Облегчим жизнь контакта

В современном процессоре больше миллиарда транзисторов. Если бы не микросхемы, в такой вещи было бы несколько миллиардов контактов. И где они теперь? Так что техника понемногу от контактов избавляется. Но это от постоянных контактов, а есть еще такие, которые должны замыкаться и размыкаться, мы о них писали (см. «Химию и жизнь», 2008, 10). От некоторых из них технике тоже удается избавиться, но в мощной энергетике без них не обойтись. Причем это не та штучка на стене, в которую вы тычете пальцем, входя в комнату (или которая сама знает, что вы вошли), а устройство высотой в несколько метров, и когда оно срабатывает, то загорается метровая дуга и грохот окрест…

Если по контакту течет ток, он нагревается, потому что площадь «истинного контакта», то есть та, по которой проводники действительно касаются и по которой течет ток, — это лишь часть всего размера контактных площадок. Поэтому контакты часто делают так, чтобы при нажатии они «прыгали» навстречу друг другу, стукались и прижимались по большей площади (нажмите тихонечко на мышь и прислушайтесь). Нагрев пропорционален квадрату тока, а в некоторых случаях (например, при коммутации электродвигателей и конденсаторов и при коротком замыкании) ток возрастает ненадолго, но многократно, и этого хватает для того, чтобы контакты плавились, сваривались и выходили из строя.

Странный способ увеличить стойкость контактов к таким надругательствам предложили авторы работы А.М.Чалый, В.А. Дмитриев, М.А.Павлейно, О.М.Павлейно и М.С.Сафонов (Санкт-Петербургский государственный университет). Прежде чем подать на контакт большой и опасный импульс тока, они пропускали предварительный импульс, который его разогревал! Оказалось, что при этом контакт способен без катастрофического разогрева переносить последующий, причем существенно больший импульс тока. Для достижения этого эффекта предварительный импульс должен нагревать контакт до температуры размягчения, при которой происходит более плотное прилегание контактов друг к другу. То есть возрастает площадь «истинного контакта», и последующий разогрев поэтому уменьшается.

(ЖТФ, 2019, № 4)