Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease
Problem. The reliability of detachable electrical contact connections is significantly reduced due to an increase in transition electrical resistance caused by thermomechanical deformations, oxidation of contact surfaces, and a decrease in the effective contact area during operation. According to th...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська Українська |
| Опубліковано: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358434 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Репозитарії
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1864036368793993216 |
|---|---|
| author | Kozyrskyi, V. V. Bunko, V. Ya. Darmoris, P. M. |
| author_facet | Kozyrskyi, V. V. Bunko, V. Ya. Darmoris, P. M. |
| author_sort | Kozyrskyi, V. V. |
| baseUrl_str | http://eie.khpi.edu.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-01T21:05:27Z |
| description | Problem. The reliability of detachable electrical contact connections is significantly reduced due to an increase in transition electrical resistance caused by thermomechanical deformations, oxidation of contact surfaces, and a decrease in the effective contact area during operation. According to the results of operational and experimental studies, failures associated with contact degradation account for up to a third of the total number of electrical installation failures. Traditional methods, in particular the use of passive conductive lubricants, mostly only slow down oxidation processes and do not ensure active restoration of the contact condition. In this regard, it is important to develop models and technical solutions capable of describing and ensuring the stabilisation of the transition resistance of electrical contacts through controlled thermomechanical processes in the contact zone. Goal. To establish the regularities and interrelationships of processes in electrical contacts through experimental research and mathematical modelling of the evolution of the transition resistance of contact connections with composite grease modified with Cu–Al–Mn (Camital) with shape memory, taking into account the interaction of electrical, thermal, thermomechanical and tribological processes in normal and emergency operating modes. Methodology. Experimental studies were performed on models of bolted contact connections of aluminum busbars using composite grease containing 5 % and 10 % Cu–Al–Mn powder by volume, as well as on control samples without grease. Long-term measurements of contact resistance were carried out at a constant temperature and under periodic thermal loads. The theoretical study is based on a multilevel mathematical model, the numerical solution of which was carried out using implicit stable methods with parameter identification based on experimental data. Results. A decrease and stabilisation of contact resistance was established when using composite lubricant, most pronounced at a Cu–Al–Mn powder content of 10 % by volume. A reduced model of contact resistance evolution was proposed. Scientific novelty. For the first time, a generalised mathematical model of a detachable electrical contact with active composite lubricant has been developed, which takes into account the phase transformations of Cu–Al–Mn alloy particles and the mechanism of thermomechanical destruction of oxide films. The possibility of a step-like decrease in contact resistance under impulse currents is shown. Practical value. The results obtained can be used to improve the reliability of detachable electrical contact connections, predict changes in contact resistance during operation, and justify the choice of the composition of active electrical contact lubricants. References 37, tables 4, figures 7. |
| doi_str_mv | 10.20998/2074-272X.2026.3.03 |
| first_indexed | 2026-05-02T01:00:09Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-358434 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English Ukrainian |
| last_indexed | 2026-05-02T01:00:09Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3584342026-05-01T21:05:27Z Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease Визначення перехідного опору розбірних електричних контактів з активним мастилом Camital Kozyrskyi, V. V. Bunko, V. Ya. Darmoris, P. M. electrical contact contact resistance composite electrical grease Camital shape memory alloy thermal, thermomechanical and tribological processes електричний контакт перехідний опір композитне електротехнічне мастило Camital сплав з пам’яттю форми теплові, термомеханічні та трибологічні процеси Problem. The reliability of detachable electrical contact connections is significantly reduced due to an increase in transition electrical resistance caused by thermomechanical deformations, oxidation of contact surfaces, and a decrease in the effective contact area during operation. According to the results of operational and experimental studies, failures associated with contact degradation account for up to a third of the total number of electrical installation failures. Traditional methods, in particular the use of passive conductive lubricants, mostly only slow down oxidation processes and do not ensure active restoration of the contact condition. In this regard, it is important to develop models and technical solutions capable of describing and ensuring the stabilisation of the transition resistance of electrical contacts through controlled thermomechanical processes in the contact zone. Goal. To establish the regularities and interrelationships of processes in electrical contacts through experimental research and mathematical modelling of the evolution of the transition resistance of contact connections with composite grease modified with Cu–Al–Mn (Camital) with shape memory, taking into account the interaction of electrical, thermal, thermomechanical and tribological processes in normal and emergency operating modes. Methodology. Experimental studies were performed on models of bolted contact connections of aluminum busbars using composite grease containing 5 % and 10 % Cu–Al–Mn powder by volume, as well as on control samples without grease. Long-term measurements of contact resistance were carried out at a constant temperature and under periodic thermal loads. The theoretical study is based on a multilevel mathematical model, the numerical solution of which was carried out using implicit stable methods with parameter identification based on experimental data. Results. A decrease and stabilisation of contact resistance was established when using composite lubricant, most pronounced at a Cu–Al–Mn powder content of 10 % by volume. A reduced model of contact resistance evolution was proposed. Scientific novelty. For the first time, a generalised mathematical model of a detachable electrical contact with active composite lubricant has been developed, which takes into account the phase transformations of Cu–Al–Mn alloy particles and the mechanism of thermomechanical destruction of oxide films. The possibility of a step-like decrease in contact resistance under impulse currents is shown. Practical value. The results obtained can be used to improve the reliability of detachable electrical contact connections, predict changes in contact resistance during operation, and justify the choice of the composition of active electrical contact lubricants. References 37, tables 4, figures 7. Проблема. Надійність розбірних електричних контактних з’єднань істотно знижується внаслідок зростання перехідного електричного опору, спричиненого термомеханічними деформаціями, окисленням контактних поверхонь та зменшенням ефективної площі контакту в процесі експлуатації. За результатами експлуатаційних і експериментальних досліджень відмови, пов’язані з деградацією контактів, становлять до третини загальної кількості пошкоджень електроустановок. Традиційні способи, зокрема застосування пасивних електропровідних мастил, здебільшого лише сповільнюють окислювальні процеси та не забезпечують активного відновлення контактного стану. У зв’язку з цим актуальним є розроблення моделей і технічних рішень, здатних описувати та забезпечувати стабілізацію перехідного опору електричних контактів за рахунок керованих термомеханічних процесів у зоні контакту. Мета. Встановлення закономірностей і взаємозв’язків процесів в електричних контактах шляхом експериментального дослідження та математичного моделювання еволюції перехідного опору контактних з’єднань з композитним мастилом, модифікованим порошком сплаву Cu-Al-Mn (Camital) з пам’яттю форми, з урахуванням взаємодії електричних, теплових, термомеханічних і трибологічних процесів у нормальних та аварійних режимах роботи електроустановок. Методика. Експериментальні дослідження виконано на моделях болтових контактних з’єднань алюмінієвих шин з використанням композитного мастила з вмістом порошку Cu-Al-Mn 5 % і 10 % за об’ємом, а також на контрольних зразках без мастила. Проводилися довготривалі вимірювання перехідного опору за сталої температури та при періодичних теплових навантаженнях. Теоретичне дослідження базується на багаторівневій математичній моделі, чисельний розв’язок якої здійснювався неявними стійкими методами з ідентифікацією параметрів за експериментальними даними. Результати. Встановлено зниження та стабілізацію перехідного опору при використанні композитного мастила, найбільш виражену за вмісту порошку Cu-Al-Mn 10 % за об’ємом. Запропоновано редуковану модель еволюції перехідного опору. Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає у розробленні та експериментальному обґрунтуванні нового типу композитного електротехнічного мастила для розбірних електричних контактів, що містить порошок сплаву Cu-Al-Mn з ефектом пам’яті форми, а також у встановленні фізичного механізму активної стабілізації перехідного опору контактних з’єднань за рахунок термомеханічного руйнування оксидних плівок у процесі циклічних теплових навантажень. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для підвищення надійності розбірних електричних контактних з’єднань, прогнозування зміни перехідного опору в процесі експлуатації та обґрунтування вибору складу активних електроконтактних мастил. Бібл. 37, табл. 4, рис. 7. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-05-02 Article Article application/pdf application/pdf https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358434 10.20998/2074-272X.2026.3.03 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 3 (2026); 18-25 Электротехника и Электромеханика; № 3 (2026); 18-25 Електротехніка і Електромеханіка; № 3 (2026); 18-25 2309-3404 2074-272X en uk https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358434/344283 https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358434/344284 Copyright (c) 2026 V. V. Kozyrskyi, V. Ya. Bunko, P. M. Darmoris http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | electrical contact contact resistance composite electrical grease Camital shape memory alloy thermal thermomechanical and tribological processes Kozyrskyi, V. V. Bunko, V. Ya. Darmoris, P. M. Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title | Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title_alt | Визначення перехідного опору розбірних електричних контактів з активним мастилом Camital |
| title_full | Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title_fullStr | Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title_full_unstemmed | Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title_short | Determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with Camital active grease |
| title_sort | determination of the transition resistance of detachable electrical contacts with camital active grease |
| topic | electrical contact contact resistance composite electrical grease Camital shape memory alloy thermal thermomechanical and tribological processes |
| topic_facet | electrical contact contact resistance composite electrical grease Camital shape memory alloy thermal thermomechanical and tribological processes електричний контакт перехідний опір композитне електротехнічне мастило Camital сплав з пам’яттю форми теплові термомеханічні та трибологічні процеси |
| url | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/358434 |
| work_keys_str_mv | AT kozyrskyivv determinationofthetransitionresistanceofdetachableelectricalcontactswithcamitalactivegrease AT bunkovya determinationofthetransitionresistanceofdetachableelectricalcontactswithcamitalactivegrease AT darmorispm determinationofthetransitionresistanceofdetachableelectricalcontactswithcamitalactivegrease AT kozyrskyivv viznačennâperehídnogooporurozbírnihelektričnihkontaktívzaktivnimmastilomcamital AT bunkovya viznačennâperehídnogooporurozbírnihelektričnihkontaktívzaktivnimmastilomcamital AT darmorispm viznačennâperehídnogooporurozbírnihelektričnihkontaktívzaktivnimmastilomcamital |