Несимметричными контактами называются электроды, которые являются таковыми относительно поверхности контактного пятна, т.е. электроды с разной геометрией. Упоминаемые выше электроды вакуумной дугогасительной камеры являются симметричными контактами, так как контактирующая поверхность соединяет геометрически подобные области накладок. В ряде случаев симметрии нет. Например, гибкий токосъем и цанговые соединения являются несимметричными контактными системами. В этой части работы рассмотрим, как несимметрия контактной системы повлияет на нагрев электродов. Для этого используем модель простейшей формы цилиндр-цилиндр, которая была представлена выше, на рис. 3.11. Покажем, что даже при незначительном изменении радиуса одного из электродов максимум температуры уменьшается, и изменяется его местоположение. Подбираем ток таким образом, чтобы в случае симметричных электродов значение максимальной температуры, которое достигается в области контактного пятна, к концу нагрева составляло, примерно, 1000 К. Длительность токового воздействия составляет 4с. Диаметр верхнего электрода остается постоянным и равным 5мм. Изменяется диаметр нижнего электрода. Радиус контактного пятна составляет 1 мм. Для того чтобы выделить характерные особенности нагрева несимметричной системы электродов, сравним распределения с симметричной системой. На рис. 3.20 представлены распределения температуры вдоль оси симметрии электродов для симметричного случая (а), и для случая, когда диаметр нижнего электрода в два раза больше, и составляет 10 мм (б). При увеличении диаметра нижнего электрода происходит заметное уменьшение значения максимальной температуры на оси симметрии, и ее изменение составляет примерно 430К. Также видно, что максимум температуры сместился относительно контактного пятна вглубь электрода с меньшим радиусом. Рис. 3.20. Распределения температуры вдоль оси симметрии электродов для симметричного случая (а), и для случая, когда диаметр нижнего электрода в два раза больше (б).
Ниже, на рис. 3.21,а, представлен контурный график распределения температуры в случае несимметричных электродов в момент времени 4с. Для удобства восприятия диапазон отображаемой температуры был ограничен. Видно, что область с максимальной температурой смещена относительно контактного пятна и имеет эллиптическую форму. Стоит отметить, что тепловой поток в области контактного направлен вглубь электрода с большим радиусом (часть тепла, выделяющегося в контактной области электрода с малым радиусом, перераспределяется в электрод с большим радиусом). Этот факт демонстрирует векторный график теплового потока на рис. 3.21,б, где векторами одинаковой длины отображается только направление. Рис. 3.21. Контурный график распределения температуры в случае несимметричных электродов в момент времени 4с (а), векторный график теплового потока (б).
Рассмотрим, как повлияет увеличение радиуса нижнего электрода на нагрев электродов. Введем параметр h, который равен отношению радиусов электродов. Пусть d - смещение максимума температуры, а r - радиус контактного пятна. Введем относительное смещение максимума температуры dx=d/r. На рис. 3.22 представлен график зависимости смещения максимума температуры dx от отношения радиусов h. При увеличении h наблюдается увеличение смещения максимума dx. При h=4 смещение составляет около 1.2, что примерно равно радиусу контактного пятна.
