Тепловые явления при контактировании

 

При протекании тока через контактное устройство в месте контакта происходит выделение тепловой энергии и перегрев контакта по сравнению с температурой окружающей среды.

Общая температура перегрева зависит от потерь в точках контактирования и в теле контакта при прохождении по нему тока, а также от температуры окружающей среды. Для иллюстрации на рис. 6.9 показана идеализированная конструкция контактного устройства, состоящего из двух цилиндрических контактов, соприкасающихся торцами. На рисунке видны две зоны перегрева, имеющие температуры перегрева ΔТК в точках контактирования и ΔТТ в теле контакта. Температуру перегрева тела контакта ΔТТ относительно температуры окружающей среды ТОКР можно представить как сумму

ΔТ= ΔТT+ ΔT’’T,

где ΔТT и ΔТ’’T - температура перегрева тела контакта, обусловленная мощностью, выделяемой на переходном сопротивлении (I2RП), и мощностью, выделяемой на сопротивлении тела контакта при прохождении по нему тока, соответственно. Вывод формулы для определения ΔТ сложен. Поэтому, опуская его, приведем выражение, полученное Хольмом:

 

 

где - коэффициент теплопередачи с поверхности цилиндра длиной 1 см;

DK - диаметр тела контакта;

- удельное электрическое сопротивление материала контакта;

- его теплопроводность.

Расчет температуры перегрева ΔТК также вызывает много трудностей из-за сложной конфигурации поверхности контактирования. Выражение для определения ΔТК по Хольму:

.

Результирующая температура в точках контактирования

,

а в теле контакта

.

Пользуясь приведенными выше выражениями, можно рассчитать температуры ТК и ТТ. Во многих случаях, особенно для контактных устройств сложной конфигурации, ТТ и ТК определяются экспериментально.

Температуры ТК и ТТ определяются током, протекающим по контактному устройству. Эти температуры не могут превышать определенных значений, что приводит к ограничению допустимого тока. Температура ТК ограничена тем, что при ее повышении активизируется процесс образования пленок. Допустимая температура тела контакта ограничена допустимой температурой для диэлектриков, используемых в конструкции. Например, для пластмассы ТТ <80°С, для керамики ТТ <200°С. В зависимости от конструкции контактного устройства и используемых материалов максимальный ток ограничивается ТК и ТТ.