Perpektong elektrikal na kontak, impluwensya ng mga katangian ng materyal, presyon at mga sukat sa paglaban sa contact

Ang mga nakapirming contact ay ginagawa sa karamihan ng mga kaso sa pamamagitan ng mekanikal na koneksyon ng mga wire, at ang koneksyon ay maaaring gawin alinman sa pamamagitan ng direktang koneksyon ng mga wire (halimbawa, mga bus sa mga de-koryenteng substation) o sa pamamagitan ng mga intermediate na aparato - mga clamp at terminal.

Ang mga contact na nabuo sa mekanikal ay tinatawag paghihigpitat maaari silang tipunin o i-disassemble nang hindi nakakagambala sa kanilang mga indibidwal na bahagi. Bilang karagdagan sa mga clamping contact, may mga nakapirming contact na nakuha sa pamamagitan ng paghihinang o hinang ang mga nakakonektang wire. Tinatawagan namin ang mga naturang contact lahat ng metal, dahil wala silang pisikal na hangganan na naglilimita sa dalawang wire.

Ang pagiging maaasahan ng mga contact sa operasyon, ang katatagan ng paglaban, ang kawalan ng overheating at iba pang mga abala ay tumutukoy sa normal na operasyon ng buong pag-install o linya kung saan may mga contact.

Ang tinatawag na perpektong contact ay dapat matugunan ang dalawang pangunahing kinakailangan:

• ang paglaban sa pakikipag-ugnay ay dapat na katumbas o mas mababa kaysa sa paglaban ng konduktor sa isang seksyon ng parehong haba;
• ang contact heating na may rated current ay dapat na katumbas o mas mababa kaysa sa pagpainit ng wire ng kaukulang cross-section.

Noong 1913, bumuo si Harris ng apat na batas na namamahala sa mga electrical contact (Harris F., Resistance of Electrical Contacts):

1. Ang lahat ng iba pang mga kondisyon ay pantay, ang pagbaba ng boltahe sa contact ay tumataas sa direktang proporsyon sa kasalukuyang. Sa madaling salita, ang kontak sa pagitan ng dalawang materyales ay kumikilos bilang isang pagtutol.

2. Kung ang kondisyon ng mga ibabaw sa contact ay walang epekto, ang pagbaba ng boltahe sa contact ay nag-iiba-iba sa kabaligtaran sa presyon.

3. Ang contact resistance sa pagitan ng iba't ibang materyales ay depende sa kanilang partikular na resistensya. Ang mga materyales na mababa ang resistivity ay mayroon ding mababang resistensya sa pakikipag-ugnay.

4. Ang paglaban ng mga contact ay hindi nakasalalay sa laki ng kanilang lugar, ngunit nakasalalay lamang sa kabuuang presyon sa contact.

Ang laki ng ibabaw ng contact ay tinutukoy ng mga sumusunod na kadahilanan: ang mga kondisyon ng paglipat ng init ng mga contact at paglaban sa kaagnasan, dahil ang isang contact na may isang maliit na ibabaw ay maaaring sirain sa pamamagitan ng pagtagos ng mga kinakaing unti-unti mula sa kapaligiran nang mas madali kaysa sa isang contact na may isang malaking ibabaw ng contact.

Samakatuwid, kapag nagdidisenyo ng mga clamping contact, kinakailangang malaman ang mga pamantayan ng presyon, kasalukuyang density at laki ng ibabaw ng contact, na tinitiyak ang pagsunod sa mga kinakailangan para sa isang perpektong contact at kung saan ay maaaring naiiba depende sa materyal, paggamot sa ibabaw at contact. disenyo.

Ang paglaban sa pakikipag-ugnay ay apektado ng mga sumusunod na katangian ng materyal:

1.Tukoy na electrical resistance ng materyal.

Kung mas mataas ang contact resistance, mas mataas ang specific resistance ng contact material.

2. Ang tigas o compressive strength ng materyal. Ang mas malambot na materyal ay mas madaling mag-deform at nagtatatag ng mga contact point nang mas mabilis at samakatuwid ay nagbibigay ng mas kaunting electrical resistance sa mas mababang presyon. Sa ganitong diwa, kapaki-pakinabang na takpan ang matitigas na metal na may mas malambot: lata para sa tanso at tanso at lata o cadmium para sa bakal.

3. Coefficients ng thermal expansion Kinakailangan din na isaalang-alang, dahil dahil sa kanilang pagkakaiba sa pagitan ng materyal ng mga contact at, halimbawa, bolts, ang pagtaas ng mga stress ay maaaring mangyari, na nagiging sanhi ng plastic deformation ng mas mahinang bahagi ng contact at pagkasira nito na may pagbaba sa temperatura .

Ang dami ng contact resistance ay tinutukoy ng bilang at laki ng mga contact sa point at depende (sa iba't ibang degree) sa materyal ng mga contact, ang contact pressure, ang paggamot ng mga contact surface at ang laki ng mga contact surface.

Sa mga short circuit ang temperatura sa mga contact ay maaaring tumaas nang labis na dahil sa hindi pantay na koepisyent ng thermal expansion ng materyal ng bolts at ang contact, ang mga stress sa itaas ng nababanat na limitasyon ng materyal ay maaaring mangyari.

Ito ay magiging sanhi ng pag-loosening at pagkawala ng higpit ng contact. Samakatuwid, kapag nagkalkula, kinakailangan upang suriin para sa karagdagang mga mekanikal na stress sa contact na dulot ng mga short-circuit na alon.

Ang tanso ay nagsisimulang mag-oxidize sa hangin sa temperatura ng silid (20 - 30 °).Ang nagresultang oxide film, dahil sa maliit na kapal nito, ay hindi kumakatawan sa isang partikular na balakid sa pagbuo ng isang contact, dahil ito ay nawasak kapag ang mga contact ay naka-compress.

Halimbawa, ang mga contact na nakalantad sa hangin sa loob ng isang buwan bago ang pagpupulong ay nagpapakita lamang ng 10% na higit na resistensya kaysa sa mga bagong gawang contact. Ang malakas na oksihenasyon ng tanso ay nagsisimula sa mga temperatura na higit sa 70 °. Ang mga contact, na gaganapin nang halos 1 oras sa 100 °, ay nadagdagan ang kanilang pagtutol ng 50 beses.

Ang isang pagtaas sa temperatura ay makabuluhang pinabilis ang oksihenasyon at kaagnasan ng mga contact dahil sa ang katunayan na ang pagsasabog ng mga gas sa contact ay pinabilis at ang reaktibiti ng mga kinakaing unti-unti ay tumataas. Ang paghalili ng pagpainit at paglamig ay nagtataguyod ng pagtagos ng mga gas na nakikipag-ugnay.

Itinatag din na sa panahon ng matagal na pag-init ng mga contact sa pamamagitan ng kasalukuyang, isang cyclical na pagbabago sa kanilang temperatura at paglaban ay sinusunod. Ang kababalaghan na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng sunud-sunod na mga proseso:

• oksihenasyon ng tanso sa CuO at pagtaas sa paglaban at temperatura;
• na may kakulangan ng hangin, ang paglipat mula sa CuO hanggang Cu2O at pagbaba ng paglaban at temperatura (Cu2O ay nagsasagawa ng mas mahusay kaysa sa CuO);
• nadagdagan ang air access, bagong pagbuo ng CuO, pagtaas ng resistensya at temperatura, atbp.

Dahil sa unti-unting pagpapalapot ng layer ng oksido, ang pagtaas ng paglaban sa pakikipag-ugnay ay kalaunan ay naobserbahan.

Ang pagkakaroon ng sulfur dioxide, hydrogen sulfide, ammonia, chlorine at acid vapors sa atmospera ay may mas malakas na epekto sa pakikipag-ugnay sa tanso.

Sa hangin, ang aluminyo ay mabilis na natatakpan ng isang manipis, mataas na lumalaban na oxide film. Ang paggamit ng mga aluminum contact nang hindi inaalis ang oxide film ay nagbibigay ng mataas na contact resistance.

Ang pag-alis ng pelikula sa mga ordinaryong temperatura ay posible lamang sa mekanikal na paraan, at ang paglilinis ng ibabaw ng contact ay dapat isagawa sa ilalim ng isang layer ng petrolyo jelly upang maiwasan ang hangin na maabot ang nalinis na ibabaw. Ang mga kontak sa aluminyo na ginagamot sa ganitong paraan ay nagbibigay ng mababang resistensya sa pakikipag-ugnay.

Upang mapabuti ang contact at protektahan laban sa kaagnasan, ang mga contact surface ay karaniwang nililinis ng petroleum jelly para sa aluminyo at lata para sa tanso.

Kapag nagdidisenyo ng mga clamp para sa pagkonekta ng mga wire ng aluminyo, kinakailangang isaalang-alang ang pag-aari ng aluminyo upang "lumiit" sa paglipas ng panahon, bilang isang resulta kung saan ang contact ay humina. Isinasaalang-alang ang pag-aari na ito ng mga wire ng aluminyo, posible na gumamit ng mga espesyal na terminal na may spring, dahil sa kung saan ang kinakailangang presyon ng contact ay pinananatili sa koneksyon sa lahat ng oras.

Ang contact pressure ay ang pinakamahalagang salik na nakakaapekto sa paglaban sa contact. Sa pagsasagawa, ang paglaban sa pakikipag-ugnay ay pangunahing nakasalalay sa presyon ng kontak at sa isang mas maliit na lawak sa paggamot o laki ng ibabaw ng contact.

Ang pagtaas ng contact pressure ay nagiging sanhi ng:

• pagbabawas ng paglaban sa pakikipag-ugnay:
• pagbabawas ng pagkawala;
• mahigpit na pagbubuklod ng mga contact surface, na binabawasan ang oksihenasyon ng mga contact at sa gayon ay ginagawang mas matatag ang koneksyon.

Sa pagsasagawa, ang normalized na presyon ng contact ay karaniwang ginagamit, kung saan ang katatagan ng paglaban sa pakikipag-ugnay ay nakakamit. Ang ganitong mga pinakamabuting kalagayan na halaga ng presyon ng contact ay naiiba para sa iba't ibang mga metal at iba't ibang mga estado ng mga ibabaw ng contact.

Ang isang mahalagang papel ay nilalaro ng contact density sa buong ibabaw, kung saan ang mga tiyak na pamantayan ng presyon ay dapat mapanatili anuman ang laki ng contact surface.

Ang paggagamot ng mga contact surface ay dapat tiyakin ang pag-alis ng mga dayuhang pelikula at magbigay ng pinakamataas na point contact kapag ang mga ibabaw ay nasa contact.

Ang pagtakip sa mga contact surface na may mas malambot na metal, tulad ng tinning copper o iron contact, ay ginagawang mas madali ang pagkakaroon ng magandang contact sa mas mababang pressure.

Para sa mga aluminum contact, ang pinakamahusay na paggamot ay ang buhangin ang contact surface na may papel de liha sa ilalim ng petroleum jelly. Kailangan ang petrolyo jelly dahil ang aluminyo sa hangin ay napakabilis na natatakpan ng isang oxide film, at pinipigilan ng petroleum jelly ang hangin na maabot ang protektadong contact surface.

Ang ilang mga may-akda ay naniniwala na ang contact resistance ay nakasalalay lamang sa kabuuang presyon sa contact at hindi nakasalalay sa laki ng contact surface.

Maiisip ito kung, halimbawa, na may pagbaba sa ibabaw ng contact, ang pagtaas ng resistensya ng contact dahil sa pagbaba sa bilang ng mga contact point ay nabayaran ng pagbaba ng resistensya dahil sa kanilang pagyupi dahil sa pagtaas ng partikular na presyon ng contact.

Ang ganitong magkaparehong kabayaran ng dalawang magkasalungat na direksyon na proseso ay maaaring mangyari lamang sa mga pambihirang kaso. Maraming mga eksperimento ang nagpapakita na habang ang haba ng contact ay bumababa at sa isang pare-pareho ang kabuuang presyon, ang contact resistance ay tumataas.

Sa kalahating haba ng contact, ang katatagan ng paglaban ay nakakamit sa mas mataas na presyon.

Ang pagbawas ng contact heating sa isang naibigay na kasalukuyang density ay pinadali ng mga sumusunod na katangian ng contact material: mababang electrical resistance, mataas na kapasidad ng init at thermal conductivity, pati na rin ang isang mataas na kakayahang mag-radiate ng init sa panlabas na ibabaw ng mga contact.

Ang kaagnasan ng mga contact na gawa sa iba't ibang mga metal ay mas matindi kaysa sa mga contact na gawa sa parehong mga metal. Sa kasong ito, ang isang electrochemical macrocouple ay nabuo (metal A - wet film - metal B), na isang galvanic cell. Dito, tulad ng sa kaso ng microcorrosion, ang isa sa mga electrodes ay masisira, lalo na ang bahagi ng contact na binubuo ng isang hindi gaanong marangal na metal (anode).

Sa pagsasagawa, maaaring may mga kaso ng pagkonekta ng mga wire na binubuo ng iba't ibang mga metal, halimbawa, tanso na may aluminyo. Ang gayong pakikipag-ugnay, nang walang espesyal na proteksyon, ay maaaring makapinsala sa hindi gaanong mahalagang metal, i.e. aluminyo. Sa katunayan, ang aluminyo sa pakikipag-ugnay sa tanso ay lubos na kinakaing unti-unti, kaya ang direktang pagbubuklod sa pakikipag-ugnay sa pagitan ng tanso at aluminyo ay hindi pinapayagan.