Что такое переходное контактное сопротивление и как с ним бороться

16.08.2024 Olga 0 Comments

Из предыдущих статей, опубликованных на сайте электротехнической информации, видно, что пока речь идет о способах подключения, сразу же возникают споры о том, какой метод подключения лучше и надежнее. Наиболее качественным контактным соединением всегда является то, которое обеспечивает наименьшее значение переходного контактного сопротивления в течение максимально длительного времени.

Контактные соединения присутствуют в большом количестве во всех схемах и оборудовании и являются очень важными компонентами. Поскольку безаварийная работа электрооборудования и электропроводки во многом зависит от состояния электрических контактов, в этой статье мы рассмотрим, что это такое — «переходное контактное сопротивление» и от каких факторов зависит его значение. В данном случае мы будем опираться на теорию электротехники, так как именно в этой дисциплине проблема электрического контакта изучается наиболее полно и подробно.

Электрический контакт (в абстрактном смысле). Что произойдет, если два проводника соприкоснутся.

так. Контактное соединение — это конструктивное устройство, в котором электрическое и механическое соединение осуществляется между двумя или более отдельными проводниками, содержащимися в электрической цепи. В месте соприкосновения проводников образуется электрический контакт — проводящее соединение, по которому электричество перетекает от одного компонента к другому.

Простое перекрытие контактных поверхностей соединяемых проводников не обеспечивает хорошего контакта, поскольку реальный контакт происходит не по всей поверхности, а только в нескольких точках. Причина этого в том, что поверхность контактного элемента неровная и даже если ее очень тщательно отшлифовать, на поверхности останутся мельчайшие неровности и впадины.

В книгах по электротехнике можно найти подтверждение этому на фотографиях, сделанных с помощью микроскопа. Реальная площадь основания спор во много раз меньше общей площади контакта.

Благодаря небольшой площади контакта контакт создает значительное сопротивление прохождению тока. Сопротивление при протекании тока от одной контактной поверхности к другой называется переходным контактным сопротивлением. Контактное сопротивление всегда больше, чем у сплошного проводника того же размера и формы.

Переходное контактное сопротивление — это резкое увеличение активного сопротивления при переходе тока от одного компонента к другому.

Его значение определяется по следующей формуле, которая была определена экспериментально по результатам многочисленных исследований :

Rп = ε/(0,102 Ф м),

Где ε — коэффициент, зависящий от свойств материала контакта, а также способа обработки и чистоты контактной поверхности (ε зависит от физических свойств материала контакта, удельного сопротивления, механической прочности, контактной способности, окисления материалов, теплопроводность), F – Контактное давление, Н, м – Коэффициент, зависящий от количества точек контакта на контактной поверхности. Коэффициент варьируется от 0,5 до 1. Для плоского контакта m = 1.

Из этого уравнения также видно, что контактное сопротивление не зависит от размера контактной поверхности и контакт в основном определяется давлением (контактным давлением).

Читайте также статью: Как выбрать тарелки на кухню

Контактное давление — это сила, действующая одной контактной поверхностью на другую контактную поверхность. При нажатии количество контактов в Контактах будет быстро увеличиваться. Даже при малых давлениях в месте контакта происходит пластическая деформация, вершины выступов сминаются, а по мере увеличения давления в контакт вступают все новые и новые точки. Поэтому при создании контактных соединений применяют различные способы сжатия и затягивания проводников:

— Механические соединения с помощью болтов (для этого используются различные клеммные колодки)

— контакт посредством упругого давления пружины (клеммный блок с плоским пружинным зажимом, например, WAGO),

Если соприкасаются два проводника, то количество площадок и общая площадь контакта будут зависеть от величины давления и прочности материала контакта (его способности временно сопротивляться смятию).

Чем больше прижимная сила, тем меньше переходное сопротивление контакта, поскольку от него зависит фактическая площадь контакта. Однако рекомендуется увеличивать контактное давление только до определенного значения, поскольку при меньших значениях давления контактное сопротивление быстро уменьшается, а при больших значениях контактное сопротивление остается практически постоянным.

Поэтому давление должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить низкое сопротивление контакта, но не должно вызывать пластическую деформацию металла контакта, приводящую к повреждению контакта.

Свойства контактных соединений со временем могут меняться. Только новые контакты, с которыми аккуратно обращались и очищали под достаточным давлением, будут иметь минимально возможное переходное сопротивление контактов.

В процессе эксплуатации контактное сопротивление контактов увеличивается под воздействием различных внешних и внутренних факторов. Контактные соединения могут серьезно ухудшиться, а иногда и стать источником несчастных случаев.

Видео: ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КОНТАКТА.

Переходное контактное сопротивление в значительной степени зависит от температуры. При протекании тока контакты нагреваются, а повышение температуры приводит к увеличению сопротивления контактов. Однако контактное сопротивление увеличивается медленнее, чем удельное сопротивление контактного материала, поскольку при нагреве снижается твердость материала и его временное сопротивление раздавливанию, что, как известно, снижает контактное сопротивление.

Нагретый контакт становится особенно важным из-за его влияния на процесс окисления контактной поверхности. Окисление может вызвать резкое увеличение контактного сопротивления. При этом чем выше температура контакта, тем сильнее окисление контактной поверхности.

при обычной температуре в жилом помещении (около 20°С) медь окисляется на воздухе. Образующаяся оксидная пленка имеет низкую прочность и легко повреждается при сжатии. Окисление меди начинается особенно интенсивно при температуре выше 70 о С.

алюминиевые контакты окисляются на воздухе легче, чем медные. Они быстро раздираются очень прочной и огнестойкой пленкой оксида алюминия, имеющей довольно высокое сопротивление – около 10 12 Ом х см.

Отсюда можно сделать вывод, что нормального контакта со стабильным переходным контактным сопротивлением в этом случае добиться сложно, и контактное сопротивление в процессе эксплуатации не увеличится. Именно поэтому использовать алюминий в электропроводке и неудобно, и опасно, а большинство проблем с электропроводкой, описанных в книгах и Интернете, возникают именно при использовании проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.

Поэтому состояние контактной поверхности оказывает решающее влияние на увеличение контактного сопротивления. Для получения стабильности и долговечности контактного соединения контактные поверхности должны быть качественно очищены и обработаны, а в контакте должно быть создано оптимальное давление. Показателями хорошего качества контактов являются переходное сопротивление контактов и температура нагрева.

Фактически стабильно низкое переходное сопротивление контактов может быть достигнуто при использовании любого известного способа соединения проводов (различные типы клемм, пайка проводов, пайка, обжимка). При этом важно также правильно соединять провода, соблюдая технологию использования материалов и инструментов, необходимых для каждого способа соединения и разветвления проводов.