Sentuhan elektrik yang sempurna, pengaruh sifat bahan, tekanan dan dimensi pada rintangan sentuhan

Sentuhan tetap dibuat dalam kebanyakan kes melalui sambungan mekanikal wayar, dan sambungan boleh dibuat sama ada melalui sambungan terus wayar (contohnya, bas di pencawang elektrik) atau dengan peranti perantaraan - pengapit dan terminal.

Kenalan yang dibentuk secara mekanikal dipanggil mengetatkandan mereka boleh dipasang atau dibuka tanpa mengganggu bahagian masing-masing. Sebagai tambahan kepada pengapit kenalan, terdapat kenalan tetap yang diperoleh dengan memateri atau mengimpal wayar yang disambungkan. Kami memanggil kenalan sedemikian semua logam, kerana mereka tidak mempunyai sempadan fizikal yang mengehadkan dua wayar.

Kebolehpercayaan kenalan dalam operasi, kestabilan rintangan, ketiadaan terlalu panas dan gangguan lain menentukan operasi normal keseluruhan pemasangan atau talian di mana terdapat kenalan.

Hubungan yang dipanggil ideal mesti memenuhi dua keperluan utama:

• rintangan sentuhan mestilah sama atau lebih rendah daripada rintangan konduktor dalam bahagian yang sama panjang;
• pemanasan sentuhan dengan arus undian mestilah sama dengan atau lebih rendah daripada pemanasan wayar keratan rentas yang sepadan.

Pada tahun 1913, Harris membangunkan empat undang-undang yang mengawal hubungan elektrik (Harris F., Resistance of Electrical Contacts):

1. Semua keadaan lain adalah sama, penurunan voltan dalam sesentuh meningkat secara berkadar terus dengan arus. Dalam erti kata lain, sentuhan antara dua bahan berkelakuan sebagai rintangan.

2. Jika keadaan permukaan dalam sentuhan tidak mempunyai kesan, penurunan voltan merentasi sentuhan berbeza secara songsang dengan tekanan.

3. Rintangan sentuhan antara bahan yang berbeza bergantung pada rintangan khusus mereka. Bahan kerintangan rendah juga mempunyai rintangan sentuhan yang rendah.

4. Rintangan sesentuh tidak bergantung pada saiz kawasannya, tetapi hanya bergantung pada jumlah tekanan dalam sesentuh.

Saiz permukaan sentuhan ditentukan oleh faktor-faktor berikut: keadaan pemindahan haba sesentuh dan rintangan kakisan, kerana sentuhan dengan permukaan kecil boleh dimusnahkan oleh penembusan agen menghakis dari atmosfera dengan lebih mudah daripada sentuhan dengan permukaan besar. permukaan sentuhan.

Oleh itu, apabila mereka bentuk sesentuh pengapit, adalah perlu untuk mengetahui norma tekanan, ketumpatan arus dan saiz permukaan sesentuh, yang memastikan pematuhan dengan keperluan untuk sesentuh yang ideal dan yang boleh berbeza bergantung pada bahan, rawatan permukaan dan sesentuh. reka bentuk.

Rintangan sentuhan dipengaruhi oleh sifat bahan berikut:

1.Rintangan elektrik khusus bahan.

Lebih tinggi rintangan sentuhan, lebih tinggi rintangan khusus bahan sentuhan.

2. Kekerasan atau kekuatan mampatan bahan. Bahan yang lebih lembut berubah bentuk dengan lebih mudah dan mewujudkan titik sesentuh dengan lebih cepat dan oleh itu memberikan kurang rintangan elektrik pada tekanan yang lebih rendah. Dalam pengertian ini, adalah berguna untuk menutup logam keras dengan yang lebih lembut: timah untuk tembaga dan loyang dan timah atau kadmium untuk besi.

3. Pekali pengembangan haba Ia juga perlu untuk mengambil kira, kerana disebabkan oleh perbezaan antara bahan kenalan dan, sebagai contoh, bolt, peningkatan tegasan boleh berlaku, menyebabkan ubah bentuk plastik bahagian lemah kenalan dan kemusnahannya dengan penurunan suhu. .

Jumlah rintangan sentuhan ditentukan oleh bilangan dan saiz sesentuh titik dan bergantung (pada tahap yang berbeza-beza) pada bahan sesentuh, tekanan sesentuh, rawatan permukaan sesentuh dan saiz permukaan sesentuh.

Pada litar pintas suhu dalam sesentuh boleh meningkat begitu banyak sehingga disebabkan oleh pekali pengembangan haba bahan bolt dan sesentuh yang tidak seragam, tekanan di atas had keanjalan bahan boleh berlaku.

Ini akan menyebabkan longgar dan kehilangan ketegangan sentuhan. Oleh itu, apabila mengira, adalah perlu untuk memeriksa tegasan mekanikal tambahan dalam sentuhan yang disebabkan oleh arus litar pintas.

Kuprum mula teroksida di udara pada suhu bilik (20 — 30 °).Filem oksida yang terhasil, kerana ketebalannya yang kecil, tidak mewakili halangan tertentu kepada pembentukan sesentuh, kerana ia musnah apabila sesentuh dimampatkan.

Sebagai contoh, kenalan yang terdedah kepada udara selama sebulan sebelum pemasangan menunjukkan hanya 10% lebih rintangan daripada kenalan yang baru dibuat. Pengoksidaan kuat kuprum bermula pada suhu melebihi 70 °. Kenalan, yang ditahan selama kira-kira 1 jam pada 100 °, meningkatkan rintangannya 50 kali ganda.

Peningkatan suhu dengan ketara mempercepatkan pengoksidaan dan kakisan kenalan disebabkan oleh fakta bahawa resapan gas dalam sentuhan dipercepatkan dan kereaktifan bahan menghakis meningkat. Pergantian pemanasan dan penyejukan menggalakkan penembusan gas yang bersentuhan.

Ia juga telah ditubuhkan bahawa semasa pemanasan berpanjangan sesentuh oleh arus, perubahan kitaran dalam suhu dan rintangannya diperhatikan. Fenomena ini dijelaskan oleh proses berturut-turut:

• pengoksidaan kuprum kepada CuO dan peningkatan rintangan dan suhu;
• dengan kekurangan udara, peralihan daripada CuO kepada Cu2O dan rintangan dan suhu berkurangan (Cu2O mengalir lebih baik daripada CuO);
• peningkatan akses udara, pembentukan baru CuO, peningkatan rintangan dan suhu, dsb.

Oleh kerana penebalan lapisan oksida secara beransur-ansur, peningkatan rintangan sentuhan akhirnya diperhatikan.

Kehadiran sulfur dioksida, hidrogen sulfida, ammonia, klorin dan wap asid di atmosfera mempunyai kesan yang lebih kuat apabila bersentuhan dengan kuprum.

Di udara, aluminium dengan cepat ditutup dengan filem oksida yang nipis dan sangat tahan. Penggunaan sesentuh aluminium tanpa mengeluarkan filem oksida memberikan rintangan sentuhan yang tinggi.

Pembuangan filem pada suhu biasa hanya boleh dilakukan secara mekanikal, dan pembersihan permukaan sentuhan mesti dilakukan di bawah lapisan jeli petroleum untuk mengelakkan udara daripada mencapai permukaan yang dibersihkan. Sesentuh aluminium yang dirawat dengan cara ini memberikan rintangan sentuhan yang rendah.

Untuk meningkatkan sentuhan dan melindungi daripada kakisan, permukaan sentuhan biasanya dibersihkan dengan jeli petroleum untuk aluminium dan timah untuk tembaga.

Apabila mereka bentuk pengapit untuk menyambung wayar aluminium, perlu mengambil kira sifat aluminium untuk "mengecut" dari masa ke masa, akibatnya sentuhan melemahkan. Dengan mengambil kira sifat wayar aluminium ini, adalah mungkin untuk menggunakan terminal khas dengan pegas, yang mana tekanan sentuhan yang diperlukan dikekalkan sepanjang masa.

Tekanan sentuhan adalah faktor paling ketara yang mempengaruhi rintangan sentuhan. Dalam amalan, rintangan sentuhan bergantung terutamanya pada tekanan sentuhan dan pada tahap yang lebih rendah pada rawatan atau saiz permukaan sentuhan.

Peningkatan tekanan sentuhan menyebabkan:

• pengurangan rintangan sentuhan:
• pengurangan kerugian;
• ikatan ketat permukaan sentuhan, yang mengurangkan pengoksidaan kenalan dan dengan itu menjadikan sambungan lebih stabil.

Dalam amalan, tekanan sentuhan normal biasanya digunakan, di mana kestabilan rintangan sentuhan dicapai. Nilai tekanan sentuhan optimum sedemikian adalah berbeza untuk logam yang berbeza dan keadaan permukaan sentuhan yang berbeza.

Peranan penting dimainkan oleh ketumpatan sentuhan di seluruh permukaan, yang mana norma tekanan tertentu mesti dikekalkan tanpa mengira saiz permukaan sentuhan.

Rawatan permukaan sentuhan mesti memastikan penyingkiran filem asing dan memberikan sentuhan titik maksimum apabila permukaan bersentuhan.

Menutup permukaan sentuhan dengan logam yang lebih lembut, seperti tembaga tinning atau sentuhan besi, menjadikannya lebih mudah untuk mencapai sentuhan yang baik pada tekanan yang lebih rendah.

Untuk sesentuh aluminium, rawatan terbaik ialah mengampelas permukaan sesentuh dengan kertas pasir di bawah jeli petroleum. Jeli petroleum adalah perlu kerana aluminium dalam udara sangat cepat ditutup dengan filem oksida, dan jeli petroleum menghalang udara daripada mencapai permukaan sentuhan yang dilindungi.

Sebilangan pengarang percaya bahawa rintangan sentuhan hanya bergantung pada jumlah tekanan dalam sentuhan dan tidak bergantung pada saiz permukaan sentuhan.

Ini boleh dibayangkan jika, sebagai contoh, dengan penurunan dalam permukaan sentuhan, peningkatan rintangan sentuhan akibat penurunan bilangan titik sentuhan dikompensasi oleh penurunan rintangan akibat kerataannya disebabkan peningkatan dalam spesifik. tekanan sentuhan.

Pampasan bersama seperti dua proses yang berlawanan arah boleh berlaku hanya dalam kes luar biasa. Banyak eksperimen menunjukkan bahawa apabila panjang sentuhan berkurangan dan pada jumlah tekanan yang tetap, rintangan sentuhan meningkat.

Dengan panjang sentuhan separuh, kestabilan rintangan dicapai pada tekanan yang lebih tinggi.

Pengurangan pemanasan sentuhan pada ketumpatan arus tertentu difasilitasi oleh sifat bahan sentuhan berikut: rintangan elektrik yang rendah, kapasiti haba yang tinggi dan kekonduksian terma, serta keupayaan yang tinggi untuk memancarkan haba pada permukaan luar kenalan.

Hakisan sesentuh yang diperbuat daripada logam yang berbeza adalah lebih sengit daripada sesentuh yang diperbuat daripada logam yang sama. Dalam kes ini, makrogandingan elektrokimia terbentuk (logam A - filem basah - logam B), yang merupakan sel galvanik. Di sini, seperti dalam kes mikrocorrosion, salah satu elektrod akan dimusnahkan, iaitu bahagian sesentuh yang terdiri daripada logam yang kurang mulia (anod).

Dalam amalan, mungkin terdapat kes wayar penyambung yang terdiri daripada logam yang berbeza, contohnya, tembaga dengan aluminium. Sentuhan sedemikian, tanpa perlindungan khas, boleh menghakis logam yang kurang berharga, iaitu aluminium. Malah, aluminium yang bersentuhan dengan kuprum sangat menghakis, jadi ikatan langsung dalam hubungan antara kuprum dan aluminium tidak dibenarkan.