Přechodový odpor je extrémně citlivý na povrchovou oxidaci kvůli skutečnosti, že oxidy mnoha kovů (zejména mědi) jsou špatnými vodiči. U měděných otevřených kontaktů se v důsledku jejich oxidace v průběhu času může přechodový odpor zvýšit tisíckrát.

Při delším vystavení proudu se na povrchu uzavřených kontaktů také objevují oxidové filmy, které špatně vedou proud. Pronikají do kontaktních ploch a tím zvyšují přechodový odpor a mohou kontakty poškodit. Zvýšení teploty urychluje stupeň oxidace kontaktního povrchu. Zvýšení přítlačné síly naopak znesnadňuje pronikání oxidových filmů do kontaktních oblastí, čímž se zvyšuje životnost kontaktů.

Oxidy stříbra mají elektrickou vodivost blízkou čistému stříbru. Při zvýšených teplotách se oxidy stříbra ničí. Proto se přechodový odpor stříbrných kontaktů v průběhu času prakticky nemění. Může dokonce klesat v důsledku pomalé plastické deformace materiálu v kontaktních oblastech. U měděných kontaktů jsou přijata speciální opatření ke snížení oxidace jejich pracovních ploch.

Ve skládacích spojích se vyrábějí antikorozní nátěry pracovních ploch – postříbřené, pocínované, potažené kadmiem, poniklované a pozinkované. Pracovní plochy po jejich údržbě natřete neutrálním lubrikantem.

Spínací kontakty, které pracují pod proudem po dlouhou dobu bez vypínání, jsou obvykle vyrobeny ze stříbra nebo kovokeramiky na bázi stříbra. U měděných kontaktů je zatěžovací proud snížen ve srovnání s přípustnou hodnotou. Tím se snižuje zahřívání kontaktů a intenzita jejich oxidace.

Oblouk, který vzniká při vypínání, spaluje oxidy a přechodový odpor se snižuje. V mnoha zařízeních kinematické schéma umožňuje určité prokluzování jednoho kontaktu přes druhý při zavírání. Výsledný oxidový film je zničen.

Tvrdší materiály mají větší kontaktní odpor a vyžadují větší kontaktní tlak. Čím vyšší je elektrická vodivost a tepelná vodivost materiálu, tím nižší je přechodový odpor.

Vliv přechodového odporu na ohřev vodiče

Přítomnost přechodového odporu nevyhnutelně vede k generování tepla v kontaktní oblasti, tj. jakýkoli elektrický kontakt je dodatečným zdrojem tepla. V kontaktním spojení lze identifikovat zónu kontrakce, tzn. ta část vodičů přiléhající ke kontaktní ploše, ve které je soustředěn odpor v tahu. Odpor způsobený přítomností oxidových filmů se také koncentruje v této zóně, přímo mezi kontaktními plochami.

Vzhledem k tomu, že vnější povrch zóny kontrakce je malý, můžeme jako první aproximaci zanedbat množství tepla odevzdávaného do okolí přímo tímto povrchem a předpokládat, že teplo generované v této zóně se šíří v části vodič přilehlý k této zóně a poté s povrchy vodičů – do okolí.

Při průchodu proudu se samotné těleso vodiče zahřívá, což vede ke zvýšení úbytku napětí v této části elektrického obvodu. Navíc se mění odpor vtahování a roste úbytek napětí na přechodovém odporu

ČTĚTE VÍCE
Jaké požadavky musí splňovat voda používaná z centralizovaných a necentralizovaných vodovodních systémů?

U každého materiálu dochází k určitým úbytkům napětí na kontaktech, při kterých teplota kontaktního místa dosahuje hodnot charakterizujících fázový stav materiálu. Teplota rekrystalizace tedy odpovídá napětí při měknutí. Bod tání materiálu odpovídá napětí tání a bod varu odpovídá napětí varu. U některých kovů jsou hodnoty těchto napětí uvedeny v tabulce. 2.2.

Závislost přechodového odporu na úbytku napětí na něm (R U charakteristika) je znázorněna na obr. 2.6.

Obr. 2.6. R U kontaktní charakteristika

S rostoucím poklesem napětí na kontaktu Uк Přechodový odpor se nejprve zvyšuje a poté s napětím Uр dochází k prudkému poklesu mechanických vlastností materiálu. Při stejné lisovací síle se kontaktní plocha zvětšuje a kontaktní odpor prudce klesá. Následně se opět lineárně zvyšuje as napětím Upl elektrický kontakt je svařen – přechodový odpor opět prudce klesá.

Svařování elektrických kontaktů

Použití kontaktů za předpokladu, že napětí Uк nepřekročí napětí Uр možné pouze v slaboproudých (slaboproudých) zařízeních. U silnoproudých zařízení určených pro provoz ve zkratových režimech by tento stav vedl k potřebě vytvářet nadměrně vysoké kontaktní kompresní síly. Proto je u silnoproudých zařízení možné roztavení -spotu v sepnutém stavu kontaktů, což může vést ke svaření kontaktů stejným způsobem jako u elektrického bodového svařování.

Kontaktní opotřebení je zničení pracovní plochy komutačních kontaktů, což vede ke změně jejich geometrického tvaru, velikosti, hmotnosti atd.

Opotřebení, ke kterému dochází pod vlivem elektrických faktorů, se nazývá elektrické opotřebení – elektrická eroze kontaktů. Opotřebení způsobené mechanickými faktory je obvykle mnohem menší než elektrické opotřebení.

Při otevírání se síla stlačující kontakty snižuje na nulu a přechodový odpor a hustota proudu v poslední kontaktní oblasti prudce rostou. Oblast se velmi zahřeje a mezi rozbíhavými kontakty se vytvoří kontaktní isthmus (můstek) roztaveného kovu, který se následně zlomí. V tomto případě mohou v mezeře mezi kontakty vzniknout různé formy elektrického výboje.

Můstkovou erozi kontaktů lze vysvětlit termoelektrickými jevy vedoucími k asymetrii můstku roztaveného kovu (obr. 2.7), což v konečném důsledku vede k přenosu materiálu z jednoho kontaktu na druhý.

Rýže. 2.7. Fáze přemosťování kontaktní eroze

V důsledku termoelektrických jevů maximální teplota neklesá do středu roztaveného můstku M, ale je od něj posunuta směrem ke směru přenosu tepla. Při roztržení se poruší podél izotermy s teplotou T max a v jedné oblasti zůstává více kovu než v jiné. Ztuhlý kov s velkým počtem rozpojení tvoří nepravidelné kontaktní tvary. Efektivní opatření proti erozi spočívají ve vytvoření symetrických tepelných podmínek mostu, např. výběrem vhodných párů kontaktů.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je rozdíl mezi bezplatnými a vázanými poplatky?

Při malých proudech dochází k elektrické erozi. Při vysokých proudech je typické opotřebení obloukového kontaktu. Určuje spínací odolnost zařízení proti opotřebení, jeho schopnost provést určitý počet proudových sepnutí s kontakty za daných podmínek rozpojení obvodu. Vyjadřuje se maximálním počtem spínacích cyklů pro zařízení. Odolnost zařízení proti mechanickému opotřebení je určena jeho schopností provádět určitý počet operací otevření a zavření bez proudu v obvodu hlavního kontaktu.

Obloukové opotřebení kontaktů je vyhoření kontaktního materiálu pod vlivem elektrického oblouku.

Energie koncentrovaná v malých objemech ohřívá kov, taví ho a přivádí k bodu varu. Kontaktní materiál se uvolňuje ve formě kovových par a kapiček.

Relativní obloukový odpor různých kovů lze odhadnout na základě diagramu na Obr. 2.8. Byl postaven na základě výsledků experimentů s krátkým obloukem (0,8 mm) při proudu 12 kA a trvání 0,0085 s. Na svislé ose je znázorněn poměr objemového opotřebení k množství elektřiny procházející mezerou ve formě výboje plynu.

Rýže. 2.8. Porovnání specifického opotřebení kontaktů

Parametry kontaktních struktur

Kontaktní otvor je nejkratší vzdálenost mezi otevřenými kontaktními plochami pohyblivých a pevných kontaktů (obr. 2.3). Kontaktní mezera se volí na základě podmínky potlačení nízkých proudů.

Během provozu se kontakty opotřebovávají. Pro zajištění jejich spolehlivého kontaktu po dlouhou dobu je kinematika zařízení provedena tak, že kontakty přijdou do kontaktu dříve, než se pohyblivý systém (systém pohybu pohyblivých kontaktů) dostane na doraz. Kontakt je připevněn k pohyblivému systému pomocí pružiny. Díky tomu se po kontaktu se stacionárním kontaktem pohyblivý kontakt zastaví a pohyblivý systém se pohybuje dále dopředu, dokud se nezastaví, čímž dále stlačuje kontaktní pružinu.

Pokud je tedy pohyblivý systém v uzavřené poloze, pevný kontakt je odstraněn, pohyblivý kontakt se posune o určitou vzdálenost, nazývanou mezera. Porucha určuje rezervu pro opotřebení kontaktů pro daný počet operací. Pokud jsou všechny ostatní věci stejné, větší ponor poskytuje vyšší odolnost proti opotřebení, tzn. delší životnost. Větší pokles ale obvykle vyžaduje výkonnější systém pohonu.

Kontaktní tlak je síla, která stlačuje kontakty v místě kontaktu. Rozlišuje se počáteční lisování v okamžiku počátečního kontaktu kontaktů, kdy je pokles nulový, a konečný lis, kdy kontakty zcela padnou. Jak se kontakty opotřebovávají, pokles klesá a v důsledku toho dochází k dodatečnému stlačení pružiny. Závěrečný tisk je blíže tomu počátečnímu. Počáteční tlak je tedy jedním z hlavních parametrů, pod kterým musí kontakt zůstat funkční.

ČTĚTE VÍCE
Jak povolit režim samočištění na pračce Ariston?

Elektrický kontakt je kontakt těles, který zajišťuje kontinuitu elektrického obvodu. Existuje několik typů elektrických kontaktů: tupé, klínové, posuvné, valivé, povrchové, lineární, bodové, třecí, valivé.

Všechny parametry a charakteristiky kontaktů lze rozdělit na elektrické a mechanické.

Kontaktní odpor elektrického obvodu je elektrický odpor skládající se z odporu částí kontaktu a přechodového odporu kontaktu elektrického obvodu.

Přechodový odpor kontaktu elektrického obvodu je elektrický odpor kontaktní zóny, určený efektivní kontaktní plochou, a je roven poměru poklesu napětí na kontaktním přechodu k proudu přes tento přechod.

Pokles napětí na kontaktním přechodu je napětí mezi dvěma uzavřenými, společně pracujícími kontaktními částmi.

Kontaktní tlak je síla působící mezi dvěma uzavřenými kontaktními částmi.

Stejně jako charakteristiky popisující pohyb kontaktu: mezera, porucha, dráha kontaktu, zpětný ráz, odskok atd.

Nejdůležitější fyzikální charakteristikou všech typů kontaktních spojení, na kterých závisí normální provoz, je přechodový odpor. Podívejme se na příklad.

V důsledku smršťování proudových vedení do kontaktní plochy se zvětšuje jejich délka, zmenšuje se průřez vodiče, kterým proud skutečně prochází, což způsobuje zvýšení odporu. Odpor v oblasti kontaktu, způsobený jevem kontrakce proudových vedení, se nazývá přechodový odpor kontrakce kontaktu Rk

Obrázek 1 – Kontakt s kontaktní plochou

S rostoucím kontaktním tlakem se přechodový odpor snižuje (křivka 1 na obrázku 2). Je třeba poznamenat, že s klesajícím tlakem (křivka 2 na obrázku 2) se závislost snižuje v důsledku přítomnosti zbytkových deformací kontaktních výstupků. Při opakovaném zavírání a otevírání kontaktů se křivky 1 a 2 neopakují, protože v každém případě ke kontaktu dochází v různých bodech. Namísto křivek 1 a 2 dostaneme oblast jimi omezenou.

Jednobodový kontakt se používá především pouze při nízkých proudech (do 20 A). Pro vysoké proudy (100 A nebo více) se používá vícebodový kontakt.

Obrázek 2 – Charakteristika

Schematické schéma instalace

Elektrický obvod instalace je znázorněn na obrázku 3. Jako měřicí zařízení se používá milivoltmetr zapojený paralelně ke kontaktu.

Obrázek 3 – Elektrické schéma instalace

Získaná experimentální data jsou znázorněna na obrázcích 4-10

Obrázek 4 – Závislost Rk=f(Flis) pro měď (bod)

Obrázek 5 – Závislost Rk=f(Flis) pro hliník (bod)

Obrázek 6 – Závislost Rk=f(Flis) pro železo (bod)

Obrázek 7 – Závislost Rk=f(Flis) pro měď (kulaté odizolované)

Obrázek 8 – Závislost Rk=f(Flis) pro měď (kulatý neizolovaný)

Obrázek 9 – Závislost Rk=f(Flis) na železo (kulaté odizolované)

Obrázek 10 – Závislost Rk=f(Flis) pro hliník (kulatý kartáčovaný)

ČTĚTE VÍCE
Proč se do sádry přidává vápno?

Závěr: při této laboratorní práci byla získána experimentální data o kontaktním odporu v závislosti na působící síle, tvaru a materiálu kontaktní plochy.

Přechodový odpor kontaktu elektrického obvodu je elektrický odpor kontaktní zóny, určený efektivní kontaktní plochou, a je roven poměru poklesu napětí na kontaktním přechodu k proudu přes tento přechod.

Kontaktní tlak je síla působící mezi dvěma uzavřenými kontaktními částmi.

Experimentálně získané závislosti přechodového odporu v závislosti na lisovací síle odpovídají teoretickým závislostem (obrázek 2). Vliv zbytkových deformací na vzhled křivky po lisování je jasně prokázán.

1.Jak se nazývá spojení dvou vodičů?

Elektrický kontakt je kontakt těles, který zajišťuje kontinuitu elektrického obvodu. Kontaktní spojení – kontakt v elektrickém obvodu určený pouze pro vedení elektrického proudu a není určen pro spínání elektrického obvodu pro daný provoz zařízení.

2. Vysvětlete fyzikální jevy při kontaktu?

Celá kontaktní plocha je zdánlivá kontaktní plocha, protože v důsledku drsnosti dochází ke skutečnému kontaktu kontaktních částí pouze v určitých oblastech. Proudové vedení se směrem ke kontaktní ploše smršťuje, zvětšuje se jejich délka a zmenšuje se průřez vodiče, kterým proud skutečně prochází, což způsobuje nárůst odporu.

3. Pojmenujte hlavní skupiny spojení kontaktů.

V přístrojové technice jsou všechny kontakty elektrického obvodu rozděleny do hlavních skupin: zapínací, vypínací, spínací, nepřekrývající se, překrývající se, zásuvný, zásuvný, můstek, páka, kroužek.

4. Co se nazývá přechodový odpor? Rk?

Odpor v oblasti kontaktu, způsobený jevem kontrakce proudových vedení, se nazývá přechodový odpor kontrakce kontaktu Rk

5. Vysvětlete proces tvorby oxidových vrstev kontaktů.

Na kontaktním povrchu pod vlivem kyslíku, ozónu, dusíku, síry a dalších chemických činidel, filmy, které se obvykle dělí na: adhezivní, matovací filmy, pasivační, vodní, hraniční mazací filmy atd. K tvorbě oxidového filmu dochází různými způsoby. Například pro nikl je to za normálních podmínek velmi pomalý proces, který se zrychluje s rostoucí teplotou. Hliník se vyznačuje rychlým růstem Al2O filmu (desítky sekund) do tloušťky 2. 2,5 nm. Další růst filmu nastává mnohem pomaleji: při pokojové teplotě po 20-30 dnech jeho tloušťka dosahuje 6. 10 nm. Fólie jsou teplotně odolné, mechanicky pevné a mají izolační vlastnosti. Bronz výrazně neoxiduje. Kovy jako wolfram, zlato a platina nereagují s kyslíkem.

5. Vysvětlete závislost.

Kontaktní odpor na začátku procesu je vysoký, protože vzduchová mezera mezi povrchy ještě nebyla překonána. Po kontaktu kontaktů mezi povrchy se začnou tvořit můstky, kterými začne protékat proud. S rostoucí silou na kontakt je takových můstků více a povrch je vyšší. V důsledku toho se odpor snižuje. Po zalisování kontaktů je charakteristika mírně nižší v důsledku přítomnosti zbytkových deformací kontaktních výstupků.

ČTĚTE VÍCE
Co je kompresor s přijímačem?

6. Vyjmenujte požadavky na kontaktní materiály.

Materiál kontaktu výrazně ovlivňuje jeho životnost a provozní spolehlivost. Požadavky na kontaktní materiály jsou značně rozporuplné. Jsou určeny podmínkami jejich provozu v různých režimech. Kontaktní materiál musí mít vysokou elektrickou a tepelnou vodivost. Potom tepelný výkon uvolněný v uzavřeném kontaktu klesá a podmínky odvodu tepla se zlepšují. To vede ke snížení teploty a intenzity tvorby oxidů na kontaktní ploše. Dobrý odvod tepla zabraňuje zahřívání oblouku a odpařování kovu. Konečně, v režimu obnovy elektrické pevnosti, kdy se tok proudu kontakty prakticky zastavil, dobré podmínky pro odvod tepla z vyhřívaných základů oblouku pomáhají zvýšit pevnost obnovy oblastí blízkých elektrodě. Je vhodné, aby kontaktní materiál měl vysokou hustotu, která napomáhá při erozi a přenosu kovu snižovat rozsah objemových změn v kontaktu. Kontaktní materiál musí mít kromě stanovených požadavků dobré technologické vlastnosti: zpracovatelnost za studena i za tepla, schopnost pájení a sváření s materiálem držáků kontaktů a také nesmí být nedostatkový ani drahý.

7. Promluvte si o výhodách a nevýhodách kovových kontaktů.

• vysoká elektrická vodivost a tepelná vodivost;

• vysoká odolnost proti korozi na vzduchu a v jiných prostředích;

• odolnost vůči tvorbě filmů s vysokým elektrickým odporem;

• vysoká tvrdost pro snížení mechanického opotřebení při častém zapínání a vypínání;

• vysoká odolnost proti oblouku (bod tání);

• vysoké hodnoty proudu a napětí potřebné pro jiskření;

• snadné zpracování, nízká cena.

• S rostoucím trvalým jmenovitým proudem se zvyšuje požadovaná hodnota kontaktního tlaku, rozměry a hmotnost sestavy kontaktů. Při proudech 10 kA a vyšších prudce rostou rozměry a hmotnost zařízení jako celku.

• Eroze kontaktů při spínání omezuje životnost zařízení.

• Oxidace povrchu a možnost navaření kontaktů snižují spolehlivost zařízení. Při vysokých zkratových proudech dosahují kontaktní tlaky velkých hodnot, což vyžaduje zvýšení hnacího výkonu, rozměrů a hmotnosti zařízení jako celku.

8. K čemu slouží kontaktní nátěry?

Povlaky se používají k zabránění koroze a oxidace s tvorbou filmů, které desetinásobně zvyšují kontaktní odpor. Materiály se nanášejí buď pomocí distančních podložek nebo nástřikem.

9. Proč Rk Je potažený kontakt odolnější než nepotažený?

Důvodem je použití bimetalových distančních vložek pro vyrovnání kontaktního páru, což zvyšuje počet kontaktních přechodů a následně vede ke zvýšení přechodového odporu.