Perfekts elektriskais kontakts, materiāla īpašību, spiediena un izmēru ietekme uz kontakta pretestību

Fiksētos kontaktus vairumā gadījumu veido mehāniski savienojot vadus, un savienojumu var veikt vai nu tieši savienojot vadus (piemēram, kopnes elektriskajās apakšstacijās), vai arī ar starpierīcēm - spailēm un spailēm.

Tiek saukti mehāniski izveidoti kontakti pievilkšanaun tos var salikt vai izjaukt, netraucējot to atsevišķās daļas. Papildus iespīlēšanas kontaktiem ir fiksēti kontakti, kas iegūti, pielodējot vai metinot savienotos vadus. Mēs saucam šādus kontaktus viss metāls, jo tiem nav fiziskas robežas, kas norobežo abus vadus.

Darbības kontaktu uzticamība, pretestības stabilitāte, pārkaršanas un citu traucējumu neesamība nosaka visas iekārtas vai līnijas, kurā ir kontakti, normālu darbību.

Tā sauktajam ideālajam kontaktam ir jāatbilst divām galvenajām prasībām:

• kontakta pretestībai jābūt vienādai vai zemākai par vadītāja pretestību tāda paša garuma posmā;
• kontakta sildīšanai ar nominālo strāvu jābūt vienādai vai zemākai par atbilstošā šķērsgriezuma stieples sildīšanu.

1913. gadā Heriss izstrādāja četrus likumus, kas regulē elektriskos kontaktus (Harris F., Resistance of Electrical Contacts):

1. Ja visi pārējie nosacījumi ir vienādi, sprieguma kritums kontaktā palielinās tieši proporcionāli strāvai. Citiem vārdiem sakot, kontakts starp diviem materiāliem darbojas kā pretestība.

2. Ja virsmu stāvoklim kontaktā nav nekādas ietekmes, sprieguma kritums pāri kontaktam mainās apgriezti spiedienam.

3. Dažādu materiālu saskares pretestība ir atkarīga no to īpatnējās pretestības. Zemas pretestības materiāliem ir arī zema kontakta pretestība.

4. Kontaktu pretestība nav atkarīga no to laukuma lieluma, bet ir atkarīga tikai no kopējā spiediena kontaktā.

Saskares virsmas lielumu nosaka šādi faktori: kontaktu siltuma pārneses apstākļi un izturība pret koroziju, jo kontaktu ar mazu virsmu korozīvo vielu iekļūšana no atmosfēras var sabojāt vieglāk nekā saskare ar lielu saskares virsma.

Tāpēc, projektējot saspiešanas kontaktus, ir jāzina spiediena, strāvas blīvuma un kontaktvirsmas izmēra normas, kas nodrošina atbilstību ideāla kontakta prasībām un kuras var būt dažādas atkarībā no materiāla, virsmas apstrādes un kontakta. dizains.

Kontakta pretestību ietekmē šādas materiāla īpašības:

1.Materiāla īpatnējā elektriskā pretestība.

Jo lielāka ir kontakta pretestība, jo lielāka ir kontakta materiāla īpatnējā pretestība.

2. Materiāla cietība vai spiedes izturība. Mīkstāks materiāls vieglāk deformējas un ātrāk izveido saskares punktus, tādējādi nodrošinot mazāku elektrisko pretestību pie zemāka spiediena. Šajā ziņā ir lietderīgi cietos metālus pārklāt ar mīkstākiem: varam un misiņam - alvu, bet dzelzs - alvu vai kadmiju.

3. Termiskās izplešanās koeficienti Jāņem vērā arī tas, ka to atšķirību dēļ starp kontaktu materiālu un, piemēram, skrūvēm, var rasties palielināti spriegumi, izraisot kontakta vājākās daļas plastisko deformāciju un tās iznīcināšanu līdz ar temperatūras pazemināšanos. .

Kontaktu pretestības lielumu nosaka punktveida kontaktu skaits un izmērs, un tas ir atkarīgs (dažādā mērā) no kontaktu materiāla, kontakta spiediena, saskares virsmu apstrādes un saskares virsmu izmēra.

Plkst īssavienojumi temperatūra kontaktos var paaugstināties tik ļoti, ka skrūvju un kontakta materiāla nevienmērīgā termiskās izplešanās koeficienta dēļ var rasties spriegumi virs materiāla elastības robežas.

Tas izraisīs atslābumu un kontakta hermētiskuma zudumu. Tāpēc, veicot aprēķinus, ir jāpārbauda papildu mehāniskie spriegumi kontaktā, ko izraisa īssavienojuma strāvas.

Varš sāk oksidēties gaisā istabas temperatūrā (20-30 °).Iegūtā oksīda plēve tās mazā biezuma dēļ nav īpašs šķērslis kontakta veidošanai, jo tā tiek iznīcināta, kad kontakti tiek saspiesti.

Piemēram, kontakti, kas mēnesi pirms montāžas ir pakļauti gaisa iedarbībai, uzrāda tikai par 10% lielāku pretestību nekā tikko izgatavoti kontakti. Spēcīga vara oksidēšana sākas temperatūrā virs 70 °. Kontakti, kas tika turēti apmēram 1 stundu 100 ° leņķī, palielināja savu pretestību 50 reizes.

Temperatūras paaugstināšanās būtiski paātrina kontaktu oksidēšanos un koroziju, jo tiek paātrināta gāzu difūzija kontaktā un palielinās korozīvo vielu reaktivitāte. Sildīšanas un dzesēšanas maiņa veicina saskarē esošo gāzu iekļūšanu.

Konstatēts arī, ka kontaktus ilgstoši karsējot ar strāvu, tiek novērota cikliska to temperatūras un pretestības maiņa, kas izskaidrojama ar secīgiem procesiem:

• vara oksidēšanās līdz CuO un pretestības un temperatūras paaugstināšanās;
• ar gaisa trūkumu pāreja no CuO uz Cu2O un pretestības un temperatūras pazemināšanās (Cu2O vada labāk nekā CuO);
• palielināta gaisa piekļuve, jauna CuO veidošanās, pretestības un temperatūras paaugstināšanās utt.

Sakarā ar pakāpenisku oksīda slāņa sabiezēšanu, galu galā tiek novērota saskares pretestības palielināšanās.

Sēra dioksīda, sērūdeņraža, amonjaka, hlora un skābes tvaiku klātbūtne atmosfērā daudz spēcīgāk ietekmē saskari ar varu.

Gaisā alumīnijs ātri pārklājas ar plānu, ļoti izturīgu oksīda plēvi. Alumīnija kontaktu izmantošana, nenoņemot oksīda plēvi, nodrošina augstu saskares pretestību.

Plēves noņemšana parastā temperatūrā ir iespējama tikai mehāniski, un kontaktvirsmas tīrīšana jāveic zem vazelīna slāņa, lai gaiss nenokļūtu uz tīrītās virsmas. Šādi apstrādāti alumīnija kontakti nodrošina zemu kontakta pretestību.

Lai uzlabotu kontaktu un aizsargātu pret koroziju, saskares virsmas parasti tīra ar vazelīnu alumīnijam un alvu vara.

Projektējot skavas alumīnija vadu savienošanai, jāņem vērā alumīnija īpašība laika gaitā "sarukt", kā rezultātā kontakts vājinās. Ņemot vērā šo alumīnija vadu īpašību, ir iespējams izmantot īpašus spailes ar atsperi, kuras dēļ savienojumā visu laiku tiek uzturēts nepieciešamais kontaktspiediens.

Kontakta spiediens ir vissvarīgākais faktors, kas ietekmē kontakta pretestību. Praksē saskares pretestība galvenokārt ir atkarīga no kontakta spiediena un daudz mazākā mērā no saskares virsmas apstrādes vai izmēra.

Kontakta spiediena palielināšanās izraisa:

• kontakta pretestības samazināšana:
• zaudējumu samazināšana;
• cieša kontaktu virsmu savienošana, kas samazina kontaktu oksidēšanos un tādējādi padara savienojumu stabilāku.

Praksē parasti tiek izmantots normalizētais kontaktspiediens, kur tiek panākta kontakta pretestības stabilitāte. Šādas optimālās kontaktspiediena vērtības dažādiem metāliem un dažādiem saskares virsmu stāvokļiem ir atšķirīgas.

Svarīga loma ir kontakta blīvumam pa visu virsmu, kuram ir jāsaglabā specifiskās spiediena normas neatkarīgi no saskares virsmas izmēra.

Saskares virsmu apstrādei ir jānodrošina svešu plēvju noņemšana un maksimāli punktveida kontakti, kad virsmas saskaras.

Pārklājot kontaktvirsmas ar mīkstāku metālu, piemēram, vara vai dzelzs kontaktus, ir vieglāk panākt labu kontaktu pie zemāka spiediena.

Alumīnija kontaktiem vislabākā apstrāde ir saskares virsmas slīpēšana ar smilšpapīru zem vazelīna. Vazelīns ir nepieciešams, jo alumīnijs gaisā ļoti ātri pārklājas ar oksīda plēvi, un vazelīns neļauj gaisam sasniegt aizsargāto saskares virsmu.

Vairāki autori uzskata, ka kontakta pretestība ir atkarīga tikai no kopējā spiediena kontaktā un nav atkarīga no saskares virsmas izmēra.

To var iedomāties, ja, piemēram, samazinoties saskares virsmai, kontakta pretestības pieaugumu kontaktpunktu skaita samazināšanās dēļ kompensē pretestības samazināšanās to saplacināšanās dēļ īpatnējās kontakta spiediens.

Šāda savstarpēja divu pretēji virzītu procesu kompensācija var notikt tikai izņēmuma gadījumos. Daudzi eksperimenti liecina, ka, samazinoties kontakta garumam un pie nemainīga kopējā spiediena, kontakta pretestība palielinās.

Ar uz pusi samazinātu kontakta garumu pretestības stabilitāte tiek sasniegta pie lielāka spiediena.

Kontaktu sildīšanas samazināšanos pie noteikta strāvas blīvuma veicina šādas kontakta materiāla īpašības: zema elektriskā pretestība, augsta siltumietilpība un siltumvadītspēja, kā arī augsta spēja izstarot siltumu uz kontaktu ārējās virsmas.

No dažādiem metāliem izgatavotu kontaktu korozija ir daudz intensīvāka nekā no tiem pašiem metāliem, šajā gadījumā veidojas elektroķīmisks makropāris (metāls A — mitrā plēve — metāls B), kas ir galvaniskais elements. Šeit, tāpat kā mikrokorozijas gadījumā, tiks iznīcināts viens no elektrodiem, proti, kontakta daļa, kas sastāv no mazāk cēlmetāla (anoda).

Praksē var būt gadījumi, kad tiek savienoti vadi, kas sastāv no dažādiem metāliem, piemēram, vara ar alumīniju. Šāds kontakts bez īpašas aizsardzības var korodēt mazāk dārgmetālu, t.i., alumīniju. Faktiski alumīnijs, kas nonāk saskarē ar varu, ir ļoti kodīgs, tāpēc tieša savienošana saskarē starp varu un alumīniju nav atļauta.