2tom047

3. APARATY ELEKTRYCZNE 96

przy czym: c — stała zależna od stanu powierzchni styków (tabl. 3.2); F — siła docisku; fi — stała zależna od rodzaju zestyku (płaszczyznowy fi = 1,0; liniowy fi = 0,7; punktowy fi = 0,5).

Nagrzewanie zestyków w warunkach ustalonych

Nagrzanie zestyków jest zależne od ich ukształtowania, materiału, stanu powierzchni oraz ukształtowania elementów sąsiadujących, warunków odbioru ciepła.

Odpowiednie zależności ilościowe są wyznaczone przede wszystkim w odniesieniu do zestyku punktowego; dla innych rodzajów zestyków mogą one stanowić jedynie informację przybliżoną.

Rys. 3.9. Zestyk punktowy: a) rozkład temperatury w stanic cieplnie ustalonym; h) szkic zestyku

Temperatura rzeczywistej powierzchni styczności zestyku punktowego w warunkach nagrzania ustalonego (rys.3.9) wynosi

S_p = 9₀+A^ + A9_m + A9_p    (3.4)

gdzie:    — temperatura otoczenia; A.9;„ = % — .9„ — przyrost temperatury styku

względem temperatury otoczenia w miejscu dostatecznie odległym od miejsca styczności; A9_m = ,9_m — 9'_m — przyrost temperatury styku w bezpośrednim sąsiedztwie miejsca styczności względem temperatury przewodu !)'_m przy założeniu, że powierzchnia pozorna styczności jest równa powierzchni rzeczywistej; AS_p = D_m przyrost temperatury miejsca styczności względem temperatury 9_m (z uwzględnieniem przewężenia powodującego przepływ prądu w zestyku przez rzeczywistą powierzchnię styczności znacznie mniejszą od pozornej).

Przyrost temperatury A3^ wyznacza się z zależności dotyczącej nagrzewania przewodu jednorodnego

A 9' =

kwGa j2 kAS

(3-5)

w której: k„ = k„k. — współczynnik wypierania prądu (k„ — współczynnik naskórkowo-ści, k. — współczynnik zbliżenia); q₃ — rezystywność materiału styków w temperaturze obliczeniowej .9; k — współczynnik oddawania ciepła; A — obwód styku; S — powierzchnia przekroju styku; I — prąd.

Z kolei przyrost temperatury AS_m określa się przy uwzględnieniu poosiowego przepływu ciepła w styku nagrzewanym jednostronnie ciepłem wytwarzanym w rezystancji zestyku. W tym przypadku uważa się, że rezystancja jest rozłożona równomiernie na całej powierzchni przekroju styku. Wówczas gdzie: R_:,_:t — rezystancja zestyku w temperaturze obliczeniowej 9, /. — przewodność cieplna materiału styków'.

W celu wyznaczenia dodatkowego przyrostu AR_p dla R_p^ 150°C, wykorzystuje się zależność przy czym U_p — spadek napięcia na rezystancji zestyku.

Ważne jest podkreślenie istnienia zależności AR_p — f(aj, w której a., — temperaturowy współczynnik rezystywności.

Współczynnik ż jest również funkcją temperatury, ale znacznie wolniej zmienną niż tj. Rezystywność materiału styków w temperaturze R wyznacza się ze wzoru

(3.8)

przy czym: q„ rezystywność w temperaturze otoczenia; AR = R — R„. W konsekwencji zaleca się wykorzystanie wzoru (3.7) w postaci

(3-9)

Przy wzroście temperatury zwiększa się również rezystywność materiału styków o, maleje natomiast twardość (stykowa) rr„. Stąd w przedziale temperatur do temperatury mięknicnia¹ rezystancja zestyku zwiększa się ze wzrostem temperatury wg zależności empirycznej

(3.10)

gdzie: R_p0 — rezystancja zestyku w temperaturze odniesienia (np. 0°C); a_p0 = — a.

Zgodnie ze wzorem (3.7) temperatura rzeczywistej powierzchni styczności zależy m.in. od kwadratu spadku napięcia U_p, a więc od kwadratu rezystancji R_p (ponieważ U_p = IR_p).

Ujmuje to wyznaczana doświadczalnie dla zestyków charakterystyka R_p = f(U_p), przedstawiona na rys. 3.10. Współrzędne punktów charakterystycznych tych zależności podano w tabl. 3.3. Wykorzystując te dane, np. w konstruowaniu zestyków przekaźnikowych, przyjmuje się, że dopuszczalny spadek napięcia U_p<jop nic powinien przekraczać (0,5^0,8)17,, określonego dla mięknienia, stąd

TJ

^ p dop

% dop--j

przy czym / — prąd znamionowy (ciągły) zestyku.

1

Mięknienic — istotne obniżenie wytrzymałości mechanicznej uzyskanej w procesie pierwotnej obróbki na zimno.

■' Poradnik inżyniera elektryka tom 2