Переходное сопротивление контакта

Основные понятия, классификация

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

Электрические контакты

ЛЕКЦИЯ №6

4.1 Основные понятия, классификация.

4.2 Переходное сопротивление контакта.

4.3 Температура площади контактирования.

4.4 Материалы контактов.

 

 

 

Место перехода тока из одной токоведущей детали в другую называется электрическим контактом. (contactus – прикосновение в переводе с латинского).

Токоведущие детали называют контакт–деталями. Явление перехода тока называют контактированием.

Контакт состоит из двух контакт–деталей и в зависимости от их взаимного перемещения различают:

1 Разборные или соединительные контакты. При этом детали не перемещаются относительно друг друга, они скреплены резьбовым соединением (болт, винт)

2 Коммутирующие или разрывные контакты замыкают и размыкают электрические цепи – это контакты контакторов, рубильников, пускателей, автоматов и др.

3 Скользящие контакты осуществляют скольжение без прерывания (нарушения) контакта – это троллеи мостовых кранов, контактные провода троллейбусов и др.).

По форме контактирования различают:

1 Точечные. Контактирование в одной площадке (точке). Это контакты слаботочных реле I < 5 А (рис. 14) и выключателей.

2 Линейные. Контактирование по линии (рис. 15), физически

 

 

имеется минимум две площадки контактирования. Применяются для коммутации токов до 80 А.

3 Поверхностные или плоскостные, контактирование по поверхности (рис. 16), физически имеется минимум три площадки контактирования. (иногда их называют многоточечными) Применяются для коммутации токов до 10 кА.

 

 

 

Два проводника одинаковой длины и сечения (рис.17), но у второго имеется контакт с усилием нажатия F. Если измерить сопротивления этих проводников, то получим R2 > R1.

В зоне перехода тока из одного проводника в другой имеет место переходное сопротивление контакта, которое равно

R_П=R₂–R₁.

Переходное сопротивление состоит из двух составляющих: R_С – сопротивления, обусловленного явлением стягивания тока и R_ПЛ – сопротивлением окисных плёнок на поверхности контакта

R_П=R_С+R_ПЛ.

Физическая картина контактирования, поясняющая явление стягивания тока приведена на рис. 18, где показаны трубки тока, которые стягиваются к площадкам контактирования. Это приводит к уменьшению сечения и увеличению сопротивления.

Размеры одной площадки контактирования q зависят от силы F, сжимающей детали и от свойств материала, которые характеризуются его временным сопротивлением смятию σ.

(47)

С увеличением F величина q увеличивается, но до некоторого предела.

Величина переходного сопротивления находится по эмпирическим формулам, например

(48)

где F – сила контактного нажатия, k – коэффициент, зависящий от материала деталей, состояния поверхности и формы контакта, n – показатель степени, зависит от числа точек контактирования.

Величина переходного сопротивления зависит от ряда факторов:

 

а) от силы нажатия F, график зависимости в соответствии с (48) показан на рис. 19, где отмечено оптимальное значение силы F_ОПТ, так как при F > F_ОПТ величина переходного сопротивления практически не уменьшается.

 

б) от температуры, эта зависимость определяется по формуле

(49)

где R_П0 – переходное сопротивление в холодном состоянии контактов, α – температурный коэффициент сопротивления контакт–детали, τ – превышение температуры площадок контактирования.

График зависимости в соответствии с (49) показан на рис. 20, где также показана зависимость для серебряных контактов. У серебра при τ=250 ⁰С переходное сопротивление резко уменьшается, а затем снова возрастает, это свойство используется в технике при повышенных температурах.

 

в) от состояния контактной поверхности, шлифовка контактов увеличивает R_П по сравнению с грубой обработкой поверхности напильником. При грубой обработке силовых контактов образуется большое количество площадок контактирования.

г) от свойств материала контактов.