Переходное сопротивление контактов

КОНТАКТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

В строгом значении этого термина контактом называется место соприкосновения двух или более проводников, через которые происходит передача электрического тока. Однако на практике в ряде случаев принято называть контактами сами проводники, служащие для замыкания и размыкания электрических цепей. От конструкции и состояния контактных соединений во многом зависит надежность работы аппарата. К контактам аппаратов предъявляются высокие требования: надежность электрического соединения, достаточная механическая прочность и стойкость против коррозии и воздействия дуги, перегрев не выше допустимого предела при протекании по

контактам номинального тока, термическая и динамическая устойчивость контактов при действии токов короткого замыкания.

Все контактные соединения по конструкции могут быть разделены на группы:

- соединительные (взаимно неподвижные и подвижные), служащие только для подведения тока;

- коммутирующие (рубящие, торцевые, щеточные, пальцевые, мостиковые, розеточные и т.д.), на которые дополнительно возлагаются задачи включения, отключения или переключения электрических цепей.

Переходное сопротивление контактов

Качество контактного соединения характеризуется величиной переходного сопротивления, то есть собственного электрического сопротивления контакта в строгом его понимании. Наличие этого сопротивления объясняется тем, что, как бы тщательно ни были обработаны контактные поверхности, на них имеются шероховатости. Поэтому ток проходит из одной детали в другую не по всей поверхности, а между отдельными контактными точками, что вызывает стягивание линий тока в точках касания. Картина распределения тока показана на рис. 1.1. Наличие сужений приводит к увеличению плотности тока, падению напряжения и потерям энергии в месте контакта. Величина переходного сопротивления может быть определена по формуле:

= , (1.1)

где ε – коэффициент, зависящий от материала контактов, способа обработки поверхности, её чистоты. Величина этого коэффициента колеблется для разных материалов и может составлять от 3 10³ до 280 10³ мкОм/Н^m;

F – сила контактного нажатия; m – показатель степени, зависящий от вида контактной поверхности: m = 0,5 для точечного контакта, m = 0,5-0,8 для

линейного и m = 1,0 для плоскостного.

От материала контактов зависит удельное электрическое сопротивление ρ, а также σсм– временное сопротивление смятию материала контактов. Чем они меньше, тем меньше Rп. Сила контактного нажатия F является наиболее важным фактором. При ее увеличении переходное сопротивление контактов резко падает, как показано на рис. 1.2. Это объясняется

Рис. 1. 1. Примерная картина прохождения тока между контактами

увеличением реальной поверхности касания за счет смятия отдельных неровностей. В то же время, увеличение силы контактного нажатия не должно быть чрезмерным, чтобы не вызвать механических повреждений контакта.

Рис. 1. 2. Зависимость переходного сопротивления от силы контактного нажатия

Рис. 1. 3. Зависимость переходного сопротивления от температуры нагрева контактов

Поэтому существует предельная норма допустимых усилий, зависящая

от материала контактов.

Размер контактных поверхностей влияет на переходное сопротивление постольку, поскольку от него зависит число точек касания. Исследования показали, что это влияние достаточно мало. В отдельных случаях контактную поверхность надо увеличивать для улучшения условий охлаждения контактов, однако в этом случая требуется значительное увеличение контактного нажатия.

На переходное сопротивление влияет температура контактного соединения. При нагревании увеличивается удельное электрическое сопротивление и уменьшается сопротивление смятию. Характер зависимости не однозначный, как показано на рис. 1.3. Сначала за счет роста удельного сопротивления ρ происходит увеличение R_п, а затем при снижении сопротивления смятиюσ_см увеличивается контактная поверхность и происходит снижение R_п, При дальнейшем нагреве R_п снова растет за счет увеличения ρ, пока не произойдет расплавление материала контактов.

Состояние контактной поверхности также сильно сказывается на величине переходного сопротивления. Наличие окисных пленок и загрязнений увеличивает R_п. В этом отношении неразмыкающиеся контакты защищены лучше, чем коммутирующие.