Como o material de contato afeta a tensão do arco de interrupção CC?

Na interrupção CC, uma vez que a corrente não passa naturalmente pelo ponto zero, a extinção do arco depende principalmente de métodos como prolongar o arco, resfriar o arco e aumentar a tensão do arco para fazer com que a tensão do arco exceda a tensão da fonte de alimentação, forçando assim a queda da corrente. O material de contato tem impacto direto na tensão do arco (tensão/tensão do arco), que se reflete principalmente nos seguintes aspectos:

1. Função de trabalho e energia de ionização de materiais de contato

Materiais com baixa função de trabalho e baixa energia de ionização têm maior probabilidade de emitir elétrons e gerar vapor metálico, fazendo com que o arco se mantenha;

Tais materiais geralmente apresentam tensão de arco mais baixa, o que é desfavorável à interrupção CC;

Materiais com alta função de trabalho e alta energia de ionização podem aumentar a dificuldade de manutenção do arco, fazendo com que a tensão do arco aumente.

Por exemplo:

Cobre (Cu): baixa função de trabalho, tensão de arco relativamente baixa;

Tungstênio (W), M (Mo): difícil evaporação e ionização, alta tensão de arco.

2. Pressão de vapor do material de contato

Materiais com alta pressão de vapor (como prata e cobre) evaporam facilmente sob o arco, fornecendo uma grande quantidade de vapor metálico para manter a condutividade, resultando em uma baixa tensão do arco;

Baixa pressão de vapor, materiais de alto ponto de fusão (como W e WC) produzem pouco vapor, resultando em baixa condutividade da coluna de arco e alta tensão de arco;

Para interrupção CC, é benéfico aumentar adequadamente a tensão do arco; portanto, materiais refratários ou contatos compostos são comumente usados.

3. Influência do material de contato na queda de tensão do cátodo

A tensão do arco DC pode ser aproximada como: [ U_arc=U_cathode U_plasma U_anode ] onde a queda de tensão do cátodo é responsável pela maior parte. A queda de tensão do cátodo varia com os diferentes materiais; Materiais com altos pontos de fusão e funções de trabalho apresentam uma grande queda de tensão no cátodo; O material de contato afeta diretamente a tensão do arco, alterando o comportamento do ponto catódico e a queda de tensão catódica.

4. Material de contato e energia do arco, vapor de metal

Os materiais fusíveis formam uma grande quantidade de vapor metálico no arco, reduzindo a resistência da coluna do arco e a tensão do arco; Os materiais refratários reduzem o vapor, resultando em alta resistência da coluna do arco e alta tensão do arco;

No entanto, a refratariedade excessiva pode levar à erosão de contato desigual e à dificuldade de ar, portanto é necessária uma consideração abrangente.

5. Materiais de contato comuns e suas características

Efeito das características do material na tensão do arco

Cu Boa condutividade, fácil de evaporar Menor tensão de arco

Ag Boa condutividade alta pressão de vapor Baixa tensão de arco

W, Mo Refratário, baixa pressão de vapor Maior tensão de arco

CuW, AgW Condutividade abrangente e resistência ao arco - alta tensão de arco

CuCr Comumente usado em vacuostatos Tensão de arco moderada, fácil de quebrar o arco

6. Impacto geral na interrupção de CC

O material de contato afeta:

Queda de tensão catódica

Concentração de vapor metálico

Condutividade da coluna de arco

Estabilidade do arco

Em última análise, determinando:

Magnitude do arco

Taxa de queda atual

Confiabilidade de interrupção e erosão de contato

Simplificando:

Materiais facilmente evaporados e com baixa função de trabalho → o arco é fácil de manter, a tensão do arco é; materiais refratários e com alta função de trabalho → o arco é difícil de manter, a tensão do arco é alta, o que é mais favorável para interrupção CC.

Se necessário, posso ainda combinar com interrupção CC a vácuo, interrupção CC SF6 ou tipos específicos de disjuntores.

Tulip Contact for Vacuum Circuit Breaker