Q = I 2 rпт ,

где rпт – переходное туннельное сопротивление

х → 0 ; Е = Ux

Происходит нагревание положительного электрода.

Последние три эффекта проявляются в слаботочных цепях, а в цепях больших токов основную роль играют джоулевы потери.

Модели контактирования:

1. Сферическая модель – два полупространства контактируют в сферической точке

r i È

È

-È +È r=0

2à0

r

Признак сверхпроводящего элемента:

ρ = 0

2. Эллиптическая модель

эквипотенциальные поверхности (эллипсы)

Сферическая модель даёт более точные результатов для режимов нормальной работы аппаратов (реле управления, контакторы, пускатели), а эллиптическая модель применима для аппаратов аварийного режима работы.

§4. Основные закономерности переходного контактного сопротивления. rк = rс + rп

Сопротивление плёнкообразования rп носит случайный характер. Для свежезачищенных контактов сопротивлением плёнкообразования пренебрегают.

rк ≈ rс

a) сферическая модель

rÈ

R dR

2à0

116

b) эллиптическая модель

Последовательность действий та же, но переходят на эллиптическую систему координат.

rкэл = 2ρa0

rкn = rnк

Fк = S0σсм

Если точек контактирования несколько:

Fnк = πa02σсм = πa02ζ HB ,

где ζ – коэффициент шероховатости; НВ – твёрдость по Бринеллю

Для определения радиуса контактной площадки а0 необходимо знать величину силы контактного нажатия Fк:

Для сферической модели величина σсм определяет величину деформации. Для эллиптической модели:

rк = ρ = В1

2nа0 Fкm

Если сопротивление плёнкообразования не равно нулю:

где К1, m – справочные величины, определённые опытным путём

Основные факторы, влияющие на величину переходного сопротивления:

1)шероховатость поверхности контакта, учитываемая для слаботочных контактов при малых значениях контактного нажатия

С ростом шероховатости переходное сопротивление снижается до определённого уровня, когда дальнейшего снижения не происходит.

Для сильноточных контактов шероховатостью пренебрегают. 2) величина контактного нажатия Fк

В коммутирующих контактах должен быть автономный источник контактного нажатия (специальная контактная пружина).

117

rê

влияние остаточной деформации

Fê

Явление деформации используется для стабилизации значения переходного сопротивления.

3)применение жидкометаллических контактов, в которых величина переходного сопротивления зависит от характера смачиваемости

Медь и серебро – слабосмачиваемые материалы.

Для жидкометаллических контактов переходное сопротивление не зависит от величины контактного нажатия и является стабильной величиной.

В жидкометаллических контактах отсутствуют силы сужения, следовательно, электродинамическая стойкость не рассматривается.

4) температура Удельное электрическое сопротивление в зоне контакта:

ρ= ρ0 1 + 2 αϑ

3

Вышеприведённая зависимость имеет значение для оценки силы нажатия. Напряжение на контактах, при котором происходит размягчение материала контакта:

uкразм ≈ 0,1В

Напряжение на контактах, при котором происходит расплавление материала контакта:

uкпл ≈ 0,4В

Рабочее напряжение на контактах:

U к = (0,2 ÷0,3)uкразм при Iном < 5А

5) влияние среды

Вусловиях взрывоопасной среды контакты герметизируются.

Вмасляных выключателях в качестве среды рассматривается трансформаторное масло.

Вэлегазе происходит повышенное разрушение точек контактирования и при горении электрической дуги образование фторидов, что приводит к росту переходного сопротивления.

Ввакууме применяются контактные соединения с повышенным значением внутреннего сопротивления и переходное сопротивление достаточно велико.

§5. Нагрев контактов. Температура контактных площадок.

термопара

зона контактирования

118

С помощью термопары измеряется температура контакта qк или перегрев τк.

Важно знать температуру в площадках контактирования, куда трудно поместить термопару. Эта температура является оценочной величиной.

Перегрев площадки контактирования:

τп =τп −τк =ϑп −ϑк

Определение температуры контакта рассматривается при решении задачи анализа стержневого радиатора.

Dtê

tó

x

τ = mРλсSc e−mx +τ уст

m = КтS0

λSc

Pc = P2к

τк =ϑк −ϑОС = mλРSc +τ уст

Определение температуры площадки контактирования. a. Сферическая модель

При R = ∞:

119