Опір електричних контактів

Опір електричного контакту може бути розрахований як сума опорів стягування  і сторонніх, зумовлених плівкою

Опір стягування обумовлений тим, що при стискуванні двох провідників, звернених один до одного плоскими поверхнями, торкання відбувається не всією площиною, а тільки окремими ділянками, що розташовані на площині відповідно до мікрогеометрії поверхні. При цьому картина протікання струму різко змінюється, тому що струм має пройти не через весь переріз, а лише через його частину. Опір струму зростає. Опір плівок може змінюватися в процесі експлуатації в дуже широких межах.

Опір обох провідників, які знаходяться в контакті, тобто опір стягування в ідеалізованому контакті, можна подати у вигляді

де ρ – питомий електричний опір середовища, в якому розглядається розтікання струму; а – радіус площадки контактування.

Для гладких поверхонь куля – площина:

де r – радіус кулі, мм; Р – сила стиску, Н; Е – модуль пружності, Н/мм².

При стиску двох однакових кульових поверхонь

Якщо сила стиску розподілена на n однакових круглих площадок, то радіус однієї площадки дорівнює

Виникнення плівок на поверхні контактів залежить від матеріалу

контактів, їх температури, середовища, в якому знаходяться контакти.

Найбільш розповсюдженою причиною утворення плівок на контактних поверхнях є окисні процеси в повітрі. Боротьба з оксидними плівками успішно ведеться конструктивними методами. Конструкцію контактів часто виконуютьтаким чином, щоби при їхньому замиканні й розмиканні вони руйнували плівку і тим самим знижували перехідний опір у контакті в замкнутому стані (наприклад, лінійний контакт).

У твердих з’єднувальних контактах захист від утворення оксидних плівок здійснюється змазуванням контактних поверхонь спеціальними змащеннями перед зборкою і фарбуванням контактного з'єднання теплостійкими фарбами після зборки.

Перехідний опір контакту

У зоні переходу струму з однієї деталі в іншу має місце відносно великий електричний опір, називаний перехідним опором контакту.

Перехідний опір контакту R_пер визначають опором звужених ділянок, якими проходить струм до площадок стиску, і опором вузьких металевих перешийків, що виникають унаслідок фрітінгу.

Із уточненнями (на підставі дослідних даних) значення перехідного опору встановлюють виразом

де ε – деяка величина, що залежить від матеріалу і форми контакту, способу обробки контакту і стану контактної поверхні; Р – сила, що стискує контакти; n – показник ступеня, що характеризує число точок дотику.

Зі збільшенням числа точок дотику перехідний опір електричного контакту зменшується. В останньому виразі показник ступеня приймають: для одноточкового контакту n = 0,5; для багатоточкових n = 0,7÷1 (для лінійного контакту n = 0,7÷0,8; для поверхневого n = 1). Значення величини ε залежить від стану поверхні контактів, характеру їхньої обробки й особливо – від ступеня окислювання. Для свіжих, неокислених і нормально оброблених одноточкових контактів (обробка на верстаті, остаточна обробка шліфувальним напилком і змащення вазеліном) можна приймати наступні значення ε Ом/Н^0,5, що подані в таблиці 1.

Табл.1.

Мідь	10-3	Алюміній	1,6∙10-3
Срібло	0,5∙10-3	Латунь	6,7∙10-3
Олово	5∙10-3	Сталь	76∙10-3

 

Залежність перехідного опору від контактного натискання подана на рис.28.

Рис.28. Залежність перехідного опору

від сили натискання(а) і температури (б)

Крива 1 відповідає процесу зростання контактного натискання, крива 2 – зниженню натискання. Різний хід кривих обумовлений наявністю залишкових деформацій окремих горбків, по яким відбу-валося зіткнення самого контакту при кожному замиканні може бути різним і відрізнятися в досить великих межах: у великих – при малих натисканнях і в менших – при великих натисканнях (більше 100 Н). Пояснюється це тим, що число і розмір площадок контактування при кожному замиканні можуть бути різними.

Значення перехідного опору залежно від натискання практично виражається не якоюсь кривою, а сферою, обмеженою двома кривими.

Залежність перехідного опору від температури. Перехідним опором контакту є опір металу провідника, тому він має тією ж мірою залежати від температури. Однак зі збільшенням температури змінюється структура горбків і площадок зіткнення за рахунок зміни питомого опору зминанню Θ. Тому температурний коефіцієнт тут буде меншим. Для міді . Таким чином,

де: Θ – температура контакту; R_пер.г – перехідний опір гарячій; R_пер.х – перехідний опір холодний; α – температурний коефіцієнт.

Із зростанням температури перехідний опір спочатку росте (ділянка 1 кривої на рис.28б). Потім при деякій температурі (для міді і срібла при 200÷300 ^оС) відбувається різке зниження механічних властивостей матеріалу.

При тому ж натисканні збільшується площадка контактування, перехідний опір (ділянка 2) різко падає. Надалі (ділянка 3) він знову зростає лінійно із зростанням температури, і при температурі плавлення матеріалу контакти зварюються, перехідний опір різко падає (ділянка 4).

Шліфування поверхонь не зменшує, а навпаки, збільшує пере-хідний опір у порівнянні з обробкою напилком. При шліфуванні гор-бки на поверхні стають більш пологими і їх зминання утруднюється.

Перехідний опір дуже чутливий до окислювання поверхні через те, що окисиди багатьох металів (зокрема міді) є поганими провідниками. У мідних відкритих контактах унаслідок їхнього окис-лювання з часом перехідний опір може зрости в тисячі разів.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: