4.3. Изменение переходного сопротивления контактов в процессе эксплуатации.
Контактные соединения в процессе эксплуатации подвергаются химическому и физическому старению.
При протекании
тока контакт нагревается, и повышение
температуры приводит к увеличению
переходного сопротивления. В пределах
температур до
переходное сопротивление контакта
определяется из уравнения:
Где
-
температурный коэффициент материала
контакта;
-переходное
сопротивление контакта при
- температура
нагрева контакта.
Само по себе увеличение сопротивления контакта при нагреве относительное невелико, но нагрев в свою очередь приводит к окислению контактов. Окисление контактных поверхностей вызывает очень сильное увеличение переходного сопротивления.
Многочисленные химические соединения, которые имеются в атмосфере, способствуют возникновению и поддержанию химических и электрохимических реакций, вызывающих коррозию, окисление. Особенно насыщена ими атмосфера у ТЭС, где в воздухе в большой концентрации находятся кислоты (соляная, серная, азотная) оксиды (железа, углерода) и хлориды (аммония, натрия).
При этом окисление контакта идет тем интенсивнее, чем выше температура контакта.
Окислы большинства проводниковых металлов либо являются непроводниками, либо обладают очень большим сопротивлением. Исключение составляет серебро: его окислы имеют электропроводность того же порядка, что и чистое серебро.
Главные проводниковые металлы – медь, алюминий, сталь подвержены в сильной степени окислению и коррозии.
Медь окисляется
на воздухе при обычных температурах
жилых помещений (около
).
Пленка окиси меди не обладает большой
прочностью и легко разрушается при
сжатии. Особенно сильное окисление меди
начинается при температуре свыше +
.
Алюминиевые
контакты в воздухе окисляются более
интенсивно, чем медь. Окись алюминия
является очень устойчивой и тугоплавкой
с высоким сопротивлением – порядка
.
Стальные проводники, как и их контакты на влажном воздухе быстро покрываются слоем ржавчины.
При соединении различных контактных материалов или загрязнении поверхности одного металла следами другого (медь - алюминий, алюминий – сталь и т.п.) из-за имеющейся разности потенциалов различных металлов появляется электрохимическая коррозия, вызываемая гальваническими макропарами. При наличии влаги и особенно кислот в контактах появляются короткозамкнутые микропары. Из-за опасности электрохимической коррозии нельзя допускать непосредственного соединения меди и алюминия.
Для защиты от окисления и коррозии контактные поверхности покрывают слоем более стойкого к окислению металла. Медные, латунные и бронзовые контакты покрывают оловом или серебром, алюминиевые контакты – цинком, стальные цинком.
Показателем хорошего качества контакта служат его переходное сопротивление и температура нагрева.
В различающихся контактах применяют наконечники из тугоплавких металлов (вольфрам, момбден) или металлокерамические, имеющие высокую дугостойкость и относительно хорошую электропроводность.
Физическое старение контактов происходит из-за вибрации, изменения температуры нагрева, уменьшения контактного давления, подгорания и окисления.