Зависимость изменения переходного сопротивления от момента силы сжатия контактов

Статья опубликована в журнале "ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение" № 2(59), март-апрель 2020 г.

Различные соединения электрических контактов имеют переходное сопротивление, которое зависит от многих факторов, например, таких как степень сжатия, материал или температура. Само же значение переходного сопротивления - важный показатель в любой электроустановке, поэтому оно нормируется и проверяется, т.к. его увеличение приводит к нарушению работы в энергосистеме и аварийным, а иногда даже опасным для жизни ситуациям.

Контактные поверхности имеют микроскопические возвышения и впадины, вследствие чего их соприкосновение происходит не по всей площади, а только на отдельных точках, которые называют точками соприкосновения (рис. 1). В точках с сильно суженным сечением ток с одной контактной поверхности переходит на другую, вследствие чего возникает большое электрическое сопротивление, называемое переходным.

Рис. 1. Соприкосновение двух контактных поверхностей:
1-2 Контактные поверхности; 3 Точки соприкосновения

Переходное сопротивление в контакте зависит, главным образом, от состояния контактных поверхностей и давления, с которым контакты прижаты друг к другу. В контактах, не испытывающих давление (усилий, прижимающих контакты друг к другу), число точек соприкосновения незначительно. При увеличении же давления, прижимающем контактные поверхности друг к другу, выступающие неровности деформируются, и первоначальные точки соприкосновения превращаются в небольшие площади.

Зависимость переходного сопротивления от давления контактов друг на друга объясняется тем, что при большом давлении легче смять выступающие на их поверхности точки и таким образом улучшить контакты между ними. При этом на контактных поверхностях создаются новые точки соприкосновения, улучшающие условия перехода тока, а, следовательно, и качества контакта. 

Для доказательства описанных выше данных, опыт проводился на двух алюминиевых шинах 10 х 100 мм (болты М16), сжатие которых  проводилось динамометрическим ключом (рис. 2).

Рис. 2. Алюминиевые шины и их соединение

Для данного доказательного эксперимента был выбран высокоточный микроомметр производства компании ООО «СКБ ЭП» - МИКО-21, который отличается от аналогов наилучшим сочетанием функционала с учетом потребностей Пользователей.

МИКО-21 предназначен для измерения переходных сопротивлений цепей электрооборудования в диапазоне 0,1 мкОм ÷ 2 Ом при рабочем токе до 200А с самой низкой погрешностью ±0,05% среди аналогичных российских и зарубежных разработок (рис. 3).

Рис. 3. Микроомметр МИКО-21

Площадь соприкосновения двух алюминиевых пластин предварительно была отчищена, т.к. результат переходного сопротивления в значительной мере зависит от обработки контактных поверхностей и их состояния, а степень сжатия проводилась согласно ВСН 164-82.

По данным документа ВСН 164-82 «Инструкция по проектированию и монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств» и пункту 7.12. - затягивать болты контактных соединений необходимо индикаторными ключами со следующим крутящим моментом:

Все замеры были проведены на токе 200А. Шаг увеличения момента силы сжатия составил 5 N*m при начальном значении 40 N*m. На графике 1 видно, что при увеличении момента силы сжатия данные измеренного переходного сопротивления снижаются, но при достижении момента силы сжатия более 100 H*m интенсивность падения замедляется.

График 1. Зависимость изменения переходного сопротивления от момента силы сжатия контактов

Чем больше число и площадь точек соприкосновения между контактными поверхностями, тем меньше переходное сопротивление между ними. Однако интенсивность процесса образования новых точек соприкосновения даже при дальнейшем возрастании давления в контактах постепенно замедляется. Это объясняется тем, что при повышении давления оно воспринимается большей площадью, удельное давление в точках соприкосновения контактов уменьшается, материал контактов сминается не так интенсивно, поэтому процесс увеличения числа и площади точек соприкосновения замедляется.

Переходное сопротивление, является основным показателем качества любого контакта и в значительной мере зависит от обработки контактных поверхностей и их состояния. Разумеется, что момент силы сжатия, ровно, как и показатели переходного сопротивления имеют свои нормы, на которые важно обращать внимание, т.к. даже минимальное излишнее усилие при сжатии может привести к деформации контакта и крепежного материала, что ухудшит переходное сопротивление.

Говоря же о приборах для измерения переходного сопротивления, следует делать выбор в сторону оборудования, которое соответствует следующим критериям:

• Измерительный ток прибора должен быть близким к рабочему току контролируемого объекта, т.к. окисная пленка и неметаллические включения обуславливают повышенное переходное сопротивление (далее Rпер.) контактов, которое уменьшается при повышении измерительного тока.
• Учет влияния встроенного трансформатора тока (ТТ) на измерение Rпер. баковых выключателей. ТТ баковых выключателей создают длительный переходной процесс при подаче измерительного тока, поэтому время измерения определяется параметрами ТТ, их числом и силой измерительного тока.
• 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.

Эти и другие особенности измерений электрического сопротивления в условиях подстанции известны компании ООО «СКБ ЭП» свыше 17 лет, с момента выпуска ее первого микроомметра. Сейчас компания успешно реализует приборы для измерения переходного сопротивления МИКО-10, МИКО-1, МИКО-21 и МИКО-2.3, сохраняя основные требования и внося новый функционал.

Если Вас заинтересовали приборы СКБ ЭП для измерения переходного сопротивления и Вы хотите получить больше информации, обращайтесь к менеджерам по тел. +7 (812) 500-25-48 или по почте skb@skbpribor.ru.

Официальный сайт компании: www.skbpribor.ru

Instagram: skbep_ru

Нормативные документы:

1. Правила устройства электроустановок – ПУЭ, 7-е издание раздел 1, гл. Р.1.8, п.1.8.26, пп.2, п. 1.8.27, пп.3

2. ВСН 164-82 Инструкция по проектированию и монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств

Представленный материал информационно-аналитический, не носит рекламный характер и не призывает к действию. Сведения предназначены для информирования пользователей сайта www.skbpribor.ru о продукте производителя.