Рис.1. Принципиальная схема измерения переходного электросопротивления (а) биметаллического образца (б). e - источник питания; R - переменное сопротивление; К - ключ
А.П. Пеев, С.В. Кузьмин, В.И. Лысак, Е.А. Чугунов, С.В. Поляков,
г. Волгоград, Волгоградский ГТУ
Медно-алюминиевые биметаллические элементы, используемые в токоподводящих узлах оборудования электротехнического назначения и изготавливаемые с помощью сварки взрывом, имеют высокое качество соединения меди с алюминием. Одним из главных показателей качества такого биметалла является величина переходного электросопротивления, знание величины и кинетики её изменения в процессе эксплуатации позволит оценить потери электроэнергии в токоподводящем узле, а также прогнозировать работоспособность биметаллического элемента и токоподводящего узла в целом. Целью настоящей работы явились разработка и апробация методики исследования электрофизических свойств медно-алюминиевого композита.
Разработанная методика измерения переходного электросопротивления заключается в следующем (рис. 1 а). Через медно-алюминиевый образец, вырезанный из сваренной взрывом заготовки, пропускали постоянный ток 1 А от стабилизированного источника питания. При помощи игольчатого контакта с постоянным усилием прижатия игл микровольтметром (класс точности 0,05) измеряли величину падения напряжения на отрезке цепи А - В в пяти точках (в каждой точке измеряли искомую величину 10 раз).
Исследование электрофизических характеристик биметалла проводили на П-образных образцах, которые состоят из биметаллической части и выводов для крепления токоподвода (рис. 1.б) со строго фиксированными линейными размерами, которые измеряли на оптическом микроскопе с точностью 0,001 мм.
Суммарное электросопротивление биметалла определяли:
где RCu, RAl, Rпер - электросопротивления медной и алюминиевой частей образца и переходной зоны, соответственно. RАС, RBD - электросопротивления измерительных ветвей, которые включают в себя сопротивления контакта "игла-металл", соединительных проводов и креплений последних к измерительному прибору. Изначально тарировку измерительных ветвей проводили на эталонных П - образных однородных медных и алюминиевых образцах.
Первые результаты экспериментов по исследованию электрофизических свойств медно-алюминиевого биметалла показали высокую их повторяемость, что позволяет сделать о правомерности применения разработанной методики. При этом установлено, что сопротивление переходной зоны медно-алюминиевого биметалла, сваренного на оптимальных режимах, обеспечивающих отсутствие на границе соединения слоёв интерметаллидных фаз и других несовершенств, составляет 2,01 мкОм/мм2 (для меди - 1,7 мкОм/мм2, алюминия - 2,65 мкОм/мм2).
