2tom046

3. APARATY ELEKTRYCZNE 94

Rys. 3.4. Rozpływ prądu w zestyku punktowym

1 — przewodząca powierzchnia styczności,

2 warstwa nalotowa. I długość strefy przewężenia. r_p, — promień (zastępczy) powierzchni styczności

Rys. 3.5. Rezystancja warstw nalotowych: a) w zestyku punktowym: b) w zestyku wielopunktowym (płaszczyznowym) r_p promień zastępczej powierzchni styczności, <5_nł, grubość warstwy nalotowej

Rezystancja warstw nalotowych (rys. 3.5) jest określona następującymi wzorami: — zestyku punktowego

^nnl f?nal

— zestyku wiclopunktowego

2<5„

^nul t?nal^-w których: e_na„ — rezystywność i grubość warstwy nalotowej, r_p promień zastępczy (kołowej) powierzchni styczności, n — liczba punktów styczności.

Rezystancja powodowana przewężeniem przekroju jest związana z mikrostrukturą powierzchni styczności (rys. 3.6). Oznacza to istnienie stref metalicznych przewodzenia prądu elektrycznego w warunkach odkształcenia plastycznego materiału oraz otaczających je stref półprzewodzących, odkształconych elastycznie. Struktura ta zmienia się w wyniku oddziaływań mechanicznych, elektrycznych i chemicznych. Strefy półprzewo-

Rys. 3.6. Mikrostruktura powierzchni styczności styków z metali nieszlachetnych: a) przekrój: b) widok powierzchni styczności / strefy przewodzenia metalicznego strug prądowych (powierzchnie odkształcone plastycznie). 2 — strefy półprzewodzące, umo/Jiwiającc przewodzenie prądu wg mechanizmu tunelowego (powierzchnie odkształcone elastycznie). 3 powierzchnie nicprzcwodzącc, pokryte w-arstwami nalotowymi

dzące, wskutek zmięknięcia materiału (spowodowanego np. zwiększeniem się prądu), mogą stać się przewodzącymi. Pozostała część pozornej powierzchni styczności — nie-przewodząca —jest pokryta warstwami nalotowymi.

Analiza stanu powierzchni styków płaszczyznowych, liniowych oraz punktowych wskazuje, że mikropowierzchnie przewodzenia są rozłożone na polu tym większym, im większa jest powierzchnia pozorna styczności (rys. 3.7).

TT7i

• | .1 Rys. 3.7. Rozkład mikropowierzchni styczności

—£---•—i. na powierzchni styków: a) punktowych;

• ' b) liniowych; c) płaszczyznowych

Przy danej sile docisku styków F, o liczbie mikropowierzchni styczności /i decyduje tzw. twardość stykowa aH materiału styków, zgodnie z formułą

-!— = xH (3.1)

nnr;

przy czym: H — twardość materiału styków (wg Brinclla H„ lub Vickcrsa H_y, praktycznie jednakowe w przedziale 80-r300 daN/mm²).

Współczynnik « twardości stykowej materiału styków zależy od mikrostruktury powierzchni styczności (rys. 3.8).

Tablica 3.2. Przykładowe wartości iloczynu cq we wzorze (3.3)

Materiał styków	CQ mQN'
Miedź	0,08-t-0,14
Aluminium	0.13
Mosiądz	0.67
Sta!	7.5

Rys. 3.8. Wartości współczynnika a do wyznaczaniu twardości stykowej materiału styków dla różnych stopni chropowatości powierzchni E - siła docisku

Zależność (3.1) jest stosowana do opisu tzw. zestyku punktowego, którego rezystancję przewężenia można wyrazić wzorem

=•

2 r.

(3.2)

^w którym: r , =

promień zastępczy powierzchni styczności zestyku punk

towego; o₀ = — twardość stykowa materiału; n — rezystywność materiału styków.

W praktyce w odniesieniu do wszystkich rodzajów zestyków używa się wzoru półempirycznego na rezystancję zestyku, uwzględniającego również rezystancję przeciętnych warstw nalotowych. Zgodnie z tą zależnością

(3.3)

CQ_