Что такое переходное сопротивление

Что такое переходное сопротивление контактов и как его измерять?

В электротехнике очень часто возникает необходимость коммутации электрических цепей. Каждое электромеханическое коммутирующее устройство имеет, как минимум, одну пару соединительных контактов. Вопреки ожиданиям, нередко можно наблюдать, что контакты нагреваются. Виной тому является переходное сопротивление контактов, от которого невозможно полностью избавиться.

Контактное пятно образуется в результате любого соприкосновения проводников. В точке соединения проводов всегда возникает сопротивление, которое превышает величину удельных сопротивлений материалов проводника. Существует несколько причин такого явления, о которых речь пойдёт в данной статье. А для начала выясним, что подразумевают под термином переходного сопротивления контактов.

Что это такое?

Сопротивление, возникающее в зоне соприкосновения контактных поверхностей, при преодолении током точек касания, носит название переходного сопротивления контактов. Другими словами – это скачкообразное увеличение активного сопротивления в результате прохождения тока через контактное пятно. Математически такое явления можно выразить как отношение падения напряжения на контактах к протекающему через них току: ΔU/I

Как видно из формулы данная величина обратно пропорциональна силе контактного нажатия: Rn = ε/F, где ε – коэффициент, зависящий от физических свойств материала и чистоты обработки поверхности. Эту зависимость можно продемонстрировать на графике (рис. 1).

Рис. 1. График зависимости от приложенной силы нажатия

Нагревание контактных поверхностей – одна из причин быстрого их износа. Поэтому наиболее качественным соединением считается такое, для которого сопротивление контактного перехода является самым низким. В идеале оно должно равняться нулю. Но в силу ряда причин достичь такого значения на практике невозможно.

Причины возникновения

Для сплошного проводника справедлива формула: R = ρ * ( l / S ), где ρ – удельное сопротивление, l длина, S сечение проводника. Казалось бы, решение очень простое – надо увеличить площадь контактных площадок в конструкции электрического аппарата. К сожалению, такое усовершенствование не решает задачи кардинально. И дело даже не в том, что применять закон Ома для участка цепи к плоскостным контактам следует с учётом площади прикосновения поверхностей. Оказывается, что увеличение контактной площадки не сильно увеличивает площадь контактного пятна.

Если посмотреть под микроскопом на поверхность плоской контактной площадки, то можно заметить неровности (рис. 2). Касание контактов происходит лишь в некоторых точках. Даже тщательная шлифовка мало помогает. Дело в том, что в результате замыкания и размыкания контактов образуется искра (электрическая дуга), которая увеличивает неровности контактных поверхностей.

Рис. 2. Структура плоских контактных площадок

Обратите внимание на то, как увеличивается контактное пятно под действием силы нажатия (рисунок справа). Это объясняет причину зависимости сопротивления контактного перехода от нажатия, (график такой зависимости представлен на рисунке 1).

От чего зависит переходное сопротивление контактов?

Мы выяснили, что от площадей соприкасаемых поверхностей мало что зависит. На нагрев участка механического соединения влияют и другие явления. Например, окисление меди приводит к повышению температуры нагрева на скрутках соединительных проводов. Аналогичный процесс происходит также при соединении алюминиевых проводников.

В результате окисления проводников на их поверхностях образуется тонкая оксидная плёнка. С одной стороны, наличия пленок препятствует проникновению кислорода вглубь металла, предотвращая дальнейшее его разрушение, но с другой стороны они являются ещё одной причиной роста переходных сопротивлений.

Когда медь окисляется, то на поверхности контактной площадки образуется устойчивая плёнка. А это всегда приводит к увеличению сопротивляемости перехода. Устранить дефект можно путём протирания контактов спиртом. Регулярная процедура чистки помогает содержать коммутационные устройства в актуальном состоянии.

Алюминиевый контакт лучше поддаётся влиянию контактного нажатия, благодаря пластичности этого металла. С целью увеличения силы нажатия применяются болты, пружинные зажимы и различные клеммники.

Медные соединительные провода часто припаивают. В местах спайки переходное сопротивление минимальное.

Подводя итог, можем констатировать:

  1. Простое соприкосновение контактных поверхностей не обеспечивает надёжного контакта, поскольку соединение происходит не по всей поверхности, а лишь в немногих точках.
  2. на преодоление контактного перехода почти не влияют размеры и формы контактных площадок (см. график на рис. 3).
  3. Контактное нажатие существенно влияет на структуру перехода. Однако, это влияние проявляется только при сравнительно незначительных усилиях. После некоторого значения приложенной силы, вызвавшей смятие, сопротивляемость току стабилизируется.
  4. Со временем на медных и алюминиевых контактах образуется защитная плёнка, увеличивающая сопротивление. Для борьбы с этим явлением используют сплавы, покрывают поверхности серебром. Окисление активизируется при повышении температуры (для меди свыше 70 ºC). Температура в свою очередь зависит от токов нагрузки.
  5. Очень интенсивно на открытом воздухе окисляется алюминий. Оксидная плёнка алюминия обладает довольно большим удельным сопротивлением.

Рис. 3. Переходное сопротивление стали

Чтобы добиться нужного результата, следует учитывать комплексное влияние всех вышеперечисленных факторов. Правилами устройств электроустановок строго регламентируется сопротивление контактной группы. Нарушение этих требований может привести к авариям.

Нормы по ПУЭ 7

Правилами предусмотрено соблюдение важных параметров, включая допустимые значения для контактных переходов. Измерения сопротивления постоянному току проводятся при испытаниях разъединителей и отделителей. Нормы по ПУЭ 7 требуют, чтобы показания величин для отделителей и разъединителей, предназначенных для работы под напряжением от 110 кВ, соответствовали данным заводов-изготовителей.

По правилам ПУЭ 7 для разъединителей типа РОН3, рассчитанных на номинальное напряжение 400 – 500 кВ (при номинальном токе 2000 А) переходное сопротивление не должно превышать 200 мкОм. Для ЛРН (110 – 220 кВ/ 600 А сопротивление контактов должно составлять 220 мкОм.

Требования для остальных типов отделителей, применяемые в сетях 110 – 500 кВ:

  • Номинальному току 600 А соответствует сопротивление 175 мкОм;
  • 1000 А – 120 мкОм;
  • 1500 – 2000 А – наибольшее допустимое сопротивление 50 мкОм.

Измерения выполняются между точкой «контактный ввод» и на клемме «контактный вывод».

Методика измерения

Можно использовать формулу ΔU/I и провести вычисления с помощью амперметра и вольтметра. Этим методом измеряют переходное параметры контактов мощных силовых выключателей. Для этого амперметр включают последовательно с контактами, а вольтметр параллельно. Перед амперметром добавляют балластный резистор, параметры которого подбирают так, чтобы рабочий ток контактов соответствовал току контактного сопротивления (с учётом требований ПУЭ).

Данная процедура довольно громоздкая. Целесообразно воспользоваться милиомметром.

При выборе омметра следует учитывать следующие обстоятельства:

  1. Границы измерений должны находиться в диапазоне контроля прибора.
  2. Нижний предел диапазона омметра должен начинаться от 10 мкОм.
  3. Погрешность измерений не должна превышать 0,5%.

Существуют специальные приборы, предназначенные для измерений переходного сопротивления контактов. Выше приведённые требования уже учтены в таких приборах. Один из измерителей показан на рисунке 4. Результат измерений отображается непосредственно на цифровом дисплее.

Рис. 4. Измерительный прибор METREL

При измерениях следует учитывать загрязнение контактов и рабочую температуру агрегата. Наличие сторонних включений на площадках контактов, равно как и заниженная температура может исказить показания измерителя в большую сторону. Чтобы получить наиболее реальные параметры, необходимо выбирать токи и напряжения, близкие по значению к номинальным, характерным для конкретного разъединителя. Следует также помнить о том, что контакты обладают первоначальным временным сопротивлением, которое снижается после прогрева.

Существуют профессиональные измерительные приборы, у которые можно регулировать выходную мощность в довольно больших пределах. Они обеспечивают более высокую точность измерения.

Что такое переходное контактное сопротивление?

Самое хорошее контактное соединение – это то, с помощью которого переходное сопротивление образует небольшое значение на длительное время. Соединительные контакты являются неотъемлемой частью любой электрической цепи, а так как от них зависит стабильная работа электрических приборов и проводки, то необходимо понимать, что собой представляет переходное сопротивление контактов, от чего оно зависит и какие нормы значения существуют на сегодняшний день.

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.

Читайте также  Что такое идиоадаптация

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:

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

    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.

    Методика измерения

    Измерять переходное сопротивление необходимо при установленных значениях тока и напряжения. Как определить эту величину? Обычные приборы в виде омметра или тестера не подойдут, так как они пропускают через электрическую цепь при напряжении до 2 В токи 0,5–1 мА. При таких небольших нагрузках большинство мощных устройств не могут предоставить паспортные данные этого явления. Определение его возможно, если собрать обычную схему измерения. Она предоставлена ниже:

    Балластное противодействие (R) приостанавливает ток через контакты, а уменьшение напряжения на них при определенном токе дает возможность определить переходное сопротивление по формуле. Подбирая элементы в схему необходимо вводить при тестировании токи, которые предоставляет таблица ниже (данные указываются с учетом нормы, ПУЭ и ГОСТ):

    Рабочий ток контактов реле, А Ток проверки контактного сопротивления, мА
    0,01 – 0,1 10
    0,1 – 1 100
    >1 1000

    Вместо предоставленной выше схемы измерения можно использовать специальные приборы, например Микроомметр Ф4104-М1 или же импортный аналог C.A.10. О том, как измерить данное значение, показывается на видео:

    Важно отметить, что результаты тестирования зависят от того, насколько контакты загрязнены и какая у них температура. Поэтому проводя измерения необходимо выбирать такой ток и напряжение, которые будут соответствовать определенным условиям употребления реле в указанной схеме.

    Какое должно быть переходное контактное сопротивление? Максимально допустимое значение этой величины является нормируемым и равняется 0,05 Ом.

    При установлении больших нагрузок не стоит забывать про первоначальное высокое противодействие контакта. После коммутации оно существенно уменьшается под воздействием электрической очистки. Если устройство применяется в сигнальных цепях, то этой величиной можно пренебречь.

    Вот и все, что хотелось рассказать вам о том, что такое переходное сопротивление контактов, какое у него допустимое значение и как выполняются измерения величины. Надеемся, информация была для вас полезной и интересной!

    Переходное сопротивление: что это такое и что нужно учитывать во время соединения проводов

    Во время соединения электропроводов важно создать между ними наилучший контакт. Электрически контакт создается путем скручивания или спаивания двух проводов. Однако сопротивление такого контакта окажется выше, нежели у цельных проводов. Этому способствуют несколько факторов, главнейшим из которых является площадь контактируемых поверхностей. Так, чем это значение больше, тем меньше оказывается сопротивление.

    Для шероховатых контактов характерна меньшая площадь соприкосновения, а контакт обеспечивается микроскопическими выступами. Также площадь определяется и тем, насколько сильно проводники прижаты друг к другу: чем больше сила нажатия, тем больше является площадь, где проводники соприкасаются между собой.

    Специфика переходного сопротивления в момент соединения проводов

    На переходное сопротивление влияет еще один фактор – окисленные контакты. Сопротивление увеличивается многократно, если на поверхности жил проявляется темная пленка окиси. Также важно, чтобы соединяемые проводники были совместимы между собой как по электрическим, так и по химическим характеристикам. В противном случае, если контактируют две окиси несовместимых между собой металлов, контакт ухудшается из-за увеличения переходного сопротивления.

    Почему лучше избегать прямого соединения меди и алюминия?

    Пара «медь/алюминий» относится к группе электро-химически несовместимых материалов. Разгадка кроется в очень быстром и сильном окислении алюминиевых жил, из-за чего возрастает сила переходного контактного сопротивления. Так, при соединении меди и алюминия образуется гальваническая пара, контактные поверхности взаимно отторгаются. В результате выделяется большое количество тепла и обгорает изоляция.

    Однако случаются ситуации, в которых нужно незамедлительно соединить провода (алюминиевый и медный). Среди наиболее безопасных вариантов указываются:

    • Наложение специальных клемм;
    • Использование ответвительных зажимов для CИП или сжимов типа «Орешки»;
    • Прокладка между двумя металлами обычного болта с гайкой, исключив таким образом прямой контакт жил.

    Выбор способа соединения электропроводов

    Для соединения электропроводов используются разные способы. Выбор определяется величиной протекающего тока и сечением провода. Также учитывается металл, из которого произведены жилы, их количество, место проведения соединения, условия, при которых будет эксплуатироваться проводка.

    Как правило, профессиональные электрики отдают предпочтение клеммным колодкам. От них есть возможность отрезать нужное количество гнезд. А в бытовом применении особым удобством отличаются клеммники пружинного типа.

    Еще один общепринятый способ соединения электропроводов – это их скрутка. Она заматывается изолентой либо закрывается специальными колпачками с резьбой. Чтобы обеспечить дополнительную прочность и надежность контакта, скрутка сваривается или пропаивается.

    Также в процессе монтажа электропроводки в доме или квартире возникает необходимость соединения одножильного с многожильным проводом. Обычная скрутка здесь не подходит, для хорошего контакта лучше использовать клеммные колодки. Также можно предварительно пропаять концы многожильного кабеля. Это увеличит площадь соприкосновения (контакта) и позволит предотвратить обрыв отдельных жил в проводе.

    Однако, независимо от метода соединения электропроводов, предварительно их нужно подготовить: снимается изоляционный слой, а провод очищается при помощи ножа от окисленной пленки и остатков изоляции. Провода спаиваются. Высокая механическая прочность и относительно небольшое сопротивление достигается за счет равномерного заполнения расплавленным припоем абсолютно всех зазоров, которые есть между электропроводами.

    Особенности пайки проводов

    К преимуществам метода пайки проводов относятся:

    • Нет необходимости в применении дорогостоящего оборудования;
    • Ремонтопригодность такого вида соединения – при необходимости нужно лишь разогреть пайку, используя обычный паяльник;
    • Способность выдерживать большие нагрузки.

    Также важно отметить, что метод пайки подходит для соединения почти всех металлов. Данная особенность объясняется способностью достижения в припое и соединяемых поверхностях одинаковой температуры.

    Еще один момент, которому следует уделить внимание – тщательная зачистка проводников. Окись с меди убирается механическим способом, просто соскребая с жил изоляцию. В то время как пленка с алюминиевого провода удаляется непосредственно во время пайки – путем ее зачистки из под расплавленных припоев.

    Если вы решили использовать специальный флюс, разъедающий окись во время нагревания, важно удалить по завершению процедуры все остатки, чтобы предотвратить разрушение соединения. С этой целью можно использовать технический спирт или бензин.

    Читайте также  Что такое хобби и зачем оно нужно

    Место, где провода были спаяны, хорошо изолируется. Для этого подойдет термостойкая хлопчатобумажная или виниловая изолента. Также допускается наложение пластмассовых колпачков, которые в сравнении с изолентой, выглядят достаточно привлекательно и аккуратно.

    Клеммы – быстрое и удобное использование

    Это самый удобный и надежный способ соединения проводов. Единственным недостатком является невозможность их сокрытия, если нужно спрятать целый пучок проводов.

    Самыми распространенными являются клеммные зажимы. Они отличаются винтовым соединением – втулки от резьбы расположены внутри полиэтиленового корпуса. Принцип действия следующий: при вкручивании в резьбу винты туго прижимают провода, после чего они естественным образом вставляются в клеммник. Однако такой способ соединение не подходит для алюминиевых проводов из-за мягкости металла.

    Помимо винтовых клеммников допускается применение специальных прижимных пластин. Концы электропроводов зачищаются, после чего вставляются между пластинками и плотно прижимаются. Используя такой метод, минимизируется вероятность повреждения проводов. Поэтому специалисты рекомендуют выбирать именно этот вариант клемм.

    Третий вариант клеммников – пружинные, в которых содержится специальный антиокислительный состав, позволяющий беспрепятственно соединять провода разного сечения и из различающихся материалов. Конструкция таких клемм самозажимная, что позволяет их использование даже неопытными ратниками.

    Если выполнять соединительную операцию аккуратно, провода можно скрепить, используя разные методы и технические приспособления. Так, самозажимные клеммники являются оптимальным средством для тех, кто пока не обладает большим опытом в проведении электромонтажных работ. В то время как в пользу пайки и винтовых зажимов падает выбор профессиональных электриков.

    Выездная электролаборатория поможет выявить и устранить эти дефекты.

    Что такое переходное сопротивление и как его измерить

    Электрическая цепь включает в себя контактные соединения в большем или меньшем количестве. Такие соединения нужны, чтобы отдельные ее элементы в передающих сетях, электроустановках или электрических аппаратах работали как единое целое. В контактных соединениях обеспечивается соприкосновение проводников с целью предотвращения обрыва цепи. Место контакта характеризуется электрическим сопротивлением, превышающим данный показатель каждого из проводников. От величины этого параметра во многом зависит надежность работы электрических устройств, поэтому в электротехнике понятию переходное сопротивление контактов уделяется особое внимание.

    Почему в месте соединения проводников сопротивление возрастает

    Обеспечить 100 % прилегание мест касания проводников практически невозможно. На поверхностях всегда будут существовать мелкие впадины и бугорки, которые не уберет никакая механическая обработка. Они как раз являются причиной того, что пятно контакта поверхности воспринимающей усилие будет меньше воспринимаемой визуально. Уменьшение проходного сечения проводника в месте перехода увеличивает сопротивление протеканию тока.

    Кроме этого абсолютное большинство проводников подвержены окислению поверхностей контакта. Окисная пленка наиболее часто применяемых в качестве материала проводников меди и алюминия имеет большее удельное сопротивление, чем основной металл. Поэтому окисление контактных соединений приводит к увеличению переходного сопротивления.

    Негативные факторы, возникающие от высокого переходного сопротивления

    Законы электротехники констатируют факт увеличения выделяемого тепла на контактах при высоком переходном сопротивлении. Это приводит к тепловому расширению проводников и соответственно к ослаблению места контакта. Слабый контакт, в свою очередь повышает переходное сопротивление, которое в конечном итоге стремится к бесконечности. Резко возрастающий ток вызывает отгорание или сваривание контактных соединений. Процесс нагрева может происходить с образованием электрической дуги, что создает реальную опасность возникновения пожара.

    Как уменьшить величину переходного сопротивления

    Для обеспечения нормальной работы электрооборудования, недопущения аварийных ситуаций существуют рекомендации по применению способов реализации контактных соединений.

    Механические

    Этот способ основан на сжатии соприкасаемых поверхностей проводников для увеличения пятна контакта. Зависимость переходного сопротивления (Rn) от усилия сжатия F (давления) показана на графике.

    Из графика следует, что чем больше усилие сжатия, тем меньше переходное контактное сопротивление. Однако целесообразность в повышении усилия сжатия имеет ограничения. При достижении определенной величины оно уже перестает влиять на изменение сопротивления. Следует учитывать прочностные характеристики сжимаемых контактов при выборе оптимального давления. Для примера рассмотрим несколько наиболее часто применяемых механических способов соединения проводников.

    • Опрессовка. Этот способ заключается в совместном деформировании опрессовочной гильзы и соединяемых контактных проводников. Основными инструментами для опрессовки служат пресс-клещи и переносные гидропрессы. Гильза для повышения электрических характеристик соединения выполняется из специальных материалов (электротехническая медь, электротехнический алюминий).
    • Зажимы с помощью резьбовых соединений. В качестве рабочего материала для таких соединений применяются клеммные колодки. Они состоят из пластикового корпуса, в который вставлены с обеих сторон латунные трубки с резьбой с предварительно накрученными винтиками. Для соединения в отверстия клеммы вставляются соединяемые проводники и закручиванием винтов с определенным усилием крепятся в ней.
    • Пружинные зажимы. Отличаются разнообразием конструкций, но в основе всех заложена пружина, обеспечивающая своей силой упругости давление на контактируемые поверхности проводников. Здесь важно использовать пружинные зажимы от производителей. Некачественные пружины со временем могут потерять упругость и ослабить контакт. На изображении зажим при помощи листовой пружины от немецкого производителя WAGO.

    Соединение контактов с помощью сварки

    Эта технология позволяет создать надежный контакт с минимальным превышением переходного сопротивления. Применяется в электромонтажных работах, где в качестве расходника используется угольный электрод. Малый сварочный ток дает относительно слабую электрическую дугу и практически нулевое разбрызгивание металла дают электромонтажнику возможность работы в защитных очках вместо маски.

    Сварку следует производить на короткой дуге, при увеличенной внешняя воздушная среда оказывает отрицательное воздействие на зону сварки в виде появления на ней пор, что повышает величину переходного сопротивления.

    Пайка контактов

    Перед пайкой важно правильно выполнить скрутку соединяемых проводников. Самостоятельная эксплуатация контактов выполненных в виде скруток запрещено ПУЭ («Правилами устройства электроустановок»). Сам процесс не требует особых навыков в отличие от сварки, где надо уметь держать короткую дугу. Так как материал, с помощью которого производят пайку (свинцово-оловянный и ему подобные) не обладает высокими прочностными характеристиками, то эта технология используется для соединения малых сечений (кабеля контрольные, управления, интернет кабеля).

    Борьба с окислениями поверхностей контактов повышает эффективность передачи тока через соединение. Следует не допускать длительный период работы контактов из меди или алюминия, необходимо периодически выполнять чистку поверхностей спиртом.

    Покрытие контактов серебром, платиной, лужение, никелирование, цинкование добавляют им коррозионную стойкость. При этом указанное покрытие практически не влияет на электрические характеристики соединения.

    Нормы электроустановок по величине переходного сопротивления

    На качественное выполнение функций электрических коммутационных аппаратов влияет величина сопротивления переходных контактов. Она оказывает существенное значение на быстроту срабатывания, как мощных электрических устройств типа масляных выключателей, так и слаботочной аппаратуры типа кнопок, переключателей, тумблеров. Так как допустимую величину переходного сопротивления необходимо периодически контролировать она обычно заносится в паспорт на изделие заводом — изготовителем.

    Если в паспорте отсутствует информация по допустимой норме переходного сопротивления, следует обратиться к следующим нормативно — техническим документам: ПУЭ (7 издание), ГОСТ 24606.3–82, ГОСТ 17441–78 и другим стандартам, включая отраслевые. В зависимости от мощности и вида электрического оборудования (выключателей, разъединителей, отделителей и других) задается величина номинального тока, которому соответствует предельное значение переходного сопротивления. Его допустимое значение составляет достаточно малую величину, измеряемую в тысячных долях (мкОм).

    Важным показателем эффективности работы заземления является минимальное сопротивление прохождению тока через грунт. Так как конструкция заземления состоит из нескольких соединенных между собой элементов, то одним из факторов, влияющих на его работу, будет переходное сопротивление. Его максимальное значение согласно требованиям ПУЭ не должно быть большим 0.05 Ом на любом контактном переходе заземления. Такая величина позволит быстро сбросить мощный потенциал, возникший, например, во время короткого замыкания.

    Как контролировать величину переходного сопротивления

    В графики планово — предупредительного ремонта электрического оборудования, в котором имеются контактные устройства в обязательном порядке входит проверка их переходного сопротивления. Периодичность таких работ учитывает требования ПТЭЭП («Правил технической эксплуатации электроустановок»). Однако решающее слово о назначении проверки переходного напряжения остается за эксплуатирующей электрооборудование организацией. Своевременное обнаружение неисправности контактов позволяет предотвратить выход из строя всего оборудования.

    Выявить неисправность контакта поможет измерение переходного сопротивления. Существует несколько методов в определении этого параметра. Однако общим для всех способов замера служит измерение переходного сопротивления в установленных нормативно — технической документацией значений тока и напряжения.

    Метод измерения с помощью простой схемы

    Установленные ПУЭ значения номинального тока и напряжения для определения допустимого переходного сопротивления не позволяют напрямую применять для измерения обычные омметры или тестеры. Выйти из положения поможет простая схема с применением амперметра и милливольтметра.

    Читайте также  Что такое клиентоориентированность

    Увеличением/уменьшением нагрузки R подбирается рабочий ток контактной пары, а милливольтметр фиксирует при данном токе напряжение. По формуле закона Ома переходное сопротивление контакта определяется расчетным путем.

    Метод измерения с помощью специальных приборов

    Существуют специальные миллиомметры и микроомметры с помощью которых переходное сопротивление контакта можно определить, подключив зажимы непосредственно к его концам.

    Эти измерительные приборы отличаются по принципу действия, весогабаритным характеристикам, метрологическими показателями. Однако требования к зажимам («крокодильчикам») у них одинаковые. Они должны плотно прилегать к подключаемым с их помощью концам входа и выхода, для чего зажимы оснащаются болтовыми соединениями, пружинами сжатия и другой подобной оснасткой.

    Некоторые электрические устройства имеют конструктивные особенности, которые необходимо учитывать при измерении переходного сопротивления. Например, высоковольтные выключатели оснащены трансформаторами тока. В процессе измерения переходного сопротивления подача тока вызывает переходной процесс, возникающий в обмотках трансформатора. Измерительный прибор должен иметь в конструкции устройство обеспечивающее исключение такой погрешности.

    Устранить под ноль переходное сопротивление согласно законам физики невозможно. Надо просто научиться с ним мирно сосуществовать, соблюдая все технические регламенты по профилактике контактных пар, контролю их с помощью измерительных приборов. В этом случае величина переходного сопротивления будет столь мала, что ее негативное влияние не будет ощущаться при работе электроустановок.

    Видео по теме

    Переходное сопротивление

    Коммутацию электрических цепей невозможно представить без соединительных контактов. Даже если устройство напичкано электронными ключами, всё равно парочка механических контактных соединений найдётся. Случается так, что контакты греются. Это происходит из-за переходного сопротивления между ними.

    Определение

    Переходное сопротивление (ПС) – это такое сопротивление, которое появляется там, где поверхности контактов соединяются друг с другом. Оно возникает при преодолении током границы токопроводящего соединения. В этом случае активное сопротивление резким скачком увеличивается при прохождении тока от одной поверхности к другой.

    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.

    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.

    От чего зависит сопротивление

    На величину ПС влияют следующие причины:

    • плотность тока в месте смыкания контактов;
    • сила, с которой сжимаются поверхности соединения;
    • материал, из которого изготовлены контакты;
    • уровень окисления металлических поверхностей.

    Важно! Любое контактное соединение Rк является суммой пары сопротивлений: R (металла, из которого изготовлен контакт) и Rп (переходного) – Rп = R + Rк.

    Факторы, влияющие на величину переходного сопротивления

    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:

    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:

    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.

    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.

    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.

    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:

    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.

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

    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.

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

    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.

    Как часто замерять ПС заземления

    Заземление – это специальное соединение оборудования с заземляющим устройством (ЗУ).

    ЗУ представляет собой устройство, состоящее из следующих элементов:

    • заземлителя (контура заземления);
    • шины заземления;
    • заземляющих проводников.

    Проверку в полном объёме с вскрытием грунта, осмотром состояния заземлителей и соединяющих их проводников проводят 1 раз в 12 лет. Внеплановые проверки проводят после капитальных ремонтов, связанных с заземляющими элементами. Срок проверки и измерений ПС ЗУ назначается на основании рекомендаций организации, которая выполняла предыдущую проверку.

    К сведению. Замеры рекомендовано производить в месяцы наибольшего промерзания или высыхания грунта.

    Значение Rп, лежащее в пределах регламентируемых норм, обеспечивает стабильную работу коммутационных устройств. Это, в свою очередь, способствует бесперебойной и безопасной эксплуатации оборудования.

    Видео

  • Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: