Гост 24606.3-82 изделия коммутационные, установочные и соединители электрические. методы измерения сопротивления контакта и динамической и статической нестабильности переходного сопротивления контакта (с изменениями n 1, 2)

Факторы, влияющие на величину переходного сопротивления

Удельное сопротивление

Прежде, чем говорить о факторах, нужно знать, что собой представляют контакты. Они различаются по виду контактируемой поверхности:

• точечные – соединение происходит в точке;
• линейные – соприкасаются по линии;
• плоскостные – контакт по плоскости.

Примеры точечных соединений – «сфера – сфера»; «вершина конуса – плоскость», «сфера – плоскость» и др. К линейным относятся соприкосновения: «тор – плоскость», «цилиндр – плоскость», «цилиндр – цилиндр» и т.п.

Площадь прикосновения контактов можно подсчитать по формуле:

Sпр = F/σ,

где:

• F – сила сжатия контактов;
• σ – временное сопротивление материала контактов сжатию.

Существуют разные способы соединения:

• механические (скрутки, болтовые зажимы, опрессовка);
• сварка;
• пайка.

Величина переходного сопротивления определяется по формуле:

Rп = knx/(0,102*Fk)n,

где:

• knx – коэффициент, обуславливаемый материалом, формой контакта, состоянием поверхности;
• Fk – сила, с которой сжимаются контакты;
• n – показатель степени, показывающий число точек соприкосновения.

Показатель степени для разных видов контактов:

• для точечного – n = 0,5;
• для линейного – n = 0,5-0,7;
• для плоскостного (поверхностного) – n = 0,7-1.

Существуют принятые по гост ГОСТ 24606.3-82 нормы переходного сопротивления контактов.

Факторы, влияющие на Rп

Внимание! С окислением поверхностей металлов в местах соединений можно бороться при помощи протирания контактов спиртосодержащими растворами. Допустимо смазывать болтовые соединения солидолом, это поможет снижать доступ кислорода и замедлять процесс окисления

Регулярная протяжка контактов и скруток, недопустимость соединений меди и алюминия, полировка губок контакторов – всё это меры борьбы с переходным сопротивлением.

К сведению. Плохое прижатие контактируемых поверхностей вызывает не только повышение сопротивления, но и увеличение степени нагрева проводников.

Результат нагрева места соединения

Зачем измерять переходное сопротивление (ПС)

Электрические установки (ЭУ), а также корпуса электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других преобразователей необходимо заземлять. Присоединение заземляющего устройства к оборудованию и ЭУ выполняется болтовым соединением, которое так же имеет ПС.

Для надёжности срабатывания защитного отключения при коротком замыкании переменного тока на корпус ПС периодически должно проверяться.

Результаты тестирования ПС дают возможность понять, какова вероятность поражения человека током, есть ли опасность возгорания оборудования при повышении температуры на плохих контактах. Высокое ПС увеличивает время срабатывания защитного оборудования.

Факторы, из-за которых появляется

Сопротивление контакта связывает между собой отдельные участки цепи. В месте соединения образуется взаимное прикосновение провождения тока. Через этот участок ток из одной ветки может попасть в другую. Если просто наложить жилы друг на друга, то надежного соединения не будет. Связано это в первую очередь с тем, что поверхность, какой бы гладкой она не казалась, состоит из неровностей. При многократном увеличении это можно заметить даже на идеально отшлифованных и отполированных материалах.

Важно! На практике станет понятно, что площадь реального контакта намного меньше, чем визуального. Еще одним фактором возникновения сопротивления перехода является пленка, получающаяся в результате окисления металла проводника

Такие пленки мешают току двигаться и стягивают его направления в точках касания. Избавиться от этого полностью нельзя, так как его величина всегда больше, чем удельное сопротивление металла проводника

Еще одним фактором возникновения сопротивления перехода является пленка, получающаяся в результате окисления металла проводника. Такие пленки мешают току двигаться и стягивают его направления в точках касания. Избавиться от этого полностью нельзя, так как его величина всегда больше, чем удельное сопротивление металла проводника.

Пятна касания и неровности контактов под микроскопом

Методика измерения

Существует регламент измерений Rп для коммутационных устройств: автоматических выключателей, разъединителей, сборных и соединительных шин и другой аппаратуры.

Методы измерений следующие:

• метод непосредственного отсчёта;
• способ вольтметра-амперметра;
• измерение статической нестабильности Rп.

При первом способе тестирования применяют приборы, позволяющие выполнять непосредственный отсчёт с учётом погрешности (±10%). При этом методе измеряют сопротивление контактного соединения.

Важно! Тестируемые поверхности контакт-детали не зачищают и не обрабатывают перед измерением. Контакт-деталь сочленяют (замыкают) и присоединяют к выводам приборов

Размыкание контактов и передвижение измерительных проводов недопустимы.

При помощи метода вольтметра-амперметра определяют величину падения напряжения (при установленном значении тока) на тестируемом переходе.

Схема измерительной установки

Все погрешности измерений приборов, входящих в схему, должны быть в пределах ±3%. Значение R1 подбирают на два порядка больше, чем предполагаемое измеряемое сопротивление.

Расчёт результатов измерений выполняют по формуле:

Rп = UPV2/IPA,

где:

• UPV2 – результат, полученный на вольтметре PV2, В;
• IPA – ток, измеряемый амперметром PA, А.

Статическую нестабильность Rп определяют, находя величину среднеквадратичного отклонения Rп по результатам многочисленных замеров.

Внимание! Переходное сопротивление замеряют одним из методов, рассмотренных выше. Контакт-деталь размыкают и заново смыкают перед каждым тестированием, снимая электрическую нагрузку

Необходимый результат получают, используя формулы на рис. ниже.

Формулы для расчёта результата методом статической нестабильности

Погрешность результатов, полученных при этом методе, лежит в пределах ±10% (с вероятностью 0,95).

Перечень приборов, применяемых для измерений

Измерения Rп переходов проводят и микрометром ММR-610. В результате работы тестируют сопротивления постоянному току контактов автоматов и других соединений. Проводят два вида измерений:

• однонаправленным током;
• двунаправленным током.

В первом случае не отображается величина активного сопротивления R, зато этот метод убыстряет процесс измерений там, где нет внутренних напряжений и сил электростатики. Во втором случае прибор устраняет погрешности (ошибки), возникающие от присутствия в тестируемой конструкции таких сил и напряжений.

Микроомметр MMR – 610

Полученные в результате измерений (проверки) данные записываются в протокол, согласно ПУЭ-7 п.1.8.5. Протокол хранится совместно с паспортами на оборудование.

Образец протокола проверки

Определение

В электроцепи, где соприкасаются два или больше проводников, появляется электрический переходный контакт, который еще называют токопроводящим. По этому соединению проходит ток с одной стороны в другую. Если используется простое наложение, то проводниковая поверхность не даст стабильного контакта. Что касается реальной площади соприкосновения, то она значительно меньше всей поверхности, что легко рассматривается через микроскоп.

Из-за небольшой площади соприкосновения соединение дает определенное сопротивление. Когда ток проходит от одной поверхности к другой, это называется переходным контактным сопротивлением, которое всегда больше, нежели у сплошного проводника аналогичной формы и размера.

Большое переходное сопротивление

Большое переходное сопротивление образуется вследствие плохого контакта, в частности в местах соединения проводов между собой или с клеммами рубильников.
 

Большое переходное сопротивление в цепи возбуждения, в результате чего ток в обмотке возбуждения не может достигнуть нужной величины при выведенном сопротивлении регулировочного реостата.
 

Большое переходное сопротивление между проводами обмотки ЛАТР и угольной щеткой ограничивают ток короткозамкнутого витка.
 

Большое переходное сопротивление между проводниками обмотки ЛАТР и угольной щеткой ограничивает ток короткозамкнуто-го витка. Такие автотрансформаторы широко используются в лабораториях.
 

Большое переходное сопротивление контактов и изменение параметров сопротивления катушек обнаруживается при поверке приборов. Причинами увеличения переходного сопротивления могут быть загрязнение, окисление, износ поверхностей, плохая притирка и слабое под-жатие контактных частей переключающих устройств. Параметры катушек изменяются из-за межвитковых замыканий при пробое или нарушении изоляции.
 

Ввиду большого переходного сопротивления стыков значительно повышается общее сопротивление рельсовой цепи. Увеличение падения напряжения в рельсах ведет к увеличению потенциала по отношению к земле, что создает благоприятные условия для ответвления токоз в землю. Поэтому для уменьшения сопротивления в местах расположения рельсовых стыков устанавливают дополнительные электропроводящие соединения, так называемые стыковые еоедннения.
 

При большом переходном сопротивлении сопротивление на зажимах одного из реле при замыкании между двумя фазами может оказаться меньшим, чем при замыкании между тремя фазами, но остается большим, чем при металлическом к.
 

Если вследствие большого переходного сопротивления в месте повреждения получить ток достаточной величины не удается, то необходимо прожечь место повреждения подачей повышенного напряжения от сварочного или силового трансформатора.
 

В обычном состоянии проводимость когерера мала вследствие большого переходного сопротивления между отдельными частицами опилок. Но при включении расположенной вблизи индукционной катушки, создающей электромагнитное поле, проводимость когерера резко возрастает. Это объясняется наведением в каждой частице электродвижущей силы, под действием которой между частицами возникают электрические разряды, приводящие как бы к спеканию опилок.
 

Наибольшая эффективность применения изолирующих фланцев достигается при большом переходном сопротивлении на защищаемом трубопроводе.
 

Контрольная лампа позволяет обнаружить замыкание на корпус при большом переходном сопротивлении, но ее показания значительно менее точны, чем омметра.
 

Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и сильно затрудняет пайку алюминия обычными способами. Для пайки алюминия применяют специальные пасты — припои или используют ультразвуковые паяльники.
 

Зачем измерять переходное сопротивление (ПС)

Электрические установки (ЭУ), а также корпуса электродвигателей, генераторов, трансформаторов и других преобразователей необходимо заземлять. Присоединение заземляющего устройства к оборудованию и ЭУ выполняется болтовым соединением, которое так же имеет ПС.

Для надёжности срабатывания защитного отключения при коротком замыкании переменного тока на корпус ПС периодически должно проверяться.

Результаты тестирования ПС дают возможность понять, какова вероятность поражения человека током, есть ли опасность возгорания оборудования при повышении температуры на плохих контактах. Высокое ПС увеличивает время срабатывания защитного оборудования.

От чего зависит сопротивление?

При соприкосновении двух проводников, общая площадь и численность площадок зависит как от уровня силы нажатия, так и от прочности самого материала. То есть переходное контактное сопротивление зависит от силы нажатия: чем сила больше, тем оно будет меньше. Только давление следует увеличивать до определенной цифры, так как при больших механических нагрузках переходное сопротивление практически не изменяется. Да и такое сильное давление может привести к деформации, в результате которой контакты могут разрушиться.

Также переходное сопротивление контактов существенно зависит и от температуры. Когда электрическое напряжение проходит по проводникам и их поверхностям, контакты нагреваются и температура повышается, как следствие переходное сопротивление увеличивается. Только это увеличение происходит медленнее, чем повышение удельного сопротивления материала конструкции, так как, нагреваясь, материал теряет свою твердость.

Чем сильнее нагревается устройство, тем интенсивнее идет процесс окисления, которое в свою очередь также влияет на увеличение переходного сопротивления. Так, например, медная проволока активно окисляется при температуре от 70 °С. При обычной комнатной температуре (порядка 20 °С) медь окисляется незначительно и образовывающая окислительная пленка легко разрушается при сжатии.

На картинке указывается зависимость величины от нажатия (А) и температуры (Б):

Алюминий окисляется при комнатной температуре гораздо быстрее и окислительная пленка, которая образовывается, устойчивее и имеет высокое противодействие. Исходя из этого, можно сделать вывод, что нормального соприкосновения со стабильными значениями, в ходе использования устройства, добиться тяжело. Поэтому использование проводников из алюминия в электрике опасно.

Для того чтобы получить устойчивые и долговечные соединительные контакты необходимо качественно зачистить и обработать саму поверхность кабеля. Также создать достаточное давление. Если все сделано правильно (вне зависимости от того каким методом было осуществлено соединение), то измеритель укажет стабильное значение.

Испытания сопротивления заземления

Замер сопротивления заземления

Существуют приемо-сдаточные и эксплуатационные испытания.

Первые на основании ПУЭ проводятся после окончания работ по установке защитного заземления. Эксплуатационным испытаниям, регламентируемым ПТЭЭП, подвергаются электроустановки, которые сданы в эксплуатацию. При данном виде испытаний, обследования проводятся на протяжении всего периода работы защитного устройства.

В соответствии с правилами измерение сопротивления заземляющей конструкции должно осуществляться один раз в шесть лет. Если есть подозрение на повреждение заземляющего устройства, такое испытание проводится чаще.

Замеры переходного сопротивления проходят не менее одного раза в год.

Кроме измерения сопротивления также при испытаниях должен происходить тщательный осмотр всех видимых частей заземляющего устройства.

Раз в 12 лет необходимо проводить детальный осмотр с частичным вскрытием грунта в местах наиболее вероятного появления коррозии. Если грунт в данном районе ведет себя агрессивно, то количество таких осмотров увеличивается.

Также один раз в шесть лет проводится проверка состояния предохранителей.

Если в результате проверки было выявлено более 50% повреждений, такую защитную конструкцию следует заменить в обязательном порядке.

Нелинейный характер переходного сопротивления

Окисная пленка и неметаллические включения обуславливают повышенное переходное сопротивление (далее Rпер.) контактов. Его величина уменьшается при увеличении измерительного тока, поэтому наиболее достоверные измерения будут при токах, близких к рабочим токам выключателей. А при малом измерительном токе микроомметра значение Rпер. может оказаться выше допустимого паспортного значения и потребуется не нужная разборка выключателя для зачистки контактов.

Поэтому, если в паспорте выключателя не указано значение тока, при котором следует измерять сопротивление его контактов, то целесообразно следовать ГОСТ 17441-84 (п. 2.6.2), в котором рекомендуемая сила длительно протекающего измерительного тока не должна превышать 0,3 номинального тока контактного соединения.

Причины возникновения явления

Соединительные контакты объединяют в электрической цепи два или несколько проводника. На месте соединения образуется токопроводящее соприкосновение, в результате которого ток протекает из одной области цепи в другую.

Если контакты наложить друг на друга, не обеспечится хорошее соединение. Это объясняется тем, что поверхность соединительных элементов неровная и прикосновение не осуществляется по всей их поверхности, а только в некоторых точках. Даже если тщательно отшлифовать поверхность, на ней все равно останутся незначительные впадины и бугорки.

Некоторые книги по электрическим аппаратам предоставляют фото, где под микроскопом видна площадь соприкосновения и она намного меньше общей контактной площади.

Из-за того что контакты имеют небольшую площадь, это дает существенное переходное сопротивление для прохождения электрического тока. Переходное контактное сопротивление – это такая величина, которая возникает в момент перехода тока из одной поверхности на другую.

Для того чтобы соединить контакты используют различные способы надавливания и скрепления проводников. Нажатие – это усилие, с помощью которого поверхности взаимодействуют между собой. Способы крепления бывают:

1. Механическое соединение. Применяют различные болты и клеммники.
2. Соприкосновение происходит за счет упругого надавливания пружин.
3. Спаивание, сваривание и опрессовка.

Сложность измерения сопротивлений в различных соединениях

В силовой электрической цепи полюса высоковольтного выключателя кроме переходного сопротивления контактов присутствует и сопротивление различных соединений. Чаще всего приборы комплектуются только измерительным кабелем зажимом типа «крокодил», и при неправильном его подключении к контактам между аппаратным зажимом и шпилькой ввода — переходное сопротивление может иметь завышенныо значения, прибор покажет значение выше паспортной величины, и будет выполнен совершенно не нужный ремонт контактов выключателя.

Если же снимать потенциальные сигналы не аппаратных зажимов, а со шпилек, то в измеряемый участок цепи окажется включенным только переходное сопротивление контактов выключателя. Но закрепить «крокодилы» непосредственно за шпильки часто не удается из-за отсутствия доступа к ним, поэтому прибор должен комплектоваться специальными выносными потенциальными контактами.

Что такое переходное сопротивление

Переходным называют такое сопротивление, которое возникает в местах проводника, где ток проходит с одного провода на другой или с проводника на какой-либо электрический прибор. Случается это в тех случаях, когда имеет место плохое соединение или контакт проводов.

Варианты контактов проводов

Исходя из законов физики, в таких местах при прохождении тока нагрузки выделяется определенное тепло. Его величина равна квадрату проходящего тока, поделенного на сопротивление места контакта. Такие места могут нагреваться до достаточно больших температур и при соприкосновении с материалами, подверженными горению или плавлению, могут вызвать пожар и нестабильную работу оборудования.

Обратите внимание! Именно такие контакты являются основной причиной пожарных ситуаций, взрывов и коротких замыканий. Опасность также возникает из-за того, что такие контакты тяжело обнаружить, а механизмы защиты сетей и приборов, даже если они современные, не всегда могут предотвратить аварийную ситуацию

Контактная поверхность

Как правильно измерять переходное сопротивление

Есть определенные правила, описывающие правильное измерение Rn для устройств коммутации. К ним относятся автоматические выключатели, всевозможные разъединители и шины.

Методов измерений насчитывается несколько:

• метод, когда отсчет производится прямо и непосредственно;
• с использованием мультиметра (можно также пользоваться амперметром или вольтметром);
• способ измерения нестабильного статического поведения сопротивления перехода.

Обратите внимание! Первый пункт предполагает использование приборов для непосредственного расчета с погрешностью менее 10 %. Чаще им пользуются для измерения Rn контактного соединения

Перед замером контакты не очищают. Их соединяют с выводами приборов. При этом перемещать приборы и размыкать контакты противопоказано.

Формула для нестабильного статического СП

При втором способе определяется величина падения напряжения при фиксированном значении тока на переходе, который тестируется. Погрешность любого прибора в измерительной системе подобного рода не более 3 %. Изначально значение сопротивления подбирается в несколько раз больше, чем предполагаемое. Расчет выполняется по формуле: Rп = UPV2/IPA, где UPV2 — цифра, которую показал вольтметр PV2 в В; IPA — ток, измеренный амперметром PA в Ам.

Статическая нестабильность сопротивления перехода определяется исходя из среднеквадратичного изменения Rn, определяемого в ходе многократного измерения. Погрешность таких замеров +/- 10 %.

Список приборов для измерения СП

Причины возникновения явления

Контактное соединение коммутирует между собой участки электроцепи. Там, где происходит соединение, получается токопроводящее взаимное прикосновение, через которое ток из одного участка цепи переходит в другой. Обычное наложение поверхностей не выполняет качественного соединения. Это связано с тем, что реальные поверхности – это неровности, имеющие выступы и углубления. При достаточном увеличении изображения можно это наблюдать даже на отшлифованных плоскостях.

Пятно контакта под микроскопом

Внимание! На практике получается, что площадь реального прикосновения гораздо меньше всей площади контакта. Ещё одной причиной возникновения такого сопротивления являются пленки окисления металла, присутствующие на поверхностях

Они препятствуют движению электричества и стягивают линии тока к точкам касания. Избавиться от этого сопротивления полностью невозможно. Его величина всегда больше, чем удельные сопротивления металлов, из которых выполнены проводники

Ещё одной причиной возникновения такого сопротивления являются пленки окисления металла, присутствующие на поверхностях. Они препятствуют движению электричества и стягивают линии тока к точкам касания. Избавиться от этого сопротивления полностью невозможно. Его величина всегда больше, чем удельные сопротивления металлов, из которых выполнены проводники.

Микроструктура электрического контакта