第3章电接触与触头

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1、第三章 电接触与触头 本章要点：1.1.接触电阻产生的机理和影响因素接触电阻产生的机理和影响因素 2.2.电接触在长期工作中的问题电接触在长期工作中的问题 3.3.触头结构与触头材料触头结构与触头材料 第一节第一节 概述概述 一、电接触的概念电接触的概念1 定义：定义： 习惯上把两个或几个导体相互接触而完成习惯上把两个或几个导体相互接触而完成导电称作电接触导电称作电接触(Electric Contact) 在导体接触过渡区会产生各种物理、化学现象在导体接触过渡区会产生各种物理、化学现象 2.工程应用中的电接触可分三大类 n固定电接触 特点：用螺丝、铆钉、夹紧件等将导电元件紧固在一起，导电元件间

2、无相对运动 n滑动及滚动接触 特点：部分导电元件可动但不可分，接触元件间可相互滑动或滚动 n可分接触 特点：伴随导电件的闭合与分离 三种接触形式举例 (a)固定接触(b)滑动接触(c)可分接触 1动接触元件，2静接触元件 3. 使用中存在的问题n固定接触工作中的主要现象和问题是接触电阻(包括锈蚀)、接触温升与熔焊。n滑动接触除上述问题外还有润滑与磨损。n可合分接触还有一个更严重的问题就是电弧，电弧放电引起的温升、熔焊与磨损是开关电器的一个关键技术问题。 第二节第二节 接触电阻及其影响因素接触电阻及其影响因素 图 3-2 接触电阻的实验IABVIABV一、接触电阻一、接触电阻产生的机理产生的机理

3、n1 电流收缩n2 氧化膜 “隧道效应” 氧化膜电阻收缩电阻接触电阻msjmsjRRRRRR二、接触电阻的负面影响接触电阻的负面影响n接触电阻接触电阻 当接触电阻较大，引起严重，而发热严重又导致氧化、腐蚀等的加剧，这样恶性循环就会使导电性能完全破坏，要么接触面完全失去导电性，要么因发热严重而。前者多发生在弱电情况下，后者多发生在强电流导电中。n不过，在高压或低压强电开关设备中，触头的接触压力通常都很大，膜常被压碎或自清扫，且很容易在膜中形成106 V/lcm以上的高场强将膜击穿，因而主要是收缩电阻的作用。n为了保证导体的温升，通常要控制接触电阻不能超过规定的数量。 关于布氏硬度的知识n加压时间

4、t20S ( r=10mm 钢球或碳化钨球)n当D0.03时,P增长缓慢,将此时P定义为材料硬度,即布氏硬度接触硬度与布氏硬度n接触硬度H与常用的布氏硬度HB是不同的，当接触面绝大部分已塑性变形，使得接触点的压强已基本稳定时，这个平均压强称之为材料的接触硬度；而布氏硬度是在一定压力的测量方法下据受压点塑形变形的程度来衡量的。n接触硬度约为布氏硬度HB的60%80%二、接触电阻的影响因素 n1、材料性质 n2、接触压力大小RaS2RHFs22aHHAFr 图3-5 接触压力的影响接触电阻加压减压压力3、接触形式 图3.4 接触形式(a)点接触(b)线接触(c)面接触 4 接触面的加工情况及温升

5、n接触表面平整度接触表面平整度的情况由于影响接触点数的多少，故对接触电阻的大小有一定的影响，但并非愈光滑愈好，光滑表面的接触电阻较稳定一些，但可能比相对粗糙的要大些。一般接触面处的表面光洁度对大中负荷的开关而言达6就足够了，有时用锉刀修平即可。面接触则要求表面的平整度较好。n接触点处温度接触点处温度的增高可加剧氧化膜的生长变厚，于是发热更厉害，恶性循环的结果，可能导致接触面的熔焊或导电破坏。 三、接触电阻的工程算法 工程上常用如下简单的经验公式估算：式中F接触压力(kgf)，m取决于接触形式的指数，对于点接触m=0.5；线接触m=0.75，高压力时的面接触可取m=0.80.95。K与接触材料、

6、表面状况等相关的系数，通常由实验确定 。RKFjm第三节第三节 电接触在长期工作中的问题电接触在长期工作中的问题n一、温升与熔焊 由于接触电阻的存在，接触电阻产生的焦耳热使电流收缩区的温度升高，常超过收缩区外导体的温度。 按Holm的理论，接触点处的稳态温升j为：的平均值导热系数和电阻率乘积的温度变化范围内材料到温度从 888022220mjjjmjLTuRIu二、接触电阻在长期工作中的稳定性n 1、化学腐蚀 n 2、电化学腐蚀 三、对可分触头的主要要求n1、触头在闭合位置时 1）、防止过热 2）、措施 加强触头终压力加强触头终压力 n2、触头在分断过程中 1）、触头的电磨损 2）、改善措施

7、四、接触电阻的异常恶化问题 图3.6 油中的铜触头在400A负载下，接触电阻的增加与油温的关系。 五、触头的带电关合与开断 一、触头的名词术语介绍1、动触头、静触头 2、触头开距 (Clearance Between Open Contacts) 分闸位置时，开关一相的触头之间或其连接的任何导电部分之间的总间隙3、触头行程(Travel of Contacts) 合操作中，开关动触头起始位置到终止位置的距离。4、接触行程(Contacting Travel)-超程合闸操作中，开关触头接触后动触头继续运动的距离 触头的带电关合与开断（续）5、主触头(Main Contact) 开关主回路中的触头