37. Изменение переходного сопротивления контактов в процессе эксплуатации
Токоведущие части электроустановок выполняются из медных или алюминиевых изолированных и неизолированных проводов, шин, кабелей. Для образования отдельных цепей в соответствии со схемой электрических соединений установки токоведущие части соединятся между собой и с выводами электрооборудования. Соединение токоведущих частей осуществляется электрически и механически специальными конструктивными устройствами - контактными соединениями (контактами). Поверхности проводников, предназначенные для соединения, называются контактными поверхностями. В месте их соприкосновения образуется электрический контакт, через который ток протекает из одной токоведущей части в другую.
Переходное сопротивление контакта (Rк) состоит из двух частей - сопротивления адгезионных пленок пограничного слоя (Rпл) и сопротивления сужения тока (RC).
Сопротивление RС составляет основную часть сопротивления контакта. С увеличением силы сжатия контактов оно уменьшается. Аналитическое определение Rк возможно только для точечного контакта. Для других типов контактов переходное сопротивление можно определить по выражению:
где F – сила сжатия в Н;
C – коэффициент, зависящий от свойств материала контактов и состояния их поверхностей в Ом·Н-M
m – показатель степени, зависящий от конструктивных особенностей контактного соединения (0.5-1).
Как видно на рисунке 1 с увеличением контактного нажатия переходное сопротивление снижается. Это объясняется тем, что с увеличением давления увеличивается действительная площадь их соприкосновения вследствие деформации отдельных выступов. При уменьшении силы сжатия переходное сопротивление меняется меньше (кривая 2). Это обуславливается наличием остаточной деформации на контактирующих поверхностях.
Определенное влияние на переходное сопротивление оказывает степень обработки контактирующих поверхностей (рисунок 2:1-наждачная бумага;2-напильник;3-наждачная бумага с вазелином).
При прохождении тока через контакт он нагревается, и его сопротивление возрастает. Наибольшую температуру будут иметь контактные поверхности и точки. По мере удаления от них - температура снижается. В результате сопротивление контакта, определяемое по падению напряжения на контакте, будет меньше, чем в случае, когда температура во всей области контакта была бы одинаковой и равной температуре точек перехода тока (рисунок 3).
С увеличением температуры нагрева переходное сопротивление возрастает вследствие повышения удельного электрического сопротивления материала контактов (участок а-б). Одновременно увеличивается суммарная поверхность, так как облегчается деформация микронеровностей вследствие снижения механической прочности материала. На участке 200-300 °С это происходит скачком. Затем наступает некоторое увеличение сопротивления, вплоть до точки плавления контактного материала (точка г). После этой точки на площадке контактирования образуется расплавленная ванна жидкого металла. В пределах температур до 200°С переходное сопротивление кон-такта можно рассчитать по выражению:
где RК1, RK2 - переходное сопротивление контакта при температуре V1 и V2 соответственно;
α - температурный коэффициент сопротивления материала контактов.
Увеличение температуры контактов усиливает процесс окисления контактных поверхностей. По мере увеличения толщины слоя окиси переходное сопротивление контакта увеличивается, что приводит к еще большему повышению температуры. На рисунке 4 показана зависимость переходного сопротивления контактов из меди и алюминия, работающих в воздухе.
