संपर्क प्रतिरोध पर सही विद्युत संपर्क, भौतिक गुणों का प्रभाव, दबाव और आयाम

तारों के यांत्रिक कनेक्शन द्वारा ज्यादातर मामलों में निश्चित संपर्क बनाए जाते हैं, और कनेक्शन या तो तारों के सीधे कनेक्शन (उदाहरण के लिए, विद्युत सबस्टेशनों में बसें) या मध्यवर्ती उपकरणों - क्लैम्प और टर्मिनलों द्वारा बनाया जा सकता है।

यंत्रवत् निर्मित संपर्क कहलाते हैं कसऔर उन्हें उनके अलग-अलग हिस्सों को परेशान किए बिना इकट्ठा या अलग किया जा सकता है। क्लैम्पिंग कॉन्टैक्ट्स के अलावा, कनेक्टेड तारों को टांका लगाने या वेल्डिंग करके प्राप्त किए गए निश्चित संपर्क हैं। हम ऐसे संपर्कों को कॉल करते हैं सभी धातु, क्योंकि उनकी कोई भौतिक सीमा नहीं है जो दो तारों का परिसीमन करती है।

संचालन में संपर्कों की विश्वसनीयता, प्रतिरोध की स्थिरता, अति ताप की अनुपस्थिति और अन्य गड़बड़ी संपूर्ण स्थापना या लाइन के सामान्य संचालन को निर्धारित करती है जिसमें संपर्क होते हैं।

तथाकथित आदर्श संपर्क को दो मुख्य आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए:

• संपर्क प्रतिरोध समान लंबाई के एक खंड में कंडक्टर के प्रतिरोध के बराबर या उससे कम होना चाहिए;
• रेटेड करंट के साथ संपर्क हीटिंग संबंधित क्रॉस-सेक्शन के तार के हीटिंग के बराबर या उससे कम होना चाहिए।

1913 में, हैरिस ने चार कानून विकसित किए जो विद्युत संपर्कों को नियंत्रित करते हैं (हैरिस एफ।, विद्युत संपर्कों का प्रतिरोध):

1. अन्य सभी स्थितियाँ समान होने पर, संपर्क में वोल्टेज की गिरावट धारा के सीधे अनुपात में बढ़ जाती है। दूसरे शब्दों में, दो सामग्रियों के बीच संपर्क प्रतिरोध के रूप में व्यवहार करता है।

2. यदि संपर्क में सतहों की स्थिति का कोई प्रभाव नहीं पड़ता है, तो संपर्क में वोल्टेज की गिरावट दबाव के साथ व्युत्क्रमानुपाती होती है।

3. विभिन्न सामग्रियों के बीच संपर्क प्रतिरोध उनके विशिष्ट प्रतिरोध पर निर्भर करता है। कम प्रतिरोधकता वाली सामग्री में कम संपर्क प्रतिरोध भी होता है।

4. संपर्कों का प्रतिरोध उनके क्षेत्र के आकार पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि संपर्क में कुल दबाव पर निर्भर करता है।

संपर्क सतह का आकार निम्नलिखित कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है: संपर्कों और संक्षारण प्रतिरोध की गर्मी हस्तांतरण की स्थिति, क्योंकि एक छोटी सतह के साथ संपर्क एक बड़े संपर्क की तुलना में वातावरण से संक्षारक एजेंटों के प्रवेश से अधिक आसानी से नष्ट हो सकता है। सतह संपर्क।

इसलिए, क्लैम्पिंग संपर्कों को डिजाइन करते समय, संपर्क सतह के दबाव, वर्तमान घनत्व और आकार के मानदंडों को जानना आवश्यक है, जो एक आदर्श संपर्क के लिए आवश्यकताओं का अनुपालन सुनिश्चित करता है और जो सामग्री, सतह के उपचार और संपर्क के आधार पर भिन्न हो सकता है। डिज़ाइन।

संपर्क प्रतिरोध निम्नलिखित भौतिक गुणों से प्रभावित होता है:

1.सामग्री का विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध।

संपर्क प्रतिरोध जितना अधिक होगा, संपर्क सामग्री का विशिष्ट प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा।

2. सामग्री की कठोरता या संपीड़न शक्ति। नरम सामग्री अधिक आसानी से विकृत होती है और अधिक तेज़ी से संपर्क बिंदु स्थापित करती है और इसलिए कम दबाव पर कम विद्युत प्रतिरोध देती है। इस अर्थ में, कठोर धातुओं को नरम धातुओं से ढंकना उपयोगी होता है: तांबे और पीतल के लिए टिन और लोहे के लिए टिन या कैडमियम।

3. थर्मल विस्तार के गुणांक यह भी ध्यान में रखना आवश्यक है, क्योंकि संपर्कों की सामग्री और, उदाहरण के लिए, बोल्ट के बीच उनके अंतर के कारण, तनाव में वृद्धि हो सकती है, जिससे संपर्क के कमजोर हिस्से का प्लास्टिक विरूपण और तापमान में कमी के साथ इसका विनाश हो सकता है। .

संपर्क प्रतिरोध की मात्रा बिंदु संपर्कों की संख्या और आकार द्वारा निर्धारित की जाती है और संपर्कों की सामग्री, संपर्क दबाव, संपर्क सतहों के उपचार और संपर्क सतहों के आकार पर निर्भर करती है।

पर शॉर्ट सर्किट संपर्कों में तापमान इतना बढ़ सकता है कि बोल्ट और संपर्क की सामग्री के थर्मल विस्तार के गैर-समान गुणांक के कारण सामग्री की लोचदार सीमा से ऊपर तनाव हो सकता है।

यह ढीलापन और संपर्क जकड़न का नुकसान होगा। इसलिए, गणना करते समय, शॉर्ट-सर्किट धाराओं के कारण संपर्क में अतिरिक्त यांत्रिक तनावों की जांच करना आवश्यक है।

कॉपर कमरे के तापमान (20 - 30 °) पर हवा में ऑक्सीकरण करना शुरू कर देता है।परिणामी ऑक्साइड फिल्म, इसकी छोटी मोटाई के कारण, संपर्क के गठन के लिए एक विशेष बाधा का प्रतिनिधित्व नहीं करती है, क्योंकि यह संपर्कों के संकुचित होने पर नष्ट हो जाती है।

उदाहरण के लिए, असेंबली से पहले एक महीने के लिए हवा के संपर्क में आने वाले संपर्क नए बने संपर्कों की तुलना में केवल 10% अधिक प्रतिरोध दिखाते हैं। तांबे का मजबूत ऑक्सीकरण 70 डिग्री से ऊपर के तापमान पर शुरू होता है। संपर्क, जो लगभग 1 घंटे के लिए 100 ° पर आयोजित किए गए थे, ने उनके प्रतिरोध को 50 गुना बढ़ा दिया।

तापमान में वृद्धि इस तथ्य के कारण ऑक्सीकरण और संपर्कों के क्षरण को काफी तेज कर देती है कि संपर्क में गैसों का प्रसार तेज हो जाता है और संक्षारक पदार्थों की प्रतिक्रियाशीलता बढ़ जाती है। हीटिंग और कूलिंग का विकल्प संपर्क में गैसों के प्रवेश को बढ़ावा देता है।

यह भी स्थापित किया गया था कि वर्तमान द्वारा संपर्कों के लंबे समय तक गर्म होने के दौरान, उनके तापमान और प्रतिरोध में एक चक्रीय परिवर्तन देखा जाता है। इस घटना को क्रमिक प्रक्रियाओं द्वारा समझाया गया है:

• तांबे का CuO में ऑक्सीकरण और प्रतिरोध और तापमान में वृद्धि;
• हवा की कमी के साथ, CuO से Cu2O में संक्रमण और प्रतिरोध और तापमान में कमी (Cu2O CuO से बेहतर संचालन करता है);
• हवा की पहुंच में वृद्धि, CuO का नया गठन, प्रतिरोध और तापमान में वृद्धि आदि।

ऑक्साइड परत की क्रमिक मोटाई के कारण, अंततः संपर्क प्रतिरोध में वृद्धि देखी जाती है।

वातावरण में सल्फर डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, क्लोरीन और एसिड वाष्प की उपस्थिति तांबे के संपर्क पर अधिक मजबूत प्रभाव डालती है।

हवा में, एल्यूमीनियम जल्दी से एक पतली, अत्यधिक प्रतिरोधी ऑक्साइड फिल्म से ढक जाती है। ऑक्साइड फिल्म को हटाए बिना एल्यूमीनियम संपर्कों का उपयोग उच्च संपर्क प्रतिरोध देता है।

साधारण तापमान पर फिल्म को हटाना केवल यांत्रिक रूप से संभव है, और हवा को साफ सतह तक पहुंचने से रोकने के लिए संपर्क सतह की सफाई पेट्रोलियम जेली की एक परत के नीचे की जानी चाहिए। इस तरह से उपचारित एल्यूमीनियम संपर्क कम संपर्क प्रतिरोध देते हैं।

संपर्क में सुधार करने और जंग से बचाने के लिए, संपर्क सतहों को आमतौर पर एल्यूमीनियम के लिए पेट्रोलियम जेली और तांबे के लिए टिन से साफ किया जाता है।

एल्यूमीनियम तारों को जोड़ने के लिए क्लैंप डिजाइन करते समय, समय के साथ "सिकुड़ने" के लिए एल्यूमीनियम की संपत्ति को ध्यान में रखना आवश्यक है, जिसके परिणामस्वरूप संपर्क कमजोर हो जाता है। एल्यूमीनियम तारों की इस संपत्ति को ध्यान में रखते हुए, वसंत के साथ विशेष टर्मिनलों का उपयोग करना संभव है, जिसके कारण कनेक्शन में आवश्यक संपर्क दबाव हर समय बनाए रखा जाता है।

संपर्क दबाव संपर्क प्रतिरोध को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। व्यवहार में, संपर्क प्रतिरोध मुख्य रूप से संपर्क दबाव पर और काफी हद तक संपर्क सतह के उपचार या आकार पर निर्भर करता है।

संपर्क दबाव में वृद्धि का कारण बनता है:

• संपर्क प्रतिरोध में कमी:
• हानि में कमी;
• संपर्क सतहों की कड़ी बॉन्डिंग, जो संपर्कों के ऑक्सीकरण को कम करती है और इस प्रकार कनेक्शन को अधिक स्थिर बनाती है।

व्यवहार में, सामान्यीकृत संपर्क दबाव आमतौर पर उपयोग किया जाता है, जहां संपर्क प्रतिरोध स्थिरता प्राप्त की जाती है। इस तरह के इष्टतम संपर्क दबाव मान विभिन्न धातुओं और संपर्क सतहों के विभिन्न राज्यों के लिए अलग-अलग होते हैं।

संपूर्ण सतह पर संपर्क घनत्व द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है, जिसके लिए संपर्क सतह के आकार की परवाह किए बिना विशिष्ट दबाव मानदंडों को बनाए रखा जाना चाहिए।

संपर्क सतहों का उपचार विदेशी फिल्मों को हटाने को सुनिश्चित करना चाहिए और सतहों के संपर्क में होने पर अधिकतम बिंदु संपर्क देना चाहिए।

संपर्क सतहों को एक नरम धातु के साथ कवर करना, जैसे तांबे या लोहे के संपर्कों को टिन करना, कम दबावों पर अच्छा संपर्क प्राप्त करना आसान बनाता है।

एल्यूमीनियम संपर्कों के लिए, पेट्रोलियम जेली के तहत सैंडपेपर के साथ संपर्क सतह को रेत देना सबसे अच्छा उपचार है। पेट्रोलियम जेली आवश्यक है क्योंकि हवा में एल्युमीनियम बहुत जल्दी एक ऑक्साइड फिल्म से ढक जाता है, और पेट्रोलियम जेली संरक्षित संपर्क सतह तक हवा को पहुंचने से रोकता है।

कई लेखकों का मानना ​​है कि संपर्क प्रतिरोध केवल संपर्क में कुल दबाव पर निर्भर करता है और संपर्क सतह के आकार पर निर्भर नहीं करता है।

इसकी कल्पना की जा सकती है, उदाहरण के लिए, संपर्क सतह में कमी के साथ, संपर्क बिंदुओं की संख्या में कमी के कारण संपर्क प्रतिरोध में वृद्धि विशिष्ट में वृद्धि के कारण उनके सपाट होने के कारण प्रतिरोध में कमी से मुआवजा दिया जाता है। संपर्क दबाव।

दो विपरीत दिशा वाली प्रक्रियाओं का ऐसा पारस्परिक मुआवजा केवल असाधारण मामलों में ही हो सकता है। कई प्रयोग बताते हैं कि जैसे-जैसे संपर्क लंबाई घटती जाती है और कुल दबाव स्थिर रहता है, संपर्क प्रतिरोध बढ़ता जाता है।

आधी संपर्क लंबाई के साथ, उच्च दबावों पर प्रतिरोध स्थिरता प्राप्त की जाती है।

किसी दिए गए वर्तमान घनत्व पर संपर्क हीटिंग की कमी संपर्क सामग्री के निम्नलिखित गुणों से सुगम होती है: कम विद्युत प्रतिरोध, उच्च ताप क्षमता और तापीय चालकता, साथ ही संपर्कों की बाहरी सतह पर ऊष्मा विकीर्ण करने की उच्च क्षमता।

विभिन्न धातुओं से बने संपर्कों का क्षरण समान धातुओं से बने संपर्कों की तुलना में बहुत अधिक तीव्र होता है। इस मामले में, एक इलेक्ट्रोकेमिकल मैक्रोकूपल बनता है (धातु ए - गीली फिल्म - धातु बी), जो एक गैल्वेनिक सेल है। यहां, जैसा कि माइक्रोकोरोसियन के मामले में, इलेक्ट्रोड में से एक नष्ट हो जाएगा, अर्थात् संपर्क का हिस्सा कम महान धातु (एनोड) से युक्त होता है।

व्यवहार में, विभिन्न धातुओं से युक्त तारों को जोड़ने के मामले हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम के साथ तांबा। ऐसा संपर्क, विशेष सुरक्षा के बिना, कम कीमती धातु, यानी एल्यूमीनियम को खराब कर सकता है। वास्तव में, तांबे के संपर्क में आने वाला एल्युमीनियम अत्यधिक संक्षारक होता है, इसलिए तांबे और एल्यूमीनियम के बीच संपर्क में सीधे बंधन की अनुमति नहीं है।