Основные особенности контактных устройств

Как известно, явление проводимости металлов состоит в том, что благодаря наличию свободных электронов создаются благоприятные условия для протекания тока. Физические процессы, которые наблюдаются при протекании тока по соединению металлических тел, гораздо сложнее, чем в металлах. Действительно, при механическом соприкосновении двух металлов, как правило, не может произойти такое их сближение, при котором внутренние структуры соединяются, образуя единое целое для прохождения тока. Это происходит потому, что поверхности металлов, даже тщательно обработанные, имеют шероховатости, размер которых значительно превышает размер молекул и атомов металлов, а также потому, что в результате воздействия окружающей среды они никогда не бывают абсолютно чистыми. На поверхностях адсорбируются молекулы кислорода и других газов, многие металлы вступают во взаимодействие с газами окружающей среды (кислородом, парами воды, сернистыми газами).

Контакт между двумя металлами схемотехнически показан на рис. 6.7, где 1, 4 ‑ металлические тела, имеющие шероховатость поверхности; 2 ‑ точки соприкосновения металлических поверхностей через тонкие поверхностные пленки, в которых реализуются другие виды проводимости; 3 ‑ пленки на их поверхности; 5 ‑ точки прямого соприкосновения металлов, в которых удалены пленки, но присутствует одноатомный слой адсорбированных газов ‑ в этих точках обеспечивается металлическая проводность; 6 ‑ разрушенные пленки.

Процессы в контакте между двумя металлами усложняются в результате процессов прохождения токов через тонкие пленки и соединения металлов в локальных точках вследствие тепловых процессов, связанных с местными перегревами; плавления металлов в точках, где нагрев достигает температуры плавления; процессов образования дуги и пробоя; механических процессов деформации выступов на поверхности контакт-деталей; изменения механических свойств поверхностей металла из-за наклепа и разрушений; химических процессов, связанных с взаимодействием металлов с кислородом, парами воды и сернистыми соединениями. В связи с изложенным в протекании тока через контакт участвуют многие виды проводимостей (не только металлической), которые будут рассмотрены ниже.

Все эти процессы определяют основные параметры контактных коммутационных устройств и соединителей, в том числе закономерности изменения их свойств при длительном функционировании и надежность. При конструировании контактных устройств необходимо учитывать эти сложные процессы, иначе контактное устройство не сможет обладать требуемыми параметрами, окажется нестабильным и малонадежным.