Что такое переходное сопротивление – Переходное сопротивление контактов: причины, нормы, методика измерения

Переходное сопротивление контактов: причины, нормы, методика измерения

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: R_n = 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 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.

www.asutpp.ru

Что такое переходное сопротивление 🚩 измерение переходного сопротивления контактов 🚩 Наука 🚩 Другое

Определение

В электрической цепи, в месте соприкосновения двух или более проводников, создается электрический переходный контакт, или токопроводящее соединение, по которому ток течет из одной части в другую. При простом наложении контактируемая поверхность соединяемых проводников не дает хорошего контакта. Реальная площадь соприкосновения в несколько раз меньше всей контактной поверхности , подтверждение чему можно увидеть с помощью микроскопа.

Ввиду малой площади соприкосновения контактное соединение дает весьма заметное сопротивление при прохождении тока из одной поверхности в другую и называется переходным контактным сопротивлением. Само переходное сопротивление контакта априори больше, нежели сопротивление сплошного проводника такой же формы и размеров.

Факторы, влияющие на величину переходного сопротивления

Сопротивление зоны контакта не зависит от размера контактных поверхностей и определяется силой давления или силой контактного нажатия. Контактным нажатием называется усилие, с которым одна контактирующая поверхность действует на другую. В целом, от величины силы нажатия и прочности материала контакта будет зависеть суммарная площадь соприкосновения. Число же соприкосновений в контакте всегда растет при нажатии.

При небольших давлениях происходит пластическая деформация контакта, при этом вершины выступов сминаются и затем, при увеличении давления, всё новые и новые точки приходят в соприкосновение. В результате, давление должно быть довольно большим, чтобы обеспечить небольшое переходное сопротивление, но и не должно порождать пластических деформаций в металле контакта, приводящих к его разрушению.

Переходное сопротивление в значительной мере зависит от степени окисления контактных поверхностей соединяемых проводников. Независимо от материала проводника, пленка окиси создает большее электрическое сопротивление.

Интенсивность окисления проводников зависит от температуры контакта и чем она быстрее, тем больше переходное сопротивление.

Весьма сильно подвержены окислению алюминиевые проводники. Например, образующаяся на воздухе их окисная пленка обладает удельным сопротивлением в 1012 ом*см.

Со времени свойства контактного соединения могут изменяться. Только новый, хорошо обработанный и зачищенный переходной контакт может иметь наименьшее вероятное переходное контактное сопротивление при достаточном давлении.

При формировании контактных соединений применяют разные способы скрепления проводников. Например, спайку, сварку, опрессовку, механическое соединение с помощью болтов, а также приведение в соприкосновение с помощью упругого нажатия пружин.

Фактически при любом способе соединения проводов можно добиться неизменно малого переходного контактного сопротивления. Важно, при этом, соединять провода строго по технологии и с использованием для каждого способа соединения проводов необходимого инструмента и материалов.

Контактное соединение электрохимически несовместимых проводников являет собой контакт двух окислов, которые будут иметь высокое значение переходного сопротивления.

В целях снижения переходного контактного сопротивления учитывают все вышеперечисленные факторы, влияющие на его величину и проводят соответствие видов соединительных контактов материалам проводников и условиям их эксплуатации.

www.kakprosto.ru

Переходное сопротивление контактов: нормы и методика измерений

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.

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:

1. Механическое соединение. Применяют различные болты и клеммники.
2. Соприкосновение происходит за счет упругого надавливания пружин.
3. 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!

Будет полезно узнать:

samelectrik.ru

Зависимость величины переходного сопротивления электроконтактов

Понятие переходного электрического сопротивления в электрических контактах

Переходным электрическим сопротивлением называется сопротивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на какой-либо электрический аппарат, при наличии плохого контакта, например, в местах соединений и оконцеваний проводов, в контактах машин и аппаратов. При прохождении тока нагрузки в таких местах за единицу времени выделяется некоторое количество тепла, величина которого пропорциональна квадрату тока и сопротивлению места переходного контакта, которое может нагреваться до весьма высокой температуры. Если нагретые контакты соприкасаются с горючими материалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой системы возможен взрыв. В этом и состоит пожарная опасность переходных контактных сопротивлений, которая усугубляется тем, что места с наличием переходного сопротивления трудно обнаружить, а защитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут предупредить возникновение пожаров, так как ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с переходным сопротивлением происходит только вследствие увеличения сопротивления.

От чего зависит величина переходного электрического сопротивления

Величина переходного сопротивления контактов зависит от материала, из которого они изготовлены, геометрической формы и размеров, степени обработки поверхностей контактов, силы нажатия контактов и степени окисления. Особенно интенсивное окисление происходит во влажной среде и с химически активными веществами, а также при нагреве контактов выше 70 — 75 С.

Величина переходного контактного сопротивления не должна превышать более чем на 20% величину сопротивления сплошного участка этой цепи примерно такой же длины.

Величина переходного электрического сопротивления контакта зависит от степени окисления соединяемых контактных поверхностей проводников. Металл контактов взаимодействует с окружающей средой, кислородом воздуха, агрессивными тазами и влагой и вступает с ними в химические реакции, вызывая химическую коррозию металла. Пленка окиси, образующаяся на поверхности металла (например, алюминия) от воздействия воздуха и окружающей среды, создается чрезвычайно быстро и обладает очень большим электрическим сопротивлением. Загрязненные или покрытые окислами контактные поверхности имеют более высокое переходное сопротивление, так как в этом случае в ряде точек нет непосредственного соприкосновения металлов. Окисление идет тем быстрее, чем выше температура контактных поверхностей и чем легче доступ воздуха к ним. Переходное сопротивление контактного соединения или контакта вследствие окисления может возрасти в десятки и сотни раз, так как окислы большинства металлов являются плохими проводниками. В результате реакции окисления проводящая конструкция постепенно разрушается. Если при этом она находится под нагрузкой, то уменьшение ее сечения приводит к дополнительному нагреву (закон Джоуля-Ленца), что в итоге может привести к ее расплавлению.

Величина переходного сопротивления контакта зависит от его конструкции, материала соприкасающихся частей и силы прижатия их друг к другу. Контактные поверхности всегда имеют микроскопические возвышения и впадины; поэтому соприкосновение происходит только в отдельных точках-небольших площадках. Действительная площадь касания увеличивается с ростом силы прижатия контактов друг к другу. Под влиянием силы прижатия металл в точках касания сминается и размеры площадок увеличиваются, возникает соприкосновение в новых точках. Это приводит к снижению переходного сопротивления.

Проверка расстояния. Величина переходного сопротивления контактов выключателей (на одну фазу) для масляных выключателей 200 а составляет не более 350 мком и для выключателей 1000 а-100 мком. Для всей цепи одной фазы воздушных выключателей сопротивление контактов должно быть не более 500 мком.

Величина переходных сопротивлений контактов выключателей зависит от их типа.

На величину переходного сопротивления контакта, как показывают опытные данные, оказывает влияние ряд причин. Оно зависит от материала контактного соединения, давления, испытываемого контактными элементами, величины поверхности их соприкосновения и ее состояния, а также температуры контакта.

Сопротивление зависит от материала контактного соединения, давления, испытываемого контактами, величины поверхности соприкосновения, состояния поверхности и температуры контакта.

Большое влияние на большие переходные сопротивления контактов оказывает их окисление. Контакты, помещенные в масло, подвергаются значительно меньшему окислению, чем работающие в воздухе.

Конструкция контактов должна быть такова, чтобы замыкание и размыкание контактов сопровождалось трением одной поверхности о другую, что способствует их очищению от оксидной пленки.

Когда не так важна величина переходного сопротивления контакта, как его постоянство (например, в измерительной аппаратуре), применяют гальваническое осаждение палладия, имеющего электропроводность в семь раз меньшую, чем у серебра, но весьма стойкого к химической коррозии и твердого.

При очень больших силах нажатия величина переходного сопротивления контактов меняется чрезвычайно не-значительно. Кроме того, слишком большие силы нажатия вызывают чрезмерные напряжения в материале контактных элементов, вследствие чего контакты утрачивают упругость и становятся менее прочными.

По виду касания различают размыкаемые контакты точечные, линейные и плоскостные. Поверхности контактов из-за шероховатости соприкасаются в ограниченном числе точек. Величина переходного сопротивления контакта зависит от силы сжатия контактов, пластичности их материала, качества обработки поверхности и ее состояния, а также от удельного сопротивления материала и вида касания.

Остались вопросы?
Проконсультируем по телефону

или пишите нам e-mail : [email protected]

www.smazelektro.ru

Особенности измерений переходных сопротивлений контактов коммутирующих устройств. Микроомметр МИКО-21

Для измерения переходного сопротивления на рынке существует множество различных приборов, которые отличаются принципом действия, метрологическими характеристиками, степенью автоматизации, массогабаритными показателями и ценой. Но существуют и определенные требования, нормы, рекоменадации и особенности измерения переходных сопротивлений контактов, учитывая которые можно не ошибиться выбором необходимого прибора.

Нелинейный характер переходного сопротивления

Окисная пленка и неметаллические включения обуславливают повышенное переходное сопротивление (далее R_пер.) контактов. Его величина уменьшается при увеличении измерительного тока, поэтому наиболее достоверные измерения будут при токах, близких к рабочим токам выключателей. А при малом измерительном токе микроомметра значение R_пер. может оказаться выше допустимого паспортного значения и потребуется не нужная разборка выключателя для зачистки контактов.

Поэтому, если в паспорте выключателя не указано значение тока, при котором следует измерять сопротивление его контактов, то целесообразно следовать ГОСТ 17441-84 (п. 2.6.2), в котором рекомендуемая сила длительно протекающего измерительного тока не должна превышать 0,3 номинального тока контактного соединения.

Влияние встроенного трансформатора тока (ТТ) на измерение R_пер баковых выключателей

При подаче измерительного тока через полюс бакового выключателя во вторичной обмотке ТТ возникает переходный процесс, который проявляется в индуцировании в первичную цепь импульса напряжения, постепенно спадающего до нуля. Это изменяющееся напряжение суммируется падением напряжения на R_пер., созданного измерительным током, и воспринимается микроомметром как дополнительное (внесение из вторичной обмотки ТТ) сопротивление, включенное последовательно R_пер. и изменяющееся во времени. Время затухания переходного процесса спада внесенного сопротивления зависит от многих факторов и может меняться от 1,0 до 60 с. Переходный процесс, в цепи содержащей ТТ, возникает не только при включении тока, но и при его выключении.

Сложность измерения сопротивлений в различных соединениях

В силовой электрической цепи полюса высоковольтного выключателя кроме переходного сопротивления контактов присутствует и сопротивление различных соединений. Чаще всего приборы комплектуются только измерительным кабелем зажимом типа «крокодил», и при неправильном его подключении к контактам между аппаратным зажимом и шпилькой ввода — переходное сопротивление может иметь завышенныо значения, прибор покажет значение выше паспортной величины, и будет выполнен совершенно не нужный ремонт контактов выключателя.

Если же снимать потенциальные сигналы не аппаратных зажимов, а со шпилек, то в измеряемый участок цепи окажется включенным только переходное сопротивление контактов выключателя. Но закрепить «крокодилы» непосредственно за шпильки часто не удается из-за отсутствия доступа к ним, поэтому прибор должен комплектоваться специальными выносными потенциальными контактами.

Электромагнитная обстановка на энергетических объектах

Игнорирование перечисленных выше особенностей может приводить к тому, что приборы, показывающие в условиях офиса отличные метрологические характеристики оказываются малопригодными для применения в условиях электрической подстанции.

Так, например, на рынке средств измерений электрического сопротивления в диапазоне от 1µΩ и более существуют микроомметры у которых измерительный ток представляет собой выпрямленный ток 50Гц. В связи этим не смотря на его большое значение (свыше 100А), данный прибор практически не пригоден для измерения переходного сопротивления баковых выключателей. другой стороны существуют микроомметры достаточно большим коэффициентом стабилизации силы тока, но при внесении этого прибора в сколь-нибудь существенное магнитное или электрическое поле относительная погрешность измерений может достигать сотен процентов.

Эти и другие особенности измерений электрического сопротивления в условиях подстанции известны компании «СКБ ЭП» свыше 15 лет, момента выпуска ее первого микроомметра МИКО-1.

Летом 2015 года «СКБ ЭП» запустила в производство первую партию нового микроомметра МИКО-21 — это мобильный и хорошо защищенный (композитный кейс) прецизионный прибор (погрешность не более ± 0,05%), но по цене общепромышленного микроомметра. Он полностью автономен и, в отличии от микроометров предыдущего поколения, имеет новый тип аккумулятора, что позволяет выполнить намного большее количества измерений от его полного заряда до полного разряда (продолжительность непрерывной работы в нормальных условиях, не менее 8 часов).

Осенью того же года компания провела полномасштабные испытания установочной партии в условиях реальной эксплуатации, на подстанциях Иркутскэнерго. Часть испытаний проходила на «Участке высоковольтного электрооборудования Иркутской ГЭС» при обследовании бакового выключателя фирмы ALSTOM HGF-1012 на 110кВ.

Элегазовый баковый выключатель ALSTOM HGF-1012, 110кВ

Элегазовые баковые выключатели, отличаются наличием встроенных трансформаторов тока, что затрудняет точное измерение переходных сопротивлений контактной системы выключателя. Для решения данной задачи, специалистами «СКБ ЭП» в новом микроомметре МИКО-21 были реализованы дополнительные режимы работы, при использовании которых учитывается индуктивность трансформаторов тока. Приведем результаты измерений переходных сопротивлений контактов выключателя сведенных в таблицу:

Тип выключателя ALSTOM HGF-1012, 110кВ
Режим измерения	Тестовый ток	Фаза А	Фаза В	Фаза С
«Режим 1»	10 А	269,94 мкОм	279,51 мкОм	276,54 мкОм
«Режим 1»	50 А	269,73 мкОм	294,69 мкОм	300,61 мкОм
«Режим 1»	100 А	269,67 мкОм	299,73 мкОм	310,65 мкОм
«Режим 1»	200 А	269,56 мкОм	299,89 мкОм	311,01 мкОм
«Режим 2 с ТТ»	200 А	91,760 мкОм	93,403 мкОм	98,941 мкОм
«Режим 2 с ТТ»	100 А	90,808 мкОм	93,306 мкОм	88,133 мкОм
«Режим 3 с ТТ»	200 А	90,781 мкОм	93,348 мкОм	88,151 мкОм

Примечание: «Режим 1» — измерения без встроенных трансформаторов тока и для любых разборных и неразборных соединений; «Режим 2 с ТТ» — измерения со встроенными трансформаторами тока использованием энергосбережения; «Режим 3 с ТТ» — измерения со встроенными трансформаторами тока, но при максимальной длительности измерительного тока и без использования алгоритмов энергосбережения.

Как видно из данного примера, показания обычного режима микроомметра отличаются от показаний в специальных режимах измерения практически в три раза, при этом измерения в обычном режиме выходят из нормы сопротивления выключателя, что говорит о неэффективности измерения без специальной настройки к данному типу оборудования.

Испытания микроомметра МИКО-21

Не менее важной функцией МИКО-21, является встроенный архив паспортных значений высоковольтных выключателей указанием максимально и/или минимально допустимого значения переходного сопротивления контактов, а также паспорта на отбраковываемые резисторы указанием допустимых значений верхнего и нижнего порогов сопротивления. Наличие архива паспортных значений электрических сопротивлений позволяет прибору автоматически определять и сигнализировать о выходе результата измерений за допустимые границы.

В микроомметре запрограммировано 4 способа запуска процесса измерения:

• «Однократный» — запуск происходит по нажатию кнопки «Старт»;
• «По замыканию цепи» — запуск на измерение происходит после возникновения электрического контакта между измеряемой цепью и токовыми и потенциальными контактами измерительного кабеля;
• «Периодический» — запуск измерения происходит через заранее заданные интервалы времени. Режим может быть использован для проведения отбраковки изделий;
• «Периодическая цепь» — предназначен для автоматического периодического запуска измерения по факту замыкания измерительной цепи.

МИКО-21 имеет цветной графический дисплей высокой яркости, а управление прибором может осуществляться (по выбору пользователя) либо через пленочную клавиатуру, либо через сенсорный экран дисплея. Кроме того, прибор может работать под управлением персонального компьютера, что очень удобно при автоматизации измерений или для дополнительной обработки полученных результатов.

Результаты измерения сопротивления на экране МИКО-21

Комплектация прибора предусматривает измерительные кабели как зажимами «крокодил» или быстро устанавливаемыми струбцинами, оснащенными качественными контактами из бериллиевой бронзы, так и зажимами типа «игольчатые подпружиненные сдвоенные щупы». Последние позволяют оперативно проводить множество измерений на шинных токопроводах, соединениях в трубопроводах, металлических обшивках летательных аппаратов и т.п. Для случая сильно загрязненных или окрашенных поверхностей имеется вариант поворачивающимися при нажатии щупами.

При измерениях на подстанции прибор устанавливается либо возле выключателя, либо в люльке подъемника. Для второго случая имеются облегченные кабели на все классы напряжений. Так, для выключателей на 750кВ суммарная длина двух кабелей не превышает 10 м, а масса менее 4 кг при токе 200А.

Высокая точность измерения сопротивления и разнообразные способы запуска прибора позволяет использовать микроомметр не только для измерения переходного сопротивления главных контактов высоковольтного выключателя и различных контактных соединений, но и в исследовательских лабораториях и цехах заводов для высокоточных измерений сопротивлений. В частности прибор может быть использован для:

• отбраковки резисторов (автоматическим сравнением результатов измерений заранее заданным допуском),
• измерений удельного сопротивления проводников,
• проверки правильности сечения провода,
• определения длины и массы бухты провода без разматывания и взвешивания,
• определения температурного коэффициента сопротивления (ТКС) стабильных резисторов, шунтов и любых металлов.

Если вас заинтересовал прибор и вы хотите получить больше информации о микроомметре МИКО-21, обращайтесь к менеджерам по тел. +7 (3952) 719-148 или по почте [email protected]

Источник: ©ООО «СКБ ЭП»

www.elec.ru

Что такое переходное контактное сопротивление и как с ним бороться

Что такое переходное контактное сопротивление и как с ним бороться

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 электрического контактирования исследованы наиболее хорошо и подробно.

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 ),

где ε — коэффициент, который зависит от свойств материала контактов, а также 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 контактных поверхностей. Этот коэффициент может принимать значения от 0,5 до 1. Для плоскостного 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),

— сварку, спайку, опрессовку.

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 ^оС). Образующаяся при этом окисная пленка не обладает большой прочностью и легко разрушается при сжатии. Особенно интенсивное окисление меди начинается при температурах выше 70 ^оС.

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 10¹² 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, 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.

А что вы думаете по этому поводу?

Андрей Повный

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

elektrovesti.net

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.

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!

15.12.2016

gopb.ru