Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Уменьшение — переходное сопротивление

Уменьшение переходного сопротивления у контактов достигается увеличением давления между контактными поверхностями, а также такой конструкцией контактов, при работе которых происходит скольжение с перекатыванием ( притирание) подвижного контакта относительно неподвижного. [1]

Для уменьшения переходного сопротивления штыри и гнезда серебрят или золотят. Золочение применяется для ответственной аппаратуры, работающей в сложных климатических условиях, особенно, если во время эксплуатации контакты длительное время находятся в замкнутом состоянии. При таких условиях на серебре могут образоваться пленки окислов за счет действия сероводорода, что может привести к нарушению электрического контакта, если напряжение в электрической цепи мало. [3]

Для уменьшения переходного сопротивления используют коксовую мелочь. [5]

Для уменьшения переходного сопротивления контактные поверхности покрывают оловом или изготовляют из серебра. На работу контактного соединения очень неблагоприятно влияет дуга — электрический разряд между расходящимися контактами цепи при сколько-нибудь значительных токе и напряжении. [6]

Для уменьшения переходного сопротивления в размыкающихся контактах их конструируют таким образом, чтобы замыкание и размыкание сопровождалось скольжением одной контактной поверхности по другой, стирая образующуюся пленку окиси. Контакты проводов из латуни, бронзы и меди защищают от окисления лужением тонким слоем олова или сялава свинца и олова. В ряде случаев для этой цели используют серебро или же делают серебряные контакты. [7]

Для уменьшения переходного сопротивления между углеродистым слоем и металлической арматурой края неуглероженных оснований покрывают суспензией коллоидного графита или молекулярного серебра, создавая промежуточный контактный слой. [9]

Для уменьшения переходного сопротивления между пластинами основание контакта пропаивают серебряным припоем методом погружения. В целях лучшего затекания припоя в зазоры между пластинами спаиваемые поверхности пластин подвергают гальваническому серебрению. Процесс пайки ведется следующим образом. В ванне под слоем флюса, состоящего из буры, расплавляют серебряный припой, в который погружают основание контакта. Контакт выдерживают в ванне до момента достижения температуры, при которой серебряный припой легко стекает с контакта. Передержка контакта в расплавленной ванне приводит к сильному оплавлению контакта, то же имеет место и при сильном перегреве припоя. [11]

Для уменьшения переходного сопротивления нажатие контактов обеспечивается пружинами. [12]

Для уменьшения переходного сопротивления контактов на концы пластин-контактов наносится слой серебра, золота, родия или других благородных металлов. Этот слой выполняет также роль немагнитной прокладки, не допускающей залипания контактов. [13]

Для уменьшения переходного сопротивления щетки иногда устанавливают наклонно ( навстречу движению) и ставят несколько параллельных щеток на одно кольцо. [14]

Для уменьшения переходного сопротивления контактов на концы пластин-контактов наносится слой серебра, золота, родия или других благородных металлов. Этот слой выполняет также роль немагнитной прокладки, не допускающей залипания контактов. [15]

Источник

Минимизация и стабилизация переходного сопротивления разъемных контактов в системах уравнивания потенциалов и заземляющих устройствах

Минимизация и стабилизация переходного сопротивления разъемных контактов в системах уравнивания потенциалов и заземляющих устройствах

Генеральный директор НПО «Инженеры электросвязи»,

Система уравнивания потенциалов и заземляющие устройства необходимы для функционирования любого объекта связи. Ошибки при их проектировании, монтаже и эксплуатации являются одной из основных причин выхода оборудования из строя под воздействием перенапряжений и нарушения качества связи из-за помех.

Доклад посвящен электрическим свойствам контактов и продолжает тему свойств различных элементов заземляющих устройств, затронутую в моих статьях (1, 2).

Каждый студент знает, что электротехника – наука о контактах.

Хороший контакт – это низкое переходное электрическое сопротивление, механическая прочность, стойкость к воздействиям внешней среды, стабильность характеристик во времени.

Плохой контакт это:

при соединении цепей связи – ухудшение качества или перерыв связи;

при соединения кабелей или шин электропитания – потери энергии, нагрев, возгорание;

при соединения шин и кабелей систем уравнивания потенциалов – выход из строя и сбои в работе аппаратуры под воздействием помех, опасность поражения электрическим током.

Значительная часть контактов в системах уравнивания потенциалов и практически все контакты для подключения аппаратуры, оболочек кабеля, защитных проводников выполнены с помощью болтового соединения. Такие соединения более технологичны при монтаже, чем сварка или пайка и поэтому предпочтительнее при условии обеспечении качественного контакта.

В соответствии с инструкцией (3) максимальные значения переходных сопротивлений контактных соединений элементов заземляющих устройств должны быть не более 600 мкОм в местах непосредственного соединения кабелей между собой.

Допустимые и недопустимые контакты металлов.

Контактирующие поверхности должны иметь корозионностойкие и электропроводные покрытия и не образовывать контактные пары., вызывающие электрохимическую коррозию. Допустимые и недопустимые контакты металлов регламентируются стандартом (4). Данные о совместимости некоторых металлов и сплавов приведены ниже.

П – совместимые при пайке, при непосредственном соединении образуют гальваническую пару.

Как показано в (1,2), применение шин заземления и уравнивания потенциалов из стали на современных объектах связи ограничивается их высокой индуктивностью. На многих объектах магистральные и рядовые проводки ЛАЦ выполнены аллюминивыми шинами и проводами, что допускается инструкцией (3). Уменьшение физических размеров оборудования и соответственно, более компактное его распложения позволяет, а требования ЭМС требуют все больше применять медные шины. Стативы подключаются медными проводами. Металлические оболочки кабеля выполнены из различных материалов. В этих условиях зачастую трудно выполнить требования по совместимости металлов.

Кроме того, многие соединения находятся в условиях повышенной влажности, а то и просто не защищены от прямого воздействия осадков. Защитные покрытия не всегда спасают от проникновения влаги к месту контакта.

Еще одна проблема – как плотно прижать наконечник заземляющего проводника к контактной поверхности, ведь и поверхность и наконечник в реальности никогда не бывают идеально ровными.

Способы уменьшения и стабилизации переходного сопротивления.

Для уменьшения и стабилизации на длительный срок переходного сопротивления применяются разные средства и способы:

Традиционные способы (использование тарельчатых пружин, конических шайб, переходных медно-аллюминиевых пластин и наконечников) недостаточно надежны или требуют дефицитных материалов.

Применение защитных или герметизирующих смазок, таких, как технический вазелин, литол, не решает проблему из-за небольшого срока службы контактов и относительно высокого переходного сопротивления.

В конце 70-х годов в нашей стране для минимизации и стабилизации переходного сопротивления в электрических контактах начали применять платы тока. Плата представляет собой перекрестногофрированную медную фольгу толщиной 0,1 мм, покрытую с двух сторон легкоплавким сплавом, в состав которого входят индий, висмут, олово, свинец, кадмий. Плата тока помещается между контактными поверхностями и при затяжке крепежа контакта заполняет макро и микронеровности, создавая дополнительные рабочие точки контакта при одновременной их герметизации.

Внедрению данного способа препятствовала дороговизна исходных материалов и ненадежность конакта при перегреве.

Электропроводящие пасты и смазки.

Начиная с 80-х годов, как в нашей стране, так и за рубежом начали разрабатываться и использоваться специализированные электроконтактные пасты — органические связующие в смеси с порошковыми металлическими фритами. Паста наносится на рабочую поверхность электрического контакта, толщина покрытия — 50-80 мк, при этом мелкодисперсные частицы металлов заполняют макро и микронеровности контактных поверхностей. При затяжке контакта паста спрессовывается в сплошную губчатую металлическую прокладку толщиной порядка 40 мк, значительно увеличивая количество рабочих точек. Недостаток этого способа — трудность зачистки контакта от пасты при его переборке.

В настоящее время в России разработаны и производятся несколько типов термостойких электропроводящих паст (смазок), позволяющих обеспечить и стабилизировать переходное сопротивление на уровне от единиц до десятков мкОм на срок не менее 5 лет в широком диапазоне температур.

Пасты работоспособны независимо от рода тока, значений частоты и напряжения.

Рецептура смеси представляет собой представляет собой термостойкое электропроводное соединение мелкодисперсной металлической фриты с органическими связующими.

Толщина покрытия поверхности металла составляет несколько микрон и обеспечивает долговоременную защиту места стыка электрического контакта от различных физикохимических процессов, происходящих в процессе эксплуатации.

Существуют различные рецептуры паст, рассчитанные на сочетания материалов

и различные рабочие температуры, причем чем выше максимальная рабочая температура (до 250-300 градусов) тем дороже паста. Свойства пасты сохраняются при температуре до — 60 градусов.

В зависимости от рецептуры современные пасты смываются водой или растворителем, что значительно облегчает ремонт контактов.

Применение электропроводящих паст в промышленности.

В промышленности электропроводящие пасты широко применяются в энергоемких производствах, например в алюминиевой промышленности, при электрической плавке металлов а так же на энергообъектах.

Экономия электроэнергии на предприятиях цветной металлургии и вхимической промышленности составляет, по данным опытно-промышленной эксплуатации, 00 квт/ч, в общепромышленных сетях до 10000 квт/ч на 1 кг пасты в год. Покрытие пастой электронагруженных контактов стало нормой, что не только позволяет экономить электроэнергию, но и повышает ресурс работы контактов, решает проблему соединения различных металлов, предупреждает возгорание из-за перегрева.

С 01.01.91 введено в действие изменение №3 к ГОСТ 10.434-82, допускающее применение электропроводящих смазок и паст при сборке контактов.

Предложения по применению электропроводящих паст в отрасли связи.

Электропроводящие смазки на предприятиях связи могут применяться в тех же целях, что и на общепромышленных сетях.

Кроме того, считаю целесообразным широко использовать их при монтаже разъемных контактов в системах уравнивания потенциалов и заземляющих устройств а так же при подключения к ним различного оборудования.

В частности, в инструкции по монтажу и эксплуатации устройств защиты, выпускаемых нашим предприятием, рекомендуется использовать электропроводящую пасту при монтаже контактов заземления, особенно в неблагоприятных условиях (например в НРП).

Способ применения пасты.

Перед нанесением смазки на контактные поверхности зачистить их металлической щеткой. Пыль удалить сухой ветошью. На одну из поверхностей шпателем нанести тонкий слой пасты (толщиной менее 1 мм). Сборку контактов производить в соответствии с ГОСТ или монтажными инструкциями. Убрать излишки пасты, вытесненные из области контакта. При ремонте контакта остатки пасты удалить растворителем, произвести подготовку к нанесению в соответствии с п.1.

Расход пасты на 1 кв. метр – 200 грамм.

Паста пожаробезопасна, не оказывает общетоксического и раздражающего действия. Срок гарантии составляет 3 года со дня ввода в эксплуатацию. Срок хранения в таре изготовителя – 1 год.

НПО «Инженеры электросвязи» предлагает поставку монтажных комплектов, в которые кроме фасованой в удобную упаковку пасты, входят шпатели, перчатки и металлическая щетка.

Терентьев свойства эквипотенциальных проводников.

«Электрическое питание», №3-4, 2004.

Высокочастотные свойства заземляющих проводников.

«Электросвязь» №11, 2004.

РД45.091.195-90 Инструкция по проектированию комплексов электросвязи. Общие требования и нормы по заземлению оборудования, кабелей и металлоконструкций. ГОСТ 9.005-72 Допустимые и недопустимые контакты металлов. ГОСТ 10.434-82. Соединения контактные электрические. Классификация. Общие технические требования. , , О минимизации и стабилизации переходного сопротивления. «Промышленная энергетика» №7, 2001. О применении электропроводящей смазки ЭПС-98 для повышения надежности контактных соединений. Письмо № 15-02/705 от 25.11.02 Департамента электрических сетей сетевая компания».

Источник

Что такое переходное контактное сопротивление и как с ним бороться

Из размещенных на сайте Электрик Инфо ранее статей можно заметить, что как только вопрос касается способов соединения проводов, то сразу возникают споры вокруг того, какой из вариантов соединения лучше и надежнее. Наиболее качественным соединением контактов всегда будет то, которое обеспечивает наиболее низкое значение переходного контактного сопротивления как можно более длительное время.

Контактные соединения в большом количестве входят во все электрические цепи и аппараты и являются их очень ответственными элементами. Так как от состояния электрических контактов в наибольшей степени зависит безаварийная работа электрооборудования и электропроводки, то в этой статье давайте разберемся что же это такое — «переходное контактное сопротивление» и от каких факторов зависит его величина. Опираться при этом будем на теорию электрических аппаратов , так как именно именно в этой дисциплине вопросы электрическ ого контакт ирования исследован ы наиболее хорошо и подробно.

Электрический контакт (в отвлечённом смысле). Состояние, возникающее при соприкосновении двух проводников.

Итак. Контактное соединение – это конструктивное устройство, в котором осуществляется электрическое и механическое соединения двух или нескольких отдельных проводников, которые входят в электрическую цепь. В месте соприкосновения проводников образуется электрический контакт – токопроводящее соединение, через которое ток протекает из одной части в другую.

Простое наложение контактных поврехностей соединяемых проводников не обеспечивает хорошего контакта, так как действительное соприкосновение происходит не по всей поверхности, а только в немногих точках. Причина этого — неровность поверхности контактирующих элементов и даже при очень тщательной шлифовке на поверхностях остаются микроскопические возвышения и впадины.

В книгах по электрическим аппаратам можно встретить подтверждение этому на фотографиях сделанных с помощью микроскопа. Действительная площадь спорикосновения во много раз меньше общей контактной поверхности.

Из-за малой площади соприкосновения контакт представляет довольно значительное сопротивление для прохождения тока. Сопротивление в месте перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется переходным контактным сопротивлением. Сопротивление контакта всегда больше, чем сплошного проводника таких же размеров и формы.

Переходное контактное сопротивление – это резкое увеличение активного сопротивления в месте перехода тока из одной детали в другую.

Его величина определяется по формуле, которая вываедена опытным путем в результате многочисленных исследований :

Rп = ε / ( 0,102 F m ),

г де ε – коэффициент, который зависит от свойств материала контактов, а т а кже от способа обработки и чистоты контактной поверхности ( ε зависит от физических свойств материалов контактов , удельного электрического сопротивления, механической прочности, способности материалов контактов к окислению, теплопроводности ) , F – сила контактного нажатия, Н, m – коэффициент, зависящий от числа точек соприкосновения контак т ных поверхностей. Этот коэффициент может принимать значения от 0,5 до 1. Для плос костного контакта m = 1.

Из уравнения также следует, что сопротивление контакта не зависит от размера контактных поверхностей и для контакта определяется прежде всего силой давления (контактного нажатия).

Контактное нажатие – усилие, с которым одна контактная поверхность воздействует на другую. Число соприкосновений в контакте быстро растет при нажатии. Даже при небольших давлениях в контакте происходит пластическая деформация, вершины выступов сминаются и с увеличением давления все новые точки приходят в соприкосновение. Поэтому при создании контактных соединений применяют различные способы нажатия и скрепления проводников:

— механическое соединение при помощи болтов (для этого используются различные клеммники)

— приведение в соприкосновение при помощи упругого нажатия пружин (клеммники с плоско-пружинным зажимом, например WAGO),

Если два проводника соприкасаются в контакте, то число площадок и суммарная площадь соприкосновения будут зависеть от величины силы нажатия и от прочности материала контакта (его временного сопротивления на смятие).

Переходное контактное сопротивление тем меньше, чем больше сила нажатия, так как от нее зависит действительная площадь соприкосновения. Однако давление в контакте целесообразно увеличивать только до некоторой определенной величины, потому что при малых значениях давления переходное сопротивление уменьшается быстро, а при больших – почти не изменяется.

Таким образом, давление должно быть достаточно большим для того, чтобы обеспечить малое переходное сопротивление, но не должно вызывать пластических деформаций в металле контактов, что может привести к их разрушению.

Свойства контактного соединения могут с течением времени меняться. Только новый, тщательно обработанный и зачищенный контакт при достаточном давлении имеет наименьшее возможное переходное контактное сопротивление.

В процессе эксплуатации под действием разнообразных факторов внешнего и внутреннего характера переходное сопротивление контакта увеличивается. Контактное соединение может настолько ухудшиться, что иногда становится источником аварии.

В очень большей степени переходное контактное сопротивление зависит от температуры. При протекании тока контакт нагревается и повышение температуры вызывает увеличение переходного сопротивления. Однако увеличение переходного сопротивления контакта идет медленнее, чем увеличение удельного сопротивления материала контакта, так как при нагреве снижается твердость материала и его временное сопротивление смятию, что, как известно, уменьшает переходное сопротивление.

Нагрев контакта приобретает особенно важное значение и в связи с его влиянием на процесс окисления контактных поверхностей. Окисление вызывает очень сильное увеличение переходного сопротивления. При этом окисление поверхности контакта идет тем интенсивнее, чем выше температура контакта.

Медь окисляется на воздухе при обычных температурах жилых помещений (около 20 о С). Образующаяся при этом окисная пленка не обладает большой прочностью и легко разрушается при сжатии. Особенно интенсивное окисление меди начинается при температурах выше 70 о С.

Алюминиевые контакты на воздухе окисляются более интенсивно, чем медь. Они быстро порываются пленкой окиси алюминия, которая является очень устойчивой и тугоплавкой и обладает такая пленка довольно высоким сопротивлением – порядка 10 12 ом х см.

Отсюда можно сделать вывод, что добиться нормального контактирования со стабильным переходным контактным сопротивлением, которое не будет увеличиваться в процессе эксплуатации в этом случае очень тяжело. Именно по этому использовать алюминий в электропроводке неудобно и опасно и большинство проблем с электропроводкой, которые описываются в книгах и в Интернете случаются именно при использовании проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.

Таким образом, состояние контактных поврехностей оказывает решающее влияние на рост переходного сопротивления контакта. Для получения устойчивости и долговечности контактного соединения должна быть выполнена качественная зачистка и обработка контактной поверхности, а также создано оптимальное давление в контакте. Показателями хорошего качества контактов служат его переходное контактное сопротивление и температура нагрева.

Фактически используя любой из известных способов соединения проводов (клеммники разных видов, сварка проводов, пайка, опрессовка) можно добиться стабильно низкого переходного контактного сопротивления. При этом, важно соединять провода правильно, обязательно соблюдая технологию с использованием необходимого для каждого способа соединения и ответвления проводов материалов и инструмента.

Источник