Журнал «Электротехнический рынок» №2 (50) март-апрель 2013 г.

СТАТЬИ И ОБЗОРЫ ОБОРУДОВАНИЯ
Д
ля измерения электрического сопротивления
постоянному току существует множество различных
приборов (как отечественного, так и
импортного производства), отличающихся
принципом действия, метрологическими характеристиками,
степенью автоматизации, массогабаритными показателями
и ценой. Основное требование к измерителям
переходного сопротивления (например, микроомметрам)
— обеспечение довольно большого тока
через измеряемое сопротивление.
Так какой же должен быть минимальный измерительный
ток у микроомметра, чтобы прибор выдавал точные
значения?!
Чтобы ответить на поставленный вопрос, прежде всего,
необходимо разобраться с теорией электрического
контакта и принципом измерения электрического сопротивления.
Электрический контакт состоит из следующих
областей: металлическое соединение между контактирующими
поверхностями (называемыми контактными
пятнами), полупроводниковая область образованная
различными окислами и сульфидами материала
контактов, масляные пленки (масляных выключателей),
пустоты между контактами, образованными из-за микронеровностей
контактирующих поверхностей полученные
в результате плохой обработки контактов или
из-за электрической эрозии (см. рисунок 1).
Рис. 1. Схема поверхности контакта:
а – чисто металлический контакт;
б – квазиметаллический контакт;
в – изолирующие пленки;
г – кажущаяся поверхность;
д-д, е-е – линии тока
Как известно, электрическое сопротивление обратно
пропорционально суммарной площади контактных пятен,
т.е. чем больше суммарная площадь пятен, тем
меньше сопротивление. На основании сравнения данных,
полученных при измерении сопротивления токоведущей
системы полюса и каждой пары рабочих контактов,
с данными завода-изготовителя необходимо принять
решение о разборе или не разборе выключателя
с целью шлифовки его контактов для удаления микронеровностей.
Для принятия соответствующего решения
необходимо первым делом исключить из результатов
измерений сопротивление различных пленок, которые
у нормального контакта практически всегда присутствуют
и ни на что не влияют при рабочем токе. Из-за наличия
пленок может быть неверное решение о выводе
высоковольтного выключателя в ремонт.
Электрическое напряжение, необходимое для пробоя
нормальной масляной пленки между контактами,
составляет 0,2–0,6 В. При подаче электрического
напряжения, превышающего эти значения, возникает
электрический пробой пленки, в результате чего в
местах пробоя образуются контактные пятна, через
которые начинает протекать измерительный ток.
Если сила измерительного тока мала, то соответственно
на этих контактных пятнах будет мало и падение
напряжения. Если падение напряжения не превысит
хотя бы 0,2 В, то новых контактных пятен не образуется,
и прибор покажет завышенное сопротивление.
Иными словами, если в результате измерения
сопротивления на малом токе получено «сопротивление
контактов выключателя в норме» то, скорее всего,
так оно и есть. Если сопротивление завышенное —
это еще не означает что контакты плохие.
Решим простую арифметическую задачу.
Предположим:
I) Измерительный ток — 10 А. Начальное сопротивление
между контактирующими поверхностями — 20 мОм.
В этом случае измерительный ток создаст падение
равное 10 А х 0,02 Ом = 0,2 В и новых контактных пятен
из-за пробоя пленок не образуется. Прибор покажет
сопротивление 20 мОм. Вывод: прибор покажет завышенные
данные измеренного сопротивления.
II) Зададим измерительный ток 50 А. Начальное сопротивление
между контактирующими поверхностями —
20 мОм. При протекании тока 50 А через сопротивление
20 мОм на нем возникнет падение напряжения равное
50 А х 0,02 Ом = 1 В. Так как напряжение 1 В превышает
напряжение пробоя пленок (0,2 В), то это приведет
к образованию новых контактных пятен. Этот процесс
будет продолжаться до тех пор, пока падение напряжения
на сопротивлении контактных пятен вновь не уменьшится
до 0,2 В (перестанут образовываться новые контактные
пятна). Таким образом, новое сопротивление
будет равно 0,2 В / 50 А = 0,004 Ом, что в 5 раз меньше
первоначального значения. Формальным признаком
остановки измерений может служить получение сопротивления,
соответствующего паспортному значению
выключателя.
В общем случае процесс образования новых контактных
пятен заканчивается без 5-кратного уменьшения
сопротивления (обычно речь идет о десятках процентов).
Данный пример приведен исключительно для иллюстрации
механизма зависимости сопротивления
контактов от силы тока и, в частности, от напряжения
пробоя пленки. Но, кроме электрического пробоя,
существуют и другие механизмы, связанные с протекающим
током, приводящие к уменьшению контактов, такие
как, например, разогрев контактных пятен протекающим
током и их последующее смятие или оплавление.
Для новых выключателей, у которых контактирующие
поверхности еще не были подтверждены эрозии, и
процесс разложения масла еще не начался, измерение
при малом и большом измерительном токе дают близкие
результаты, и при выборе микроомметра можно
не обращать на возможное максимальное значение выдаваемого
измерительного тока. В то время как для
давно эксплуатируемых выключателей результаты
измерений при малом и большом токе могут отличаться
на десятки процентов.
www.market.elec.ru
85