Сопротивление стягивания контакта

Как ни тщательно обработаны поверхности соприкосно­вения контактов, электрический ток проходит между ними только в отдельных точках, в которых эти поверхности касаются, так как получить абсолютно гладкую поверхность практически невозможно.

Примерная картина соприкосновения контактов показана на рис. 2.3. Благодаря нажатию одного контакта на другой, вершины выступов деформи­руются и образуются площадки действительного касания контактов. Рассмотрим процесс перехода тока из одного контакта в другой при касании двух цилиндрических кон­тактов по торцам.

Положим, что имеется только одна пло­щадка касания, имеющая форму круга с радиусом а (рис. 2.4). Радиус а при пластической деформации можно найти с помощью формулы

,                                                           (2.1)

где— сила контактного нажатия, Н;  – временное сопротивление на  смятие    материала контактов, Н/м².

Рис. 2.4. Идеализированная площадка  касания  контакта

В результате стягивания линий тока к площадке каса­ния их длина увеличивается, а сечение проводника, через которое фактически прохо­дит ток, уменьшается, что вызывает увеличение сопро­тивления. Сопротивление в области площади касания,        обусловленное явлениями стягивания линий тока, на­зывается переходным сопро­тивлением стягивания контакта.

Для такой идеализированной картины (см. рис.2.4) переход­ное сопротивление   определяется выражением .

(2.2)

С точностью до 5 % эта формула справедлива, если диаметр контакта превосходит в 15 и более раз диаметр площадки касания. В большинстве практических случаев последнее условие соблюдается, так как размеры площад­ки касания обычно не превосходят долей миллиметра.

С учетом (2.1) и (2.2) переходное сопротивление стягивания  для одноточечного  контакта определится выражением . (2.3)

Таким образом, переходное сопротивление, обусловлен­ное стягиванием линий тока, прямо пропорционально удельному сопротивлению материала контакта, корню квадратному из временного сопротивления на смятие этого материала и обратно пропорционально корню квадратному из силы контактного нажатия. С ростом контактного нажатия переходное сопротивление уменьшается (кривая на рис. 2.5). Следует отметить, что при уменьшении нажатия (кри­вая 2) зависимость идет ниже из-за наличия остаточных деформаций контактирующих выступов. При многократном замыкании и размыкании контактов кривые и не повторяют друг друга, так как в каждом случае касание происходит в различных точках. Вместо кривых и получается ограниченная ими область.

Одноточечный контакт при­меняется в основном только при малых токах (до 20 А). При больших токах (100 А и более) применяется многото­чечный контакт. В многоточеч­ном контакте ток проходит че­рез несколько контактных пе­реходов, соединенных парал­лельно. Поэтому его переход­ное сопротивление при неиз­менном нажатии меньше, чем у одноточечного контакта. Од­нако нажатие в каждой кон­тактной площадке уменьшается. Количество контактных переходов увеличивается с ростом нажатия по весьма слож­ному закону. Переходное сопротивление многоточечного контакта выражается уравнением, полученным экспери­ментально

,

где т = 0,7…1,0; — постоянная, зависящая от конструкции контакта.

Сопротивление зависит и от обработки поверхности.

При шлифовке поверхность выступов более пологая с большой площадью. Смятие таких выступов возможно только при больших силах нажатия. Поэтому сопротивле­ние шлифованных контактов выше, чем контактов с более грубой обработкой.