1.1. Перехідний опір електричних контактів

Електричним контактом називається з’єднання двох провідників, які дозволяють проводити струм. Ці провідники називаються контактами.

Якби не була ретельно оброблена поверхня стику контактів, струм проходив би із контакту в контакт тільки в точках, де ці поверхні дотикаються (рис. 1.1), та створюються площини дійсного дотику контактів.

Рис. 1.1. Поверхня стику контактів

1 – плівка на поверхні контактів; 2 – площинка металевої провідності з тонкими плівками; 3 – зона стягування ліній струму поблизу однієї площинки контактування

Рис. 1.2. Площина дійсного дотику контактів

 

Нехай контакти мають тільки одну площину дотику, яка має форму кола з радіусом  (рис. 1.2). Якщо має місце пластична деформація, то величину  можна знайти із формули:

,                                                   (1.1)

де  – сила натискання контактів;  – напруженість зминання.

У результаті стягування ліній струму до площини дотику з радіусом  шлях струму змінюється. Переріз провідника, через який практично проходить струм стає меншим, що викликає збільшення опору.

Опір в області точки дотику, обумовлений явищем стягування струму, називається перехідним опором контакту.

Картина розтікання струму в області стягування аналогічна картині розтікання струму із плоского диска радіусом  в напівнескінченне середовище, для якого опір:

,                                                    (1.2)

де  – питомий опір матеріалу контактів. Якщо із (1.1) знайти  і підставити його в (1.2), то отримаємо:

.                                 (1.3)

Формула (1.3) використовується при одноточковому контакті при малих струмах. При значних струмах застосовується багатоточковий контакт, для якого перехідний опір:

,

де  і залежить від числа точок контакту і виду контактного з’єднання.

За пластичної деформації для міді . Тоді для інших матеріалів:

,

де , ,  – коефіцієнт контактного опору, питомий опір і напруженість зминання для міді; , ,  – таки самі величини для іншого матеріалу контактів.

Опір  залежить і від обробки поверхні. Опір шліфованих контактів вищий ніж контактів з більш грубою обробкою.

Як правило, контакти покриті абсорбованими молекулами газу, які вступають в хімічну реакцію з матеріалом контактів. В результаті на поверхні металу можуть виникнути плівки з досить високим питомим опором (10⁵ Ом/см).

У зв’язку з цим контакти на малі струми виготовляють із благородних металів.

У контактах на значні струми плівка окисів руйнується або завдяки значним натисканням, або шляхом самозачищення при вмиканні за рахунок проковзування контактів.

При проходженні струму через область стягування ліній струму контакт нагрівається. Перевищення температури точки торкання відносно температури тіла контакту  дорівнює:

,

де ;  – питома теплопровідність.

Найбільшу температуру має площина дотику. При віддаленні від неї температура швидко падає. Тіло контакту також має кінцевий опір. Тому при проходженні струму тіло контакту нагрівається. Температура площини дотику:

,

де  – перевищення температури тіла контакту над температурою навколишнього середовища .