Пояснения к работе. Наличие в контактном соединений места перехода тока из одного

Наличие в контактном соединений места перехода тока из одного

проводника в другой приводит к увеличению электрического

сопротивления в этом месте по сравнению со сплошным проводником

таких же размеров и формы. Это сопротивление называют контактным

переходным сопротивлением.

Появление контактного переходного сопротивления вызвано, во-

первых, наличием на контактных поверхностях загрязнений и оксидных

пленок (тогда в цепи появляется дополнительное сопротивление оксидных

пленок) и, во-вторых, тем, что как бы тщательно не были обработаны

(отшлифованы) поверхности контактов, касание контактов будет

происходить не по всей площади рабочей поверхности, называемой

кажущейся или условной, а по отдельным микроплощадкам. Эти площадки

образуются в результате смятия микроскопических бугорков на

поверхности при сдавливании контактов.

Сумма микроплощадок соприкосновения составляет так называемую

поверхность, воспринимающую усилие (физическую поверхность

соприкосновения). Так как ток проходит не через всё сечение, а лишь через

его часть, то сопротивление току возрастает.

Сопротивление, появляющееся в результате стягивания линии тока к

истинной площадке соприкосновения, называется сопротивлением

стягивания R_C .

Таким образом, контактное сопротивление

представлено как сумма сопротивления стягивания R_C и сопротивления

посторонних слоёв или плёнок R_ПЛ :

R_K = R_C + R_ПЛ .

Сопротивление R_ПЛ может меняться в процессе эксплуатации в

очень широких пределах. Плёнки, толщина которых δ ≤ 100⁰ А,

проницаемы для туннельного эффекта. Для их характеристики вводится

понятие удельного туннельного сопротивления .

Сопротивление таких плёнок равно

R_ПЛ =

где a – радиус контактной площадки, см;

– удельное туннельное сопротивление ( Ом·см² – для

серебряных контактов).

Обычно считают, что плёнки с Ом·см² не оказывают

влияние на контактное сопротивление.

Плёнки, толщина которых δ_ПЛ ≥ 200⁰ А, являются практически

изоляторами. Ток через замкнутые контакты с такими плёнками будет

протекать при условии их разрушения, в частности – механическим путем

(при проскальзывании контактов).

В теории электрических контактов, наиболее широкое применение

нашла эллиптическая модель контакта.

Для неё сопротивление стягивания определяется выражением:

R_C = ,

где ρ – удельное электрическое сопротивление материала контакта;

a – радиус контактной площадки.

Эта формула дает погрешность до 5%, если поперечные

размеры контакта превосходят в 10-13 раз диаметр площадки касания.

Практически это условие в большинстве случаев соблюдается.

Если два контакта имеют n площадок соприкосновения, то

n

∑^{a .}

K =1

Чтобы определить величину R_c точечного контакта,

необходимо знать число и размеры всех контактных площадок.

Радиус a определяется характером деформации контактов.

Если деформация только упругая, то радиус площадки касания

при сжатии сферических контактов силой Р выражается формулой Герца:

a = ηPr_Э ,

где η – упругая постоянная;

r_э, r₁, r₂ – радиусы сферических контактов, r_Э = .

Для контактов из железа, никеля, меди

a =1.1³ .

Для контактов из серебра, золота, палладия

a = 0.86³ ,

где Е – модуль упругости.

Эти формулы справедливы для одноточечного контакта.

Если деформация пластическая, то

F

π H_B n

где Н_В – твердость по Бринеллю;

n – число площадок соприкосновения.

При небольших контактных нажатиях Р для

радиуса контактной площадки следует использовать формулы (1.1) и (1.2),

а при достаточно больших – формулу (1.3). Граничную силу можно

определить из соотношения

3

P_ГР = .

Если Р<Р_ГР – деформация считается упругой, в противном случае –

пластичной.

В большинстве случаев при расчете контактного переходного

сопротивления пользуются эмпирическими формулами. Наиболее часто

применяется формула

R_К = ,

где К_а – параметр, зависящий от состояния поверхности, материала

контактов;

m – параметр, зависящий от формы поверхности.

Так для контактов из серебра К_а=60 мкОм·Н, из меди К_а=100 мкОм·Н

(данные для слаботочных плоскостных, точечных, щеточных контактов).

Для сильноточных контактов из меди К_а=400 мкОм·Н. Значения параметра

m могут быть приняты равными: для точечного контакта m=0.5; для

линейного контакта m=0.5÷0.8; для плоскостного контакта m=1.