מגע חשמלי מושלם, השפעת תכונות החומר, לחץ וממדים על התנגדות למגע

מגעים קבועים נעשים ברוב המקרים על ידי חיבור מכני של חוטים, והחיבור יכול להתבצע או על ידי חיבור ישיר של חוטים (למשל, אוטובוסים בתחנות חשמל) או על ידי התקני ביניים - מהדקים ומסופים.

אנשי קשר שנוצרו מכנית נקראים הידוקוניתן להרכיבם או לפרק אותם מבלי להפריע לחלקיהם האישיים. בנוסף למגעים הידוק, ישנם מגעים קבועים המתקבלים על ידי הלחמה או ריתוך של החוטים המחוברים. אנחנו מתקשרים לאנשי קשר כאלה הכל מתכת, שכן אין להם גבול פיזי שתוחם את שני החוטים.

אמינות המגעים בפעולה, יציבות ההתנגדות, היעדר התחממות יתר והפרעות אחרות קובעות את הפעולה הרגילה של כל המתקן או הקו שבו יש מגעים.

הקשר האידיאלי כביכול חייב לעמוד בשתי דרישות עיקריות:

• התנגדות המגע חייבת להיות שווה או נמוכה מההתנגדות של המוליך בקטע באותו אורך;
• חימום מגע עם זרם נקוב חייב להיות שווה או נמוך מהחימום של חוט בחתך הרוחב המתאים.

בשנת 1913, האריס פיתח ארבעה חוקים השולטים במגעים חשמליים (Harris F., Resistance of Electrical Contacts):

1. כל שאר התנאים שווים, ירידת המתח במגע גדלה ביחס ישר לזרם. במילים אחרות, המגע בין שני חומרים מתנהג כהתנגדות.

2. אם למצב המשטחים במגע אין השפעה, ירידת המתח על פני המגע משתנה הפוך ללחץ.

3. התנגדות המגע בין חומרים שונים תלויה בהתנגדות הספציפית שלהם. לחומרים בעלי התנגדות נמוכה יש גם התנגדות נמוכה למגע.

4. ההתנגדות של המגעים אינה תלויה בגודל השטח שלהם, אלא תלויה רק ​​בלחץ הכולל במגע.

גודל משטח המגע נקבע על ידי הגורמים הבאים: תנאי העברת חום של המגעים ועמידות בפני קורוזיה, שכן מגע עם משטח קטן עלול להיהרס על ידי חדירת חומרים קורוזיביים מהאטמוספירה ביתר קלות מאשר מגע עם משטח גדול. משטח מגע.

לכן, בעת תכנון מגעי הידוק, יש צורך לדעת את נורמות הלחץ, צפיפות הזרם והגודל של משטח המגע, המבטיחות עמידה בדרישות למגע אידיאלי ואשר יכולות להיות שונות בהתאם לחומר, טיפול פני השטח והמגע. לְעַצֵב.

ההתנגדות למגע מושפעת מתכונות החומר הבאות:

1.התנגדות חשמלית ספציפית של החומר.

ככל שהתנגדות המגע גבוהה יותר, כך ההתנגדות הספציפית של חומר המגע גבוהה יותר.

2. הקשיות או חוזק הלחיצה של החומר. החומר הרך יותר מתעוות ביתר קלות ומקים נקודות מגע מהר יותר ולכן נותן פחות התנגדות חשמלית בלחץ נמוך יותר. במובן זה, כדאי לכסות מתכות קשות עם מתכות רכות יותר: פח לנחושת ופליז ופח או קדמיום לברזל.

3. מקדמי התפשטות תרמית כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון, כי בשל ההבדל ביניהם בין חומר המגעים ובין, למשל, ברגים, עלולים להתרחש מתחים מוגברים, הגורמים לעיוות פלסטי של החלק החלש יותר של המגע ולהרס שלו עם ירידה בטמפרטורה .

מידת ההתנגדות למגע נקבעת לפי מספר וגודל המגעים הנקודתיים ותלויה (בדרגות שונות) בחומר המגעים, לחץ המגע, הטיפול במשטחי המגע וגודל משטחי המגע.

בְּ קצרים הטמפרטורה במגעים יכולה לעלות עד כדי כך שבשל מקדם ההתפשטות התרמית הלא אחיד של החומר של הברגים והמגע, עלולים להתרחש מתחים מעל הגבול האלסטי של החומר.

זה יגרום להתרופפות ולאובדן אטימות המגע. לכן, בעת החישוב, יש צורך לבדוק מתחים מכניים נוספים במגע הנגרמים על ידי זרמי קצר חשמלי.

נחושת מתחילה להתחמצן באוויר בטמפרטורת החדר (20 - 30 מעלות).סרט התחמוצת המתקבל, בשל עוביו הקטן, אינו מייצג מכשול מסוים להיווצרות מגע, מכיוון שהוא נהרס כאשר המגעים נדחסים.

לדוגמה, מגעים שנחשפו לאוויר במשך חודש לפני ההרכבה מראים רק 10% יותר התנגדות ממגעים שזה עתה נוצרו. חמצון חזק של נחושת מתחיל בטמפרטורות מעל 70 מעלות. המגעים, שהוחזקו במשך כשעה ב-100 מעלות, הגבירו את ההתנגדות שלהם פי 50.

עלייה בטמפרטורה מאיצה משמעותית את החמצון והקורוזיה של מגעים בשל העובדה שהדיפוזיה של הגזים במגע מואצת והתגובתיות של חומרים קורוזיביים עולה. החלפת החימום והקירור מקדמת חדירת גזים במגע.

כמו כן, נקבע כי במהלך חימום ממושך של המגעים על ידי זרם, נצפה שינוי מחזורי בטמפרטורה ובהתנגדות שלהם. תופעה זו מוסברת על ידי תהליכים עוקבים:

• חמצון של נחושת ל-CuO ועלייה בהתנגדות ובטמפרטורה;
• עם חוסר אוויר, המעבר מ-CuO ל-Cu2O וירידה בהתנגדות ובטמפרטורה (Cu2O מוליך טוב יותר מ-CuO);
• גישה מוגברת לאוויר, היווצרות חדשה של CuO, עלייה בהתנגדות ובטמפרטורה וכו'.

עקב עיבוי הדרגתי של שכבת התחמוצת, בסופו של דבר נצפית עלייה בהתנגדות למגע.

נוכחות של דו תחמוצת גופרית, מימן גופרתי, אמוניה, כלור ואדי חומצה באטמוספירה משפיעה הרבה יותר על מגע עם נחושת.

באוויר, האלומיניום מתכסה במהירות בסרט תחמוצת דק ועמיד במיוחד. השימוש במגעי אלומיניום ללא הסרת סרט התחמוצת נותן עמידות גבוהה למגע.

הסרת הסרט בטמפרטורות רגילות אפשרית רק באופן מכני, וניקוי משטח המגע חייב להתבצע מתחת לשכבה של ג'לי נפט כדי למנוע מהאוויר להגיע למשטח הנוקה. מגעי אלומיניום שטופלו בצורה זו נותנים עמידות נמוכה למגע.

כדי לשפר את המגע ולהגן מפני קורוזיה, את משטחי המגע מנקים בדרך כלל בג'לי נפט לאלומיניום ופח לנחושת.

כאשר מתכננים מהדקים לחיבור חוטי אלומיניום, יש צורך לקחת בחשבון את תכונת האלומיניום "להתכווץ" עם הזמן, וכתוצאה מכך המגע נחלש. בהתחשב בתכונה זו של חוטי אלומיניום, ניתן להשתמש במסופים מיוחדים עם קפיץ, שבגללם לחץ המגע הדרוש נשמר בחיבור בכל עת.

לחץ מגע הוא הגורם המשמעותי ביותר המשפיע על התנגדות מגע. בפועל, התנגדות המגע תלויה בעיקר בלחץ המגע ובמידה פחותה בהרבה בטיפול או בגודל משטח המגע.

עלייה בלחץ המגע גורמת:

• הפחתת התנגדות למגע:
• הפחתת הפסד;
• חיבור הדוק של משטחי המגע, מה שמפחית את חמצון המגעים ובכך הופך את החיבור ליציב יותר.

בפועל, בדרך כלל משתמשים בלחץ המגע המנורמל, שבו מושגת יציבות התנגדות למגע. ערכי לחץ מגע אופטימליים כאלה שונים עבור מתכות שונות ומצבים שונים של משטחי המגע.

תפקיד חשוב הוא על ידי צפיפות המגע על פני השטח כולו, עבורו יש לשמור על נורמות הלחץ הספציפיות ללא קשר לגודל משטח המגע.

הטיפול במשטחי המגע חייב להבטיח הסרת סרטים זרים ולתת מגע נקודתי מרבי כאשר המשטחים במגע.

כיסוי משטחי המגע במתכת רכה יותר, כגון מגעי פח נחושת או ברזל, מקל על השגת מגע טוב בלחצים נמוכים יותר.

למגעי אלומיניום, הטיפול הטוב ביותר הוא לשייף את משטח המגע עם נייר זכוכית מתחת לג'לי נפט. ג'לי נפט נחוץ מכיוון שאלומיניום באוויר מתכסה מהר מאוד בסרט תחמוצת, וג'לי נפט מונע מהאוויר להגיע למשטח המגע המוגן.

מספר מחברים מאמינים שהתנגדות המגע תלויה רק ​​בלחץ הכולל במגע ואינה תלויה בגודל משטח המגע.

ניתן לדמיין זאת אם, למשל, עם ירידה במשטח המגע, עליית ההתנגדות למגע עקב ירידה במספר נקודות המגע מפוצה על ידי ירידה בהתנגדות עקב השטחתן עקב עלייה בנקודת המגע הספציפית. לחץ מגע.

פיצוי הדדי כזה של שני תהליכים מכוונים הפוכים יכול להתרחש רק במקרים חריגים. ניסויים רבים מראים שככל שאורך המגע פוחת ובלחץ כולל קבוע, התנגדות המגע עולה.

עם אורך המגע החצוי, מושגת יציבות התנגדות בלחצים גבוהים יותר.

הפחתת חימום המגע בצפיפות זרם נתונה מתאפשרת על ידי התכונות הבאות של חומר המגע: התנגדות חשמלית נמוכה, קיבולת חום גבוהה ומוליכות תרמית, כמו גם יכולת גבוהה להקרין חום על פני השטח החיצוניים של המגעים.

קורוזיה של מגעים העשויים ממתכות שונות היא הרבה יותר אינטנסיבית מזו של מגעים העשויים מאותן מתכות.במקרה זה נוצר מקרו-צמד אלקטרוכימי (מתכת A - סרט רטוב - מתכת B), שהיא תא גלווני. כאן, כמו במקרה של מיקרוקורוזיה, אחת האלקטרודות תיהרס, כלומר החלק של המגע המורכב ממתכת פחות אצילה (אנודה).

בפועל, ייתכנו מקרים של חיבור חוטים המורכבים ממתכות שונות, למשל נחושת עם אלומיניום. מגע כזה, ללא הגנה מיוחדת, יכול לשתות את המתכת הפחות יקרה, כלומר אלומיניום. למעשה, אלומיניום במגע עם נחושת הוא מאכל מאוד, ולכן אסור להתקשר ישירות במגע בין נחושת לאלומיניום.