double arrow

Переходное сопротивление контакта

Как ни тщательно обработаны поверхности соприкосно­вения контактов, электрический ток проходит между ними только в отдельных точках, в которых эти поверхности касаются, так как получить абсолютно гладкую поверхность практически невозможно. Примерная картина соприкосновения контактов показана на рис.

Рис1. Соприкосновение поверхностей контактов

Благодаря нажатию Р одного контакта на другой вершины выступов деформи­руются и образуются площадки действительного касания контактов. Радиус а при пластической деформации можно найти с помощью формулы π a² = P конт/ σ

где РКОНТ — сила контактного нажатия, Н; σ — временное сопротивление на смятие материала контактов, Н/м2.

В результате стягивания линий тока к площадке каса­ния их длина увеличивается, а сечение проводника, через которое фактически прохо­дит ток, уменьшается, что вызывает увеличение сопротивления.

В зоне перехода тока из одного тела в другое имеет место относительно большое электрическое сопротивление, называемое переходным сопротивлением контакта.

Значение переходного сопротивления определяется выражением

Rпер=ε/pn

ε- некоторая величина зависящая от материала и формы контакта, способа обработки и состояния контактной поверхности.

p- сила сжимающая контакты

n- показатель степени, характеризующий число точек соприкосновения.

С увеличением числа точек соприкосновения, переходное сопротивление контакта уменьшается.

Показатель степени n принимают для одноточечного контакта 0.5 для линейного 0.7; 0.8; для поверхностного 1.

Сопротивление в области площади касания, обусловленное явлениями стягивания линий тока, называется переходным сопро­тивлением стягивания контакта

R ст = ρ / 2а= К/рm

где ρ – удельное сопротивление материала; м=0,7…1 (для линейных: 0,7…0,8; для плоскостного=1); К-постоянная, завис. От материала и конструкции контакта; р-сила контактного нажатия

С ростом контактного нажатия переходное сопротивление уменьшается (кривая 1, рис 3)

Следует отметить, что при уменьшении нажатия (кри­вая 2} зависимость R ст

(P конт) идет ниже из-за наличия остаточных деформаций контактирующих выступов. При многократном замыкании и размыкании контактов кривые 1 и 2 не повторяют друг друга, так как в каждом случае касание происходит в различных точках. Вместо кривых 1 и 2 получается ограниченная ими область.

Одноточечный контакт при­меняется в основном только при малых токах (до 20 А).

При больших токах (100 А и более) применяется многото­чечный контакт. В многоточеч­ном контакте ток проходит че­рез несколько контактных пе­реходов, соединенных парал­лельно. Поэтому его переход­ное сопротивление при неиз­менном нажатии меньше, чем у одноточечного контакта. Од­нако нажатие в каждой кон­тактной площадке уменьшается. С увеличением номинального тока надо увеличивать внешнюю поверхность контакта, т. к. с увеличением тока растут потери и для их рассеяния требуется большая поверхность.

УСТНО: Сопротивление R ст зависит и от обработки поверхности. При шлифовке поверхность выступов более пологая с большей площадью. Смятие таких выступов возможно только при больших силах нажатия. Поэтому сопротивление шлифованных контактов выше, чем контактов с более грубой обработкой. Шлифовка поверхностей не уменьшает, а наоборот, увеличивает переходное сопротивление по сравнению с обработкой напильником. При шлифовке бугорки на поверхности становятся более пологими и смятие их затруднено.

Переходное сопротивление контактов обусловлено не только явлением стягивания линий тока. Контактирующие поверхности покрыты адсорбированными молекулами газа, в котором располагались контакты до их замыкания. Очень часто молекулы газа вступают в химическую реакцию с материалом контактов, в результате чего на их поверхности могут возникнуть плёнки с высоким удельным сопротивлением (до 10 4). Таким образом, результирующее переходное сопротивление контактов R конт может быть представлено как сумма сопротивления Rст и сопротивления пленок Rпл:

Rконт = Rст + Rпл

При радиусе площадки а а≥10–3 см влиянием пленок можно пренебречь. При а=10~4 см сопротивление пленок в 10 раз может превышать сопротивление Rст. Поэтому пленки особенно опасны для контактов на малые токи. Процесс образования пленки начинается сразу после соприкосновения зачищенной поверхности контактов с окружающим их воздухом. Переходное сопротивление при этом может возрасти в десятки тысяч раз. В связи с этим контакты на малые токи (малые нажатия ) изготовляются из благородных металлов, не поддающихся окислению (золото, платина...)

В сильноточных контактах пленка разрушается либо благодаря большим нажатиям, либо за счет проскальзывания одного контакта относительно другого.

В процессе работы переходное сопротивление контактов не остаётся постоянным. Под воздействием кислорода, других агрессивных газов, повышенной температуры интенсивность образования пленки растет. При этом переходное сопротивление контакта, падение напряжения на нем и его температура возрастают. При определенных значениях напряжений и температуры происходит электрический пробой плёнки, после чего сопротивление контакта падает. Это явление называется фриттингом.

Для защиты контактов от воздействия окружаю среды они могут быть размещены в герметичном баллоне с инертным газом. Эти контакты получили название герконов.

При прохождении тока через область стягивания линий контакт нагревается. Наибольшую температуру имеет площадка касания. Если температура продолжает расти, то площадка касания может размягчится или даже расплавится. Температура контакта не должна достигать температуры размягчения материала.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: