Способ диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов при протекании через них тока Российский патент 2025 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к способам диагностики допустимой величины переходного сопротивления электрических контактов, находящихся под номинальным напряжением и при протекании по ним рабочего тока.

Известен способ измерения переходного контактного сопротивления, заключающийся в измерении сопротивления току, протекающему под контактом, расположенным между двумя крайними, через которые подается ток и с которых снимается напряжение, при этом используется набор полосковых омических контактов и измеряют их сопротивление в зависимости от длины полосков, при этом измерение слоевого сопротивления металлизации и измерение слоевого сопротивления полупроводника вне контакта производится отдельными методами, а слоевое сопротивление под контактом определяется исходя из аппроксимации, полученной экспериментальной кривой сопротивления полосковых контактов от их длины зависимостью, находимой из решения системы уравнений Кирхгофа

где ρ_с - переходное контактное сопротивление; R_sk - слоевое сопротивление под контактом; R_sm - слоевое сопротивление металлизации омического контакта; I₁ и I₂ - токи, протекающие через металлизацию омического контакта и полупроводник под ним, соответственно; х - координата. (Патент РФ №2725105 опубл. 29.06.2020).

Известен способ измерения переходного сопротивления контакта, основанный на использовании мостовых схем, включающий определение искомой величины сопротивления с помощью уравновешивания плеч измерительного моста путем подбора сопротивлений различных величин. [Писаревский Э.А. Электрические измерения и приборы. Энергия. 1970, с. 326].

Все, выше указанные способы, невозможно использовать для определения переходного сопротивления контакта, находящегося в составе электрической цепи под номинальным напряжением.

За прототип выбран способ определения переходного сопротивления, основанный на измерении протекающего через контактирующие элементы тока и падения напряжения между ними, при этом, с целью увеличения точности измерения переходного сопротивления электрического контакта путем уменьшения ошибки, вносимой в результат его измерения сопротивлением материала контактирующих элементов, измеряют падения напряжения U_I между сечениями контактирующих элементов, отстоящих друг от друга на различные измеряемые расстояния 1, без размыкания контактирующих элементов в процессе измерения, а величину переходного сопротивления находят по формуле

где N≥2 - число измерений;

I - ток, протекающий по контактирующим элементам. (Патент РФ №1370607 опубл. 15.09.89).

Недостатком известного способа является отсутствие постоянного контроля величины переходного сопротивления контактирующих элементов, а также нет возможности измерения величины переходного сопротивления контактирующих элементов, при их нахождении в составе электрической цепи под номинальным напряжением и протекании рабочих токов.

Задача - определение допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения токопроводящих шин, находящихся в составе электрической цепи под номинальным напряжением и протекании по ним рабочих токов.

Технический результат - возможность диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов, находящихся в составе электрической цепи под номинальным напряжением и протекании по ним рабочих токов.

Технический результат достигается способом диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов при протекании через них тока, включающий измерение падения напряжения между ними без размыкания контактирующих элементов в процессе измерения, при этом одновременно измеряют падение напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжение эквивалентное току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов, вычисляют при первом измерении коэффициент, эквивалентный допустимой величине переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов К₀ по формуле выполняют п количество раз одновременное измерение U_к и U_i, где n>2, рассчитывают для каждого измерения коэффициент эквивалентный переходному сопротивлению места соединения контактирующих элементов К_п по формуле сравнивают коэффициенты К_п и К₀, при этом, если К_п>К₀ констатируют увеличение переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов.

Существенными признаками, влияющими на заявленный технический результат, являются:

- одновременное измерение падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжения эквивалентного току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов;

- измерение падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к;

- измерение напряжения эквивалентного току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов;

- вычисление при первом измерении коэффициента эквивалентного допустимой величине переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов К₀ по формуле

- выполнение n количество раз одновременного измерения U_к и U_i, где n>2;

- расчет для каждого измерения коэффициента эквивалентного переходному сопротивлению места соединения контактирующих элементов К_п по формуле

- сравнение коэффициентов К_п и К₀.

Одновременное измерение падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжения эквивалентного току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов позволяет одновременно контролировать изменение U_к и U_i при изменении тока.

Измерение падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к дает возможность определить U_к при изменении сопротивления в месте соединения контактирующих элементов.

Измерение напряжения эквивалентного току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов обеспечивает измерение U_i на отрезке с постоянным сопротивлением.

Вычисление при первом измерении коэффициента эквивалентного допустимой величине переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов К₀ по формуле необходимо как базовое значение, свидетельствующее о допустимой величине переходного сопротивления, и необходимое для сравнения при последующих измерениях U_к и U_i.

Выполнение n количество раз одновременного измерения U_к и U_i, где n>2, позволяет получить массив данных U_к и U_i.

Расчет для каждого измерения коэффициента эквивалентного переходному сопротивлению места соединения контактирующих элементов К_п по формуле является результатом обработки массива данных U_к и U_i.

Сравнение коэффициентов К_п и К₀ позволяет контролировать допустимую величину переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов, а если К_П>К_0>то констатируют увеличение переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов.

Изобретение поясняется фигурами, где на фиг. 1 - таблица с опытными и расчетными данными при токе 275 А, согласно приведенному примеру выполнения 1, на фиг. 2 - таблица с опытными и расчетными данными при токе 100 А, согласно приведенному примеру выполнения 2.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1

Использовали контактирующие элементы, например, в виде двух медных шин размером 500x20x3 мм, рассчитанных на ток 275 А, выполняли место соединения шин, например, болтовым соединением М8. Затягивали динамометрическим ключом с изолированной рукояткой болтовое соединение М8, согласно данных стандартизированной таблицы крутящих моментов для болтов в разборных соединениях шин, моментом 22 Н⋅м. Для измерения падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжение эквивалентное току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов были использованы, например, милливольтметры. Подключали первый вывод первого милливольтметра до болтового соединения, второй вывод первого милливольтметра подключали после болтового соединения. Подключали выводы второго милливольтметра ко второй шине, например, на отрезке 100 мм. Подключали шины к источнику питания с выходным напряжением, например 10 В, и пропускали по ним ток, например 275 А. Снимали одновременно по первому милливольтметру падение напряжения на болтовом соединении медных шин U_к и по второму милливольтметру напряжение эквивалентное току, протекающему по медным шинам, на отрезке длиной 100 мм второй медной шины U_i. Рассчитывали коэффициент эквивалентный допустимой величине переходного сопротивления в месте болтового соединения медных шин К₀ по формуле Ослабляли динамометрическим ключом с изолированной рукояткой болтовое соединение медных шин, например, с шагом 1 Н м. Снимали одновременно по первому милливольтметру падение напряжения на болтовом соединении медных шин U_к и по второму милливольтметру напряжение эквивалентное току, протекающему по медным шинам, на отрезке длиной 100 мм второй медной шины U_i. Рассчитывали для каждого измерения коэффициент эквивалентный переходному сопротивлению места болтового соединения медных шин К_п по формуле Сравнивали коэффициенты К_п и К₀, если К_П>К₀, то констатировали увеличение переходного сопротивления в месте болтового соединения медных шин. Данные приведены в таблице 1.

По полученным результатам сравнения коэффициентов К_п и К₀ констатировали, что с момента затяжки 16 Н м и меньше места болтового соединения медных шин К_п>К₀, это является подтверждением увеличения переходного сопротивления места болтового соединения медных шин.

Пример 2

Использовали контактирующие элементы, например, в виде двух медных шин размером 500x20x3 мм, рассчитанных на ток 275 А, выполнили место соединения шин, например, болтовым соединением М8. Затягивали динамометрическим ключом с изолированной рукояткой болтовое соединение М8, согласно данных стандартизированной таблицы крутящих моментов для болтов в разборных соединениях шин, моментом 22 Н⋅м. Для измерения падения напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжение эквивалентное току U_i, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов были использованы, например, милливольтметры. Подключали первый вывод первого милливольтметра до болтового соединения, второй вывод первого милливольтметра подключали после болтового соединения. Подключали выводы второго милливольтметра ко второй шине, например, на отрезке 100 мм. Подключали шины к источнику питания с выходным напряжением, например 10 В, и пропускали по ним ток, например 100 А. Снимали одновременно по первому милливольтметру падение напряжения на болтовом соединении медных шин U_к и по второму милливольтметру напряжение эквивалентное току, протекающему по медным шинам, на отрезке длиной 100 мм второй медной шины U_i. Рассчитывали коэффициент эквивалентный допустимой величине переходного сопротивления в месте болтового соединения медных шин К₀ по формуле Ослабляли динамометрическим ключом с изолированной рукояткой болтовое соединение медных шин, например, с шагом 1 Н⋅м. Снимали одновременно по первому милливольтметру падение напряжения на болтовом соединении медных шин U_к и по второму милливольтметру напряжение эквивалентное току, протекающему по медным шинам, на отрезке длиной 100 мм второй медной шины U_I. Рассчитывали для каждого измерения коэффициент эквивалентный переходному сопротивлению места болтового соединения медных шин К_п по формуле Сравнивали коэффициенты К_п и К₀, если К_п>К₀, то констатировали увеличение переходного сопротивления в месте болтового соединения медных шин. Опытные и расчетные данные при токе 100 А приведены в таблице 2.

По полученным результатам сравнения коэффициентов К_п и К₀ констатировали, что с момента затяжки 16 Нм и меньше места болтового соединения медных шин К_п>К₀, это является подтверждением увеличения переходного сопротивления места болтового соединения медных шин.

Таким образом, заявленный способ диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов при протекании через них тока обеспечивает возможность диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов, находящихся в составе электрической цепи под номинальным напряжением и протекании по ним рабочих токов.

Изобретение относится к способам диагностики допустимой величины переходного сопротивления электрических контактов, находящихся под номинальным напряжением и при протекании по ним рабочего тока. Способ диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов при протекании через них тока, включающий измерение падения напряжения между ними без размыкания контактирующих элементов в процессе измерения отличающийся тем, что одновременно измеряют падение напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжение, эквивалентное току U_I, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов, вычисляют при первом измерении коэффициент, эквивалентный допустимой величине переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов К₀ по формуле выполняют n количество раз одновременное измерение U_к и U_I, где n>2, рассчитывают для каждого измерения коэффициент эквивалентный переходному сопротивлению места соединения контактирующих элементов К_п по формуле , сравнивают коэффициенты К_п и К₀, при этом, если К_п>К₀ констатируют увеличение переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов. Техническим результатом при реализации заявленного решения является возможность диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов, находящихся в составе электрической цепи под номинальным напряжением и протекании по ним рабочих токов. 2 ил.

Способ диагностики допустимой величины переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов при протекании через них тока, включающий измерение падения напряжения между ними без размыкания контактирующих элементов в процессе измерения отличающийся тем, что одновременно измеряют падение напряжения в месте соединения контактирующих элементов U_к и напряжение эквивалентное току U_I, протекающему по контактирующим элементам на отрезке произвольной длины одного из контактирующих элементов, вычисляют при первом измерении коэффициент, эквивалентный допустимой величине переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов К₀ по формуле выполняют n количество раз одновременное измерение U_к и U_I, где n>2, рассчитывают для каждого измерения коэффициент эквивалентный переходному сопротивлению места соединения контактирующих элементов К_п по формуле сравнивают коэффициенты К_п и К₀, при этом, если К_п>К₀ констатируют увеличение переходного сопротивления в месте соединения контактирующих элементов.