2.2. Опір контактів

Розглянемо докладніше один з контактуючих виступів (рис. 2.2,а). У збільшеному вигляді його форма буде приблизно такою, як показано на рис. 2.2, б.

а

Електричний (перехідний) опір не окисленого контакту такої форми буде визначатись, по-перше, наявністю сильного звуження шляху струму, по-друге, наявністю між комутуючими поверхнями шару плівки, що містить молекули газів та водяної пари, завжди присутніх у повітрі, тобто

, де – опір контакту; – опір звуження; – опір шару плівки.

Рис. 2.2

Циліндр

звуження

а

б

Опір точкового контакту. При сильному стисканні в точковому контакті товщина плівки доходить до молекулярного

рівня (20...30 Å) і вже не спричиняє значного опору. Тому для точкового контакту можна прийняти

.

Для з’ясування факторів, що впливають на опір звуження, розглянемо так званий циліндр звуження (рис. 2.2, б), який являє собою спрощену модель точкового контакту. Опір циліндра звуження буде залежати від питомого опору матеріалу контактів і об’єму циліндру звуження. Площа перерізу цього об’єму S пропорційна квадрату радіуса звуження , а висота (тобто довжина циліндра, що проводить струм) дорівнює приблизно . Тому опір циліндра звуження буде пропорційний величині . Дослідним шляхом встановлено, що

. (2.1)

Площа контактування залежить від сили стискання і твердості матеріалу контакту, яка характеризується коефіцієнтом твердості за Брінелем :

.

Виразимо з останньої формули величину і підставимо її у вириз (2.1) та отримаємо

.

У загальній формі перехідний опір контактів дорівнює

, (2.2)

де К – коефіцієнт, що залежить від властивостей матеріалу контактів ( та ) і приблизно дорівнює для свіжозачищеного контакту зі : срібла , міді , алюмінію , латуні та заліза Ом·Н^0,5; – сила стискання контактів, Н; m – показник степені, що характеризує число точок дотику і дорівнює: для точкового контакту – 0,5, для лінійного – 0,7...0,8, для площинного – 1.

Слід відзначити, що при однаковій силі стискання одного і того самого контакту перехідний опір буде змінюватися в широких межах. Це зумовлено індивідуальним, неповторним при кожному стисканні рельєфом контактної поверхні. Відхилення (розкид) значень перехідного опору зменшується при збільшенні сили стискання.

Опір окисленого контакту. Опір окислених контактів може бути в десятки тисяч разів більшим, ніж у свіжозачищених, оскільки у багатьох металів оксидна плівка погано проводить електричний струм і в таких контактах кількість контактних точок (ефективна поверхня контакту) набагато менша. Однак провідність окислених контактів може виявитись достатньою:

- при механічному руйнуванні окислів у момент стискання контактів, опір значно зменшиться при взаємному проковзуванні (самоочищенні контактів);

- при електричному пробої крізь тріщини в шарі окисла.

Останнє явище спостерігається в високовольтних апаратах, де в зоні місцевих електричних розрядів утворюються найтонші ниточки з розплавленого металу.