Лекция №6

4 Электрические контакты

4.1 Основные понятия, классификация.

4.2 Переходное сопротивление контакта.

4.3 Температура площади контактирования.

4.4 Материалы контактов.

4 Электрические контакты

4.1 Основные понятия, классификация

Место перехода тока из одной токоведущей детали в другую называется электрическим контактом. (contactus – прикосновение в переводе с латинского).

Токоведущие детали называют контакт–деталями. Явление перехода тока называют контактированием.

Контакт состоит из двух контакт–деталей и в зависимости от их взаимного перемещения различают:

1 Разборные или соединительные контакты. При этом детали не перемещаются относительно друг друга, они скреплены резьбовым соединением (болт, винт)

2 Коммутирующие или разрывные контакты замыкают и размыкают электрические цепи – это контакты контакторов, рубильников, пускателей, автоматов и др.

3 Скользящие контакты осуществляют скольжение без прерывания (нарушения) контакта – это троллеи мостовых кранов, контактные провода троллейбусов и др.).

П о форме контактирования различают:

1 Точечные. Контактирование в одной площадке (точке). Это контакты слаботочных реле I < 5 А (рис. 14) и выключателей.

2 Линейные. Контактирование по линии (рис. 15), физически

имеется минимум две площадки контактирования. Применяются для коммутации токов до 80 А.

3 Поверхностные или плоскостные, контактирование по поверхности (рис. 16), физически имеется минимум три площадки контактирования. (иногда их называют многоточечными) Применяются для коммутации токов до 10 кА.

4.2 Переходное сопротивление контакта

Два проводника одинаковой длины и сечения (рис.17), но у второго имеется контакт с усилием нажатия F. Если измерить сопротивления этих проводников, то получим R2 > R1.

В зоне перехода тока из одного проводника в другой имеет место переходное сопротивление контакта, которое равно

R_П=R₂–R₁.

Переходное сопротивление состоит из двух составляющих: R_С – сопротивления, обусловленного явлением стягивания тока и R_ПЛ – сопротивлением окисных плёнок на поверхности контакта

R_П=R_С+R_ПЛ.

Физическая картина контактирования, поясняющая явление стягивания тока приведена на рис. 18, где показаны трубки тока, которые стягиваются к площадкам контактирования. Это приводит к уменьшению сечения и увеличению сопротивления.

Р азмеры одной площадки контактирования q зависят от силы F, сжимающей детали и от свойств материала, которые характеризуются его временным сопротивлением смятию σ.

(47)

С увеличением F величина q увеличивается, но до некоторого предела.

Величина переходного сопротивления находится по эмпирическим формулам, например

(48)

где F – сила контактного нажатия, k – коэффициент, зависящий от материала деталей, состояния поверхности и формы контакта, n – показатель степени, зависит от числа точек контактирования.

Величина переходного сопротивления зависит от ряда факторов:

а) от силы нажатия F, график зависимости в соответствии с (48) показан на рис. 19, где отмечено оптимальное значение силы F_ОПТ, так как при F > F_ОПТ величина переходного сопротивления практически не уменьшается.

б) от температуры, эта зависимость определяется по формуле

(49)

где R_П0 – переходное сопротивление в холодном состоянии контактов, α – температурный коэффициент сопротивления контакт–детали, τ – превышение температуры площадок контактирования.

График зависимости в соответствии с (49) показан на рис. 20, где также показана зависимость для серебряных контактов. У серебра при τ=250 ⁰С переходное сопротивление резко уменьшается, а затем снова возрастает, это свойство используется в технике при повышенных температурах.

в) от состояния контактной поверхности, шлифовка контактов увеличивает R_П по сравнению с грубой обработкой поверхности напильником. При грубой обработке силовых контактов образуется большое количество площадок контактирования.

г) от свойств материала контактов.