aufgrund der Verengung des Stroms auf einen sehr kleinen Bereich wird die Stromdichte häufig so hoch, dass ein mikroskopischer Teil des Kontakts schmilzt. Während des Übergangs zum Öffnen (Brechen) bildet sich eine mikroskopisch kleine geschmolzene Brücke, die schließlich asymmetrisch bricht, Kontaktmaterial zwischen Kontakten überträgt und die Oberflächenrauheit erhöht. Dies kann auch während des Übergangs von Öffnen zu Schließen (Make) aufgrund von Kontaktsprüngen auftreten .
Der Lichtbogen tritt zwischen den Kontaktpunkten (Elektroden) sowohl beim Übergang von geschlossen zu offen (Bruch) als auch von offen zu geschlossen (machen) auf, wenn der Kontaktspalt klein und die Spannung hoch genug ist. Erwärmung durch Lichtbogenbildung und hohe Stromdichte kann die Kontaktfläche vorübergehend schmelzen. Wenn sich ein Teil des Schmelzmaterials verfestigt, während die Kontakte geschlossen sind, kann der Kontakt aufgrund einer Mikroschweißung ähnlich wie beim Punktschweißen geschlossen bleiben .
Der während des Kontaktbruchs (Lichtbogen) verursachte Lichtbogen ähnelt dem Lichtbogenschweißen , da der Lichtbogen typischerweise energetischer und zerstörerischer ist. Der Lichtbogen kann einen Materialtransfer zwischen den Kontakten verursachen. Der Lichtbogen kann auch heiß genug sein, um Metall von der Kontaktfläche zu verdampfen.
Die hohen Temperaturen können auch dazu führen, dass die Kontaktmetalle schneller oxidieren und korrodieren.
Kontakte erreichen aus einem von zwei Gründen das Lebensende. Entweder brechen die Kontakte nicht, weil sie festgeklebt (geschweißt) sind, oder die Kontakte können aufgrund von Kontaktkorrosion nicht hergestellt werden (hoher Widerstand) oder weil übermäßiges Material von einem oder beiden Kontakten verloren geht. Diese Bedingungen sind das Ergebnis eines kumulativen Materialtransfers während aufeinanderfolgender Schaltvorgänge und eines Materialverlusts aufgrund von Verdunstung und Spritzern.
Es gibt zusätzliche Mechanismen für festsitzende geschlossene Fehler, wie z. B. das mechanische Ineinandergreifen rauer Kontaktflächen aufgrund von Kontaktverschleiß.
Schutz
Die Verschlechterung der Kontakte kann durch Einbeziehung verschiedener Kontaktschutzmethoden begrenzt werden.
Eine Methode besteht darin, elektronische Komponenten wie Kondensatoren , Dämpfungsglieder , Dioden , Zenerdioden , Transienten-Spannungsunterdrücker (TVS) , Widerstände , Varistoren oder Einschaltstrombegrenzer ( PTC- und NTC- Widerstände) hinzuzufügen . Dies ist jedoch die am wenigsten wirksame Methode, da diese die Erzeugung oder Unterdrückung des Lichtbogens zwischen den Kontakten elektromechanischer Leistungsschalter, Relais und Schütze weder wesentlich beeinflussen noch unterdrücken.
Eine etwas effektivere Methode besteht darin, die Kontakte selbst größer zu machen, dh einen Kontakt.
Ein ähnliches Verfahren zur Erhöhung der Kontaktgröße besteht darin, die Kontakte aus haltbareren Metallen oder Metalllegierungen wie Wolfram herzustellen.
Die effektivsten Verfahren sind die Verwendung von Lichtbogenunterdrückungsschaltungen, einschließlich Lichtbogenunterdrückern, Halbleiterrelais, Hybridleistungsrelais, Quecksilberverdrängungsrelais und Hybridleistungsschützen.