什么是大电流开关呢,我们一般认为>10A的开关、接触器、断路器等属于大电流,较大电流的开关触点一般以铜材料为主,由于电流较大的触点除了采用铜材料,也有采用镍、银镍合金、银-氧化镉合金及不锈钢材料,在其开闭时往往会产生电弧。当润滑脂暴露在电弧下,全使其特性劣化。电腐蚀产生的电性能劣化分为2类,一类是绝缘劣化,电弧可使润滑脂碳化,使其绝缘性降低,即使在触点脱离时也会有电流通过,称之为击穿。另一类是电压降低,电弧使触点表面氧化,碳化物黏附于触点表面,使触点的通电特性变差,如果没有使用恰当的润滑脂,就会导致出现电腐蚀,高温等等。
润滑脂具有较大的粘度,因此它在一定压力、温度下形成油膜,才能将油膜带入两摩擦面之间而不被摩擦面挤出来,并保持一定的油膜厚度。当开关合闸时,由于操作的冲击力较大、在触头和刀片接触瞬间,油脂几乎将被挤出接触面,油膜本身强度不高,且在强大的合闸操作冲击压力下,使油膜几乎建立不起来。这种情况就导致触头和刀片在合闸冲击时,难免直接接触而磨损依然存在。所以,实际上承受操作压力冲击的几乎仍然是触头和刀片。何况润滑脂本身还具有以盐或氧化物状态存在的灰分、残炭及悬浮或沉淀于润滑脂中的灰尘,砂粒和金属微粒等不溶性的机械杂质,这必然大大增加合闸操作冲击时的摩擦磨损。
当合闸完成后,开关处于合闸状态时,润滑脂又在触头和刀片之间保持着一定厚度的油膜,而润滑脂的一项重要特性是具有一定的绝缘强度,所以,这又必然会增大触头和刀片之间的接触电阻。同时,合闸操作冲击力产生的强大剪切力作用,在空气的配合作用下,使润滑脂容易氧化形成有机酸,导致触头和刀片受到腐蚀。在运行中,由于大电流的热作用,润滑脂会进一步氧化,生成羟基酸,羟基酸在受到过热的作用和受触头金属的催化作用下:将缩合形成内脂型聚合物,使润滑脂在运行中形成胶质、沉淀物,产生一些胶膜、沥青和漆状物,粘附在触头和刀片上,增大接触电阻。所以,合理选用润滑脂的关键所在。但从微观看,触头断面依然是凸凹不平的。电接触理论告诉我们,接触点一般只有几个,故而接触面会产生接触电阻,使得电压值偏大。接触电阻由两种类型的电阻构成。其一是收缩电阻,也就是电流线从铜棒中收缩到几个接触点中,接触点中的电流密度加大,温升升高。另外,收缩电阻会产生电磁斥力,又称为霍姆力。电磁斥力的能产生把动触点斥开的作用。可见,当电流超过一定的值把动触点斥开后,动、静触点或者触头之间就会产生电弧。这种作用叫做开关电器的动稳定性;其二是表面膜电阻。表面膜电阻对应的表面膜有尘埃膜、无机膜、有机膜和吸附膜。与题主问题相关的就是无机膜和有机膜。
全氟聚醚型触点润滑脂的绝缘寿命最长,最好先用含水率低的,且直线分子结构的润滑脂,如:比瑟奴S.GREASE-103/LW大电流开关触头灭弧润滑脂,用于高低温环境高压电气开关,大电流开关,真空断路器。60KV以上SF6气体开关的电接触部件抗腐蚀润滑;适用于开关高压大电流或在持续高温下电器触点的润滑保护或贵重金属开关的润滑。其次是聚乙二醇电触点润滑脂。全氟聚醚电触点润滑脂绝缘寿命长的原因是由于其耐热性优异,不碳化。聚乙二醇电触点润滑脂非常容易蒸发,在碳化之前已经蒸发,所以也不会出现碳化。硅油制备的润滑脂不会产生绝缘劣化,但会产生电压降低。这是由于硅油在电弧下产生的二氧化硅是绝缘物质,所以不产生绝缘劣化,但由于其堆积于触点之间,使电压降低。润滑的耐电弧性试验结果显示,添加了氧化锌等金属氧化物的润滑脂可延长触点的绝缘劣化寿命。
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