Переходное сопротивление контакта: природа и факторы влияния
Любое контактное соединение обладает переходным сопротивлением, величина которого определяется состоянием поверхностей, материалом, температурой и, в первую очередь, силой прижатия. Контактные поверхности имеют микронеровности, поэтому фактическое соприкосновение возникает не по всей площади, а в отдельных зонах, на которых ток переходит с одной поверхности на другую через суженное сечение. Это и формирует переходное сопротивление.
При увеличении давления выступающие неровности деформируются, точки соприкосновения расширяются, а их количество растёт, что приводит к снижению переходного сопротивления.
Эксперимент и условия его проведения
Для подтверждения зависимости переходного сопротивления от усилия затяжки был проведён эксперимент на двух алюминиевых шинах размером 10 х 100 мм, стянутых болтовым соединением на болтах М16. Усилие затяжки задавалось динамометрическим ключом.
Перед началом испытаний контактные поверхности были очищены, так как состояние подготовки напрямую влияет на итоговое сопротивление. Степень затяжки определялась в соответствии с данными 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:
Измерительный прибор
Для проведения замеров использовался высокоточный микроомметр МИКО-21 производства ООО «СКБ ЭП». Прибор предназначен для измерения переходных сопротивлений в диапазоне 0,1 мкОм ÷ 2 Ом при рабочем токе до 200А и самой низкой погрешностью ±0,05% среди российских и зарубежных аналогов.
Все измерения в эксперименте выполнялись на токе 200А.
Методика испытания
- Шаг увеличения момента силы сжатия— 5 N*m;
- Начальный момент силы сжатия — 40 N*m
- Измерения фиксировались после каждого промежуточного значения момента;
- Подготовка контактных поверхностей — согласно требованиям ВСН 164-82.
Результаты
Полученная зависимость показала:
- При росте момента силы сжатия переходное сопротивление систематически уменьшается;
- Начиная с уровней затяжки свыше 100 N*m, темп снижения сопротивления замедляется.
Такое поведение связано с тем, что на ранних этапах сжатия крупные неровности контактных поверхностей активно смещаются и смятые участки создают новые точки контакта. Однако при дальнейшем увеличении усилия давление распределяется по большей площади, удельная нагрузка в микрозонах уменьшается, и процесс образования новых точек соприкосновения становится менее интенсивным.
Выводы
1. Переходное сопротивление является ключевым параметром качества контактного соединения.
2. Оно существенно зависит от:
- обработки поверхности контактов;
- состояния контактной зоны;
- правильного выбора момента затяжки.
3. Превышение нормированного усилия так же опасно, как и недостаточная затяжка:
- избыточное усилие может привести к пластическим деформациям шин и крепёжного материала, что в итоге ухудшит переходное сопротивление.
4. Контроль состояния контактов требует применения оборудования, отвечающего ряду критериев.
Требования к приборам для измерения переходного сопротивления
Для корректных измерений на реальных объектах энергетики необходимо учитывать:
- Достаточный измерительный ток
Он должен быть сопоставим с рабочим током контролируемого оборудования. Высокий ток «пробивает» оксидную плёнку и даёт корректные значения R пер.
- Учет влияния встроенных ТТ
В баковых выключателях трансформаторы тока создают длительный переходный процесс при подаче измерительного тока. Прибор без учёта этого эффекта выдаст ошибочно завышенное сопротивление.
- Электромагнитные помехи на подстанциях
Офисные измерения не отражают реальных условий. Прибор должен сохранять точность в условиях промышленной ЭМ-среды.
Компания ООО «СКБ ЭП» учитывает эти факторы, начиная с выпуска первого микроомметра. Сегодня линейка приборов включает МИКО-10, МИКО-1, МИКО-21, МИКО-2.3, которые адаптированы для работы в условиях реальных подстанций.