3.3 Понятие коммутации электрических цепей
3.4 Электрические контакты в электрических аппаратах
3.4.1 Общие сведения
Электрическим контактом называется соединение двух проводников, позволяющее проводить ток между ними. Соприкасающиеся проводники называются контактами или контакт-деталями.
Электрический ток проходит между контактами только в отдельных точках, в которых их поверхности касаются, потому что получить абсолютно гладкую поверхность не возможно.
Благодаря нажатию одно контакта на другой вершины выступов деформируются и образуются площадки действительного касания контактов. В результате стягивания линий тока к площадке касания их длина увеличивается, а сечение проводника, через которое фактически проходит ток, уменьшается, что вызывает увеличение сопротивления. Это сопротивление называется переходным сопротивлением стягивания контакта.
где ρ – удельное сопротивление материала контакта;
σ – сопротивление материала на смятие;
Pконт – сила контактного нажатия.
При многократном замыкании и размыкании сопротивление меняется, т.к. в каждом случае касание происходит в различных точках.
С ростом контактного нажатия переходное сопротивление уменьшается. При уменьшении нажатия зависимость идет ниже из-за наличия остаточных деформаций контактирующих выступов.
Сопротивление шлифованных контактов выше, чем контактов с более грубой обработкой, т.к. при шлифовке поверхность выступов более пологая и смятие этих выступов возможно только при больших силах нажатия.
Переходное сопротивление обусловлено также наличием молекул газа, в котором располагались контакты до их замыкания. Часто молекулы газа вступают в химическую реакцию с материалом контактов, в результате чего на их поверхности могут возникать пленки с высоким удельным сопротивлением.
Пленки особенно опасны для контактов на малые токи, т.к. при большом радиусе площадки касания их влиянием можно пренебречь. Поэтому контакты на малые токи изготавливаются из золота, платины и др. материалов не поддающихся окислению.
В сильноточных контактах пленка разрушается либо благодаря большим нажатиям, либо за счет проскальзывания одного контакта относительно другого.
В процессе работы переходное сопротивление контактов не остается постоянным. При определенных значениях напряжений и температуры происходит электрический пробой пленки, после чего сопротивление контакта падает (фриттинг).
Для защиты контактов от воздействия окружающей среды они могут быть размещены в герметичном баллоне с инертным газом (герконы).
При увеличении тока через контакт увеличивается падение напряжения на контактном сопротивлении, возрастает температура контактной площадки, что вызывает увеличение сопротивления. Зависимость сопротивления контакта от напряжения называется R(U)-характеристикой контакта.
При температуре размягчения площадка касания увеличивается, а переходное сопротивление резко уменьшается при неизменном нажатии, если температура продолжает расти то площадка касания может расплавиться, чему соответствует напряжение плавления. Температура контакта не должна достигать температуры размягчения материала.