Что такое переходное сопротивление контактов и как его измерять?

Во многих случаях электричество требуется для электрического вращения. Каждый электромеханический переключатель имеет по меньшей мере один соединительный контакт. Вопреки ожиданиям, нередко обнаруживается, что контакты нагреваются. Причиной этого является контактное сопротивление, которое нельзя полностью исключить.

В результате контакта между трубопроводами образуются контактные точки. В месте соединения кабеля всегда существует сопротивление, превышающее значение специального сопротивления материала воздуховода. Существует несколько причин этого явления, о которых мы расскажем в этой статье. Прежде всего, давайте проинформируем вас о том, что означает термин «контактное сопротивление».

Что это такое?

Сопротивление — это сопротивление, возникающее в зоне контакта контактной поверхности при прохождении тока через точку контакта, называется переходным сопротивлением. Другими словами, это увеличение активного сопротивления, похожее на скачок, в результате протекания тока через точку контакта. В математических терминах это можно выразить как отношение падающего напряжения на контакте.

Как показывает пресса, эта величина обратно пропорциональна контактной силе, r_n = e/f, где e — коэффициент, зависящий от физических свойств материала и поверхностной обработки. Эту зависимость можно представить графически (рис. 1).

Рисунок.

Нагрев контактных поверхностей является одной из причин быстрого износа. Поэтому, если сопротивление контакта наименьшее, соединение является качественным. В идеале он должен быть равен нулю. Однако по разным причинам на практике это значение не может быть достигнуто.

Причина.

Для непрерывных проводников, тип: r = p * (l / s), где p — специальное сопротивление, l — длина и s — сечение перехода трубопровода. Решение кажется довольно простым — при конструировании электроприборов необходимо увеличить поверхность контактной подушки. К сожалению, это улучшение не решает проблему сердца. Также не учитывается тот факт, что поверхностные контактные поверхности даже не должны рассматриваться при применении метода Ома к участкам цепи с плоскими контактами. Видно, что увеличение поверхности контакта не приводит к значительному увеличению поверхности точки контакта.

Глядя в микроскоп, вы заметите аномалию при рассмотрении поверхности плоской контактной площадки (рис. 2). Контакт осуществляется только в нескольких точках зоны контакта. Даже тщательная шлифовка мало помогает. Причина этого в том, что при размыкании и замыкании контакта образуются искры (электрические дуги), которые вызывают небольшие неровности на поверхности контакта.

Рис. 2. Структура плоской контактной подушки

Обратите внимание, как увеличивается размер площади контакта под действием контактной силы (правое изображение). Это объясняет, почему зависит контактное сопротивление от линии контактного давления до переходной зоны (график этой зависимости приведен на рисунке 1).

Что зависит от перехода контактного сопротивления?

Установлено, что она в значительной степени не зависит от площади контактной поверхности. На нагрев зоны механического соединения влияют и другие явления. Например, окисление меди повышает температуру нагрева на преобразовательном конце соединительного кабеля. Аналогичная процедура происходит при соединении алюминиевых проводников.

Когда проводники окисляются, на их поверхности образуется тонкая оксидная пленка. С одной стороны, наличие пленки препятствует проникновению кислорода вглубь металла и предотвращает дальнейшую деградацию, но с другой стороны, они являются еще одной причиной повышенного переходного сопротивления.

По мере окисления меди на поверхности контактной площадки образуется устойчивая пленка. Это всегда приводит к увеличению сопротивления соединения. Этот дефект можно устранить, протерев контакты спиртом. Регулярная чистка помогает поддерживать выключатель в хорошем состоянии.

Алюминиевые контакты лучше подходят для контактного давления благодаря пластичности этого металла. Для увеличения силы сжатия используются болты, пружинные крепления и различные зажимы.

Часто медные соединительные провода спаиваются. В местах сварки переходное сопротивление минимально.

Подводя итог, можно сказать, что

1. Надежный контакт не может быть гарантирован простым прикосновением к контактной поверхности, так как соединение происходит только на некоторых участках, а не по всей поверхности.
2. Размер и форма зоны контакта мало влияют на проскакивание контактного перехода (см. иллюстрацию на рисунке 3).
3. Контактное давление оказывает значительное влияние на структуру перехода. Однако этот эффект становится заметным только при относительно низкой мощности. После определенного значения приложенной силы, вызывающей смятие, сопротивление току стабилизируется.
4. Со временем на медно-алюминиевых контактах образуется защитная пленка, и сопротивление увеличивается. Для борьбы с этим явлением используются сплавы, а поверхности покрываются серебром. Повышение температуры (выше 70°C для меди) активизирует окисление. Температура зависит от тока нагрузки.
5. Алюминий очень сильно окисляется на свежем воздухе. Пленки оксида алюминия имеют достаточно высокое удельное сопротивление.

Для достижения желаемого результата необходимо учитывать совокупное влияние всех вышеперечисленных факторов. Сопротивление контактных групп строго регламентируется правилами электромонтажа. Несоблюдение этих требований может привести к несчастным случаям.

Нормы по ПУЭ 7

В правилах указываются важные параметры, включая значения, допустимые для контактов. Измерения сопротивления постоянному току проводятся при испытании разъединителей и изоляторов. Согласно правилам ПУЭ 7, значения для разъединителей и разъединителей, предназначенных для работы при напряжении выше 110 кВ, должны соответствовать данным производителя.

Согласно правилам ПУЭ 7 для разъединителей типа RON3 с номинальным напряжением 400 — 500 кВ (номинальный ток 2000 А) переходное сопротивление не должно превышать 200 мкОм. Для LRN (110 — 220 кВ / 600 A) сопротивление контактов должно составлять 220 мкОм.

Требования к другим видам изоляции, используемым в сетях 110 — 500 кВ:

• Номинальный ток 600 А соответствует сопротивлению 175 мкОм.
• 1000 A — 120 мкОм,.
• 1500 A — 2000 A — 50 мкОм максимально допустимое сопротивление.

Измерения проводятся между точкой «контакт в» и клеммой «контакт на выходе».

Методика измерения

Уравнение ΔU/I можно использовать для расчета амперметров и вольтметров. Этот метод используется для определения переходных контактных характеристик выключателей высокого тока. Для этого подключите амперметр последовательно к контактам, а вольтметр — параллельно. Перед амперметром добавляется балластный резистор, параметры которого подбираются таким образом, чтобы рабочий ток контакта соответствовал току сопротивления контакта (с учетом требований ПУЭ).

Процесс довольно утомительный. Рекомендуется использовать миллиметровый

При выборе омметра необходимо учитывать следующие условия

1. Пределы измерения должны находиться в пределах диапазона регулирования прибора.
2. Нижний предел диапазона омметра должен начинаться с 10 мкОм.
3. Погрешность измерения не должна превышать 0,5%.

Для измерения сопротивления контактов имеются специальные измерительные приборы. В этих устройствах уже учтены вышеупомянутые требования. Один из счетчиков показан на рисунке 4. Результаты измерений отображаются непосредственно на цифровом дисплее.

Рис. 4 Счетчик METREL

При измерении необходимо учитывать загрязнение контактов и рабочую температуру устройства. Наличие посторонних предметов в зоне контакта и заниженные температуры могут исказить показания счетчика в большую сторону. Для получения наиболее реалистичных параметров следует выбирать токи и напряжения, близкие к номинальным значениям разъединителя. Также обратите внимание, что контакты имеют начальное временное сопротивление, которое уменьшается после прогрева.

Существуют специализированные измерительные приборы, которые могут быть настроены в достаточно широком диапазоне. Они обеспечивают более высокую точность измерений.