Переходное сопротивление

Контактные соединения содержатся в электрических цепях, выступая в качестве очень ответственных элементов. Электрические соединения контактов, а точнее их состояние, важно для безаварийной работы проводки и оборудования. Переходное сопротивление контактов также играет немаловажную роль, о чем ниже.

Зависимость переходного сопротивления

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.

Зачем измерять переходное сопротивление (ПС)

Если возникла внештатная ситуация из-за короткого замыкания или другой формы повышения напряжения, создался чрезмерно мощный потенциал, требуется его максимально быстро сбросить за установку. Для этого используется контур заземления, подключенный к особому проводнику, помещенному в грунте. Измерив показатель перехода сопротивления, узнают, как быстро передастся избыточный заряд, и какого вида противодействия встретятся на его пути.

При помощи электроизмерений этого типа определяется, есть ли вероятность повреждения человека током, и будет ли распространяться возгорание, если температура начнет повышаться. Если долго не проводить измерения, то показатели со временем ухудшаются, из-за чего безопасность установки окажется под вопросом.

Как часто нужно замерять ПС заземления

Заземление служит своего рода защитным приспособлением, поэтому проверки, по большему счету, должны быть комплексными: анализируется состояние установки, в результате чего устанавливается, насколько качественно она соединена с проводником, размещенным в грунте.

Инструменты для замеров

Определенный график замеров для ПС не предусматривается. Как правило, такие работы необходимы, если комплексно реконструируется система, или в нее вносятся существенные изменения, которые серьезно затрагивают структуру. Получение этого показателя обязательно, если планируется выполнять иные процедуры, одна из которых – работа с заземлением.

Общие понятия ПС

Электрики, работающие с проводкой, постоянно спорят, какой тип соединения является более качественным и надежным. Эффективным называют то соединение, при котором ПС как можно меньше в течение продолжительного времени.

Малая площадь соприкосновения контакта приводит к достаточному сопротивлению для перехода тока. Когда ток переходит с одной поверхности на другую, это называют переходным контактным сопротивлением. Иными словами, ПС называют процесс резкого увеличения активного сопротивления, когда ток с одной детали переходит на другую.

Для определения величины существует формула, выглядящая следующим образом:

Rп = ε / (0,102 Fm).

Исходя из нее:

• ε – коэффициент, на который влияют свойства материала, и из чего сделан контакт. Также этой буквой отмечается метод обработки и, насколько чиста контактная поверхность;
• F – с какой силой производится контактное нажатие;
• m – коэффициент, на который влияет количество точек соприкосновения поверхностей. Варьируется данный показатель от 0.5 до 1. Если используется плоскостной контакт, то m = 1.

Отталкиваясь от данного уравнения, заметим, что контактное сопротивление не зависит от размеров поверхности. Определяющее значение – сила давления (нажатия).

Под контактным нажатием понимают силу воздействия одной поверхности на другую. В результате нажатий быстро возрастает количество соприкосновений в контакте. Даже если нажатия небольшие, то это способно стать причиной пластической деформации. При увеличении давления начнется соприкосновение новых точек.

По этой причине, когда создаются контактные соединения, используются разнообразные методы нажатия, что касается и скрепления проводников:

• механическое болтовое (при помощи различных клеммников);
• используя упругое нажатие пружин (клеммники, имеющие плоско-пружинный зажим);
• сварка, опрессовка или спайка.

Если в контакте соприкоснутся два проводника, то для определения количества площадок и площади соприкосновения следует отталкиваться от силы нажатия и того, насколько прочен материал контакта (здесь обращают внимание на временное сопротивление при смятии).

ПС будет меньшим, если нажатие сильнее, так как это влияет на действительную площадь соприкосновения. Контактное давление нет смысла сильно увеличивать, ведь если давление малое, то ПС быстро уменьшается, а если большое – практически не изменяется.

Итак, следует придерживаться достаточно большого давления, что обеспечивает малый показатель ПС, предотвращая пластические деформации в металле, из-за чего контакты и вовсе разрушатся.

Контактное соединение имеет определенные свойства, которые спустя время меняются. Если взять новый контакт, тщательно его обработать и зачистить, только в нем давление приведет к наименьшему ПС. ПС – зависимость его величины от различных факторов.

От чего зависит ПС

Как было сказано выше, величина ПС зависит от следующего:

• из какого материала изготовлены контакты,
• особенности формы и размеров,
• как качественно обработана поверхность,
• окисление и степень нажатия.

Интенсивно окисляться контакты будут во влажной среде и под воздействием химически активных веществ, а также, если нагревать их до температуры +75 градусов Цельсия.

Если соединяемые поверхности окисляются, это повлияет на величину ПС. Металл начинает подвергаться влиянию окружающей среды: воздуха, газа и влаги, что приводит к химическим реакциям и, как следствие, к коррозии. К примеру, поверх алюминия под влиянием воздуха очень быстро образуется пленка окиси, имеющая очень большое электрическое сопротивление.

Высоким ПС также обладают грязные и окисленные контакты, так как в определенных точках металлы попросту не соприкасаются. Если к контактам есть доступ воздуха, а окружающая температура высокая, то окисление будет происходить гораздо быстрее. Окислы многих металлов – плохие проводники, поэтому ПС вырастает от 10 до 100 раз. Из-за окислительной реакции конструкция, проводящая токи, со временем разрушается. Если в это время на нее оказывается нагрузка, то, уменьшив ее сечение, она начнет дополнительно нагреваться и в итоге может легко расплавиться.

Конструкция контакта, из какого материала изготовлены его соприкасающиеся части, и насколько плотно они прилегают друг к другу, – от этих нюансов зависит величина ПС.

Чтобы увеличить эффективную площадь касания, необходимо сильнее прижимать контакты друг к другу. Воздействие силы легко приводит к деформациям металла, из-за чего соприкосновение будет появляться в новых точках. В результате снижается ПС.

Если поместить контакты в масло, то они будут окисляться в разы медленнее, нежели если бы размещались на воздухе. Сами контакты должны иметь такую конструкцию, чтобы они терлись друг об друга, что позволит им автоматически очищаться от оксидной пленки.

В некоторых случаях небольшое значение имеет величина ПС. Важно, чтобы показатель был постоянным (измерительная аппаратура). В этой ситуации применяется осаждение палладия гальваническим методом, электрическая проводимость которого в 7 раз меньше, по сравнению с серебром. Его преимущество в том, что он тверд и имеет высокую стойкость к химической коррозии.

В зависимости от вида касания размыкаемые контакты бывают:

• линейными;
• точечными;
• плоскостными.

Контакты, как правило, имеют шероховатую структуру, поэтому их соприкосновение осуществляется не по всей площади, и определенная норма здесь не наблюдается.

Исходя из вышеописанного, вывод сводится к тому, что на контакты влияет множество факторов. Как правило, неудобный и опасный процесс – использование алюминия в электропроводке, так как данный вид металла очень быстро окисляется, из-за чего ПС всегда нестабильно.

Важно, чтобы контактные поверхности имели качественное состояние. Контактное соединение будет долговечным и устойчивым в том случае, если качественно зачистить контакты, обработать их поверхность и создать оптимальное давление. Отталкиваясь от получаемого сопротивления и температуры нагрева, делается вывод, насколько качественны контакты.

Стабильное низкое ПС достигается с применением любых соединений проводов. Это клеммники, опрессовка или спайка. Важно грамотно соединить провода, отталкиваясь от технологии эксплуатации, так как каждый способ соединения имеет свои нюансы, вплоть до используемых инструментов.

Видео