6.4 Температура площадки контактування. Контакти в режимі проходження тривалого струму
При
проходженні струму в площадці контактування
внаслідок наявності перехідного опору
буде виділятися енергія
,
що набагато більше енергії, що виділяється
в об’ємі контакту. Температура, яку має
площадка контактування є більшою
внаслідок того, що перехідний опір
(опір об’єму матеріала контакту) і того,
що тепловіддача є гіршою від
(бо площадка знаходиться далі від
оточуючого середовища, чим контакт).
Якщо
,
то різниця температур
– спад
напруги на перехідному опорі контакту.
Ця величина при природному охолодженні
~ 10 – 20 мВ.
Розрахунок контактів в режимі тривалого струму зводиться до визначення сили натискання в контактах, при якій температура в контакті підвищується.
Для одноточкових контактів на великі струми для підрахунку сили контактного натискання рекомендується формула:
,
(6.6)
де
– твердість по Вікерсу.
Ця формула близька до експерименту.
Формула (6.6) дозволяє знайти силу контактного натискання для заданого номінального струму, знаючи відношення температур
Температуру
об’єму легко знайти із формули:
,
відомої для нагрівання провідника
площею перерізу
і периметром перерізу
(формула 5.7).
Тоді,
поскільки
,
можна знайти
.
Це – перший спосіб оцінки
(по
).
Температура
нагрівання
контактної точки при нехтуванні
тепло-відведенням з контакт-деталі в
оточуюче середовище описується формулою
Хольма:
(6.7)
Допустима
напруга
на контакті звичайно приймається в
межах (0.1÷0.3)
,
де
– напруга, при якій матеріал контакту
розм’якшується (рекристалізується).
Важливою є також інша форма запису
формули (6.6.), що враховує механічні
властивості матеріалу (
)
та кількість точок контактування і дає
можливість визначити силу контактного
натискання.
(6.
)
де
– сила контактного натискання;
=1÷3.
Дані розрахунки відносяться до випадку, при якому через контакти проходить номінальний струм, який і є тривалим струмом, або стаціонарним.
6.5 Розбірні контакти в режимі короткого замикання
З точки зору нагрівання, контакти – це найбільш навантажена ділянка струмоведучого кола. Звідси особливо необхідними є розрахунки параметрів контактів в умовах короткого замикання, коли виникають важкі умови роботи.
В розбірних контактах слабким місцем є болтове з’єднання. Болт, що стягує деталі, практично не проводить струм, його температура при короткому замиканні, внаслідок короткочасної дії не змінюється.
Теплове розширення струмоведучих деталей викликає додаткове напруження. Це додаткове напруження додається до напруження затяжки болта, що може привести до остаточних деформацій, які можуть послабити контакт з’єднання після його остигання.
Тому болтові з’єднання повинні перевірятися на додаткові механічні напруження при короткому замиканні.
7. Електромеханічні і електродинамічні сили в контактах
7.1 Контакти в режимі короткого замикання. Розмикання, замикання та зварювання контактів
Проходження струму в контакті супроводжується появою у приконтактній області сил, напружень і деформацій.
При відносно невеликих струмах їх величини є незначними, при струмах короткого замикання вони можуть досягнути великих значень.