5电接触

null第 4 章 电接触 Electric Contacts第 4 章 电接触 Electric Contacts物理现象、概念 工作要求，材料、结构、加工、制造、运行、 维修、经济 —— 要考虑哪些问题，受哪些因素影响 计算在本章中不是主要的。4.1 电接触的分类和要求4.1 电接触的分类和要求 电接触现象 电器的导电回路总是由若干元件构成，其中，两个零件通过机械连接方式互相接触而实现导电的现象称为电接触连接或称电接触。 电接触的目的 —— 导电。 接触中出现的有关物理的、化学的、电的现象称为电接触现象。 电接触 —— 是所有电器设备中不可避免的，是一种普遍现象。在开关电器和接插件中是很重要的部分。接触部分出问题会造成各种故障，后果有时会很严重。 1．电接触的分类1．电接触的分类 电接触按工作方式，一般可分为三大类： （1）固定接触：用紧固件如螺钉、螺纹、铆钉等压紧的电接触称为固定接触，固定接触在工作过程中没有相对运动。 （2）可分接触（触头）：在工作过程中可以分离的电接触称为可分接触，又称触头。开关电器触头中，一个是静触头，一个是动触头。触头关合时，一般靠弹簧压紧。 可分接触（触头）按控制电流的大小又可分为： （i）弱电流触头——电流在一安以下。 （ii）中电流触头——电流从几安到几百安。 （iii）强电流触头——电流在几百安以上。开关电器的触头一般属于强电流范围。 null（3）滑动及滚动接触（触头）：在工作过程中，触头间可以互相滑动或滚动但不能分离的电接触称为滑动及滚动接触。开关电器的中间触头就是采用这种电接触。 本章主要讨论强电流的可分接触。 电接触的分类 null电接触的分类 null电接触的分类 null电接触的分类 2．对电接触的主要要求 2．对电接触的主要要求电器的电接触，特别是可分触头的工作可靠性是很重要的。 如果触头的材料、结构或制造质量不好，触头在工作过程中就会发生严重损坏或因电弧而熔焊，电器工作的可靠性就无法保证。 因此，对开关电器电接触在工作中有一定要求。 null对开关电器电接触在工作中的主要要求是： （1）在长期工作中 —— 要求电接触在长期通过额定电流时，温升不超过一定数值。接触电阻要求稳定。 （2）在短时通过短路电流时 —— 要求电接触不发生熔焊或触头材料的喷溅等。 （3）在关合过程中 —— 要求触头能关合短路电流，不发生熔焊或严重损坏。 （4）在开断过程中 ——— 要求触头在开断电路时电磨损尽可能小。 对于固定接触，滑动或滚动接触，它们的工作性质决定了只有前两项要求。对电接触的主要要求 4.2 接触电阻4.2 接触电阻先用简单现象，说明接触电阻的性质：一导体，通电流 I 时，用电压可测出导体上一小段的电压降为Ub将此导体切成两半，对接一起，加力 F ，形成电接触，仍通电流I ，测原小段导体的电压降U，就会发现U  Ub（无论表面怎样处理）有接触，R 增大，增大部分称为接触电阻R c ： R = Rb + Rc在相当多情况下， Rc  Rb  R  Rcnull 构成Rc 的原因： 1．实际接触面积减小，电流线在接触面附近发生了收缩 —— 收缩电阻R k 2．接触表面可能被一些导电性能很差的物质（如氧化物）覆盖 —表面电阻R f接触电阻 下面分别讨论这两部分电阻的性质。1．收缩电阻R k1．收缩电阻R k导体截面为 S ， 切开前，电流均匀分布。 切开后，接触处的表面不可能是理想的平面，尽管经过精加工，总多少有些宏观不平，波纹起伏。 图4.2 经过加工的金属表面的情况示意图（放大） null在每块小面积内，实际上又只有几个小的突起部分相接触（图4.4）。 这些互相接触的小突起部分称为接触点。收缩电阻R k实际上，两个接触面实际只是几个小块面积相接触（图4.3）null收缩电阻R k电流流经接触表面时，从截面尺寸较大的导体转入面积很小的接触点，在此情况下，电流线发生剧烈收缩，如图4.5。 收缩电阻R k —— 由电流收缩现象所呈现的电阻。这里介绍Holm的模型—— 简单、与实际比较接近，且得到一定公认。 由于接触点数目不止一个，所以整个接触面的收缩电阻为各个接触点收缩电阻的并联值。影响收缩电阻的因素影响收缩电阻的因素为简化问题，从一个接触点模型来分析。 不同人有不同选法， 这里介绍Holm的模型—— 简单、与实际比较接近，且得到一定公认。 两个“半”导体（四方截柱）相接触，接触面：两个平面 接触点：半径为a的圆（图4.6），触头材料是均质的，接触点上下的导体面积与接触点面积相比可视为是无限大。收缩电阻R k 一个接触点null接触面附近的电流线与等位线的分布如恒稳电流场。图4.7接触面附近的电流线与等位线的分布如所示。收缩电阻R k恒稳电流场计算（轴对称，三维  二维）恒稳电流场计算（轴对称，三维  二维）进一步的分析表明，Rk 集中于接触点附近的狭小范围内，因而模型中假设  对具体计算影响不大。 上式虽简单，用时有困难，主要是 a 不知。收缩电阻R k 电流流向：＋  － 电流流过，有电流场， 等位面 ： 一组椭球面 根据电流场与静电场相似的理论，可得接触点的收缩电阻为由材料力学可知由材料力学可知接触点中有弹性变形也有塑性变形。一般来说，无法用一种简单方式来表达。（塑性变形为主） 塑性变形的接触硬度H 与接触压力F，接触面的半径a之间的关系可用下式表示：收缩电阻R k 值可取1/3～1，压强大时， 可取得大一些。在塑性变形下，接触面半径 a 与接触压力 F 的平方根成正比。null实际计算中，应用此式仍有困难，因 n 不知，但做定性分析很有用，从式中可看出，控制 Rk 可从哪些方面来采取措施。 影响因素：、H材料，F 力，n－接触形式。收缩电阻R k 触头材料的电阻率  与布氏硬度 HB 的数据见表4－2。2．表面电阻R f （膜电阻）2．表面电阻R f （膜电阻） 电接触的接触面上总会被一些导电性能很差的物质覆盖。由于这种原因出现的电阻增大称为表面电阻R f 。 （1）灰尘（对弱电接触不可忽视） 灰尘面积Ac＝2～20 m2（10-6mm2） 若压力大，灰尘压扁，金属变形，可接触。 增加F 使金属变形 —— 对小电器很重要。 （2）吸附膜 —— 非导电气体、液体膜 稍加力，膜变的很簿： 5～10埃 （10-8cm）， 自由电子就可通过（隧道效应）。 （3）无机膜 —— 金属的氧化物，硫化物等（3）无机膜 —— 金属的氧化物，硫化物等对于断路器来说，金属的氧化物是主要的。 金属氧化物多半是半导体，电阻率很高，见表4－3。表面电阻R f Ag2O是例外，可导电，且  Ag2O  Ag 、O2 故广泛使用。 但Ag 有硫化问题。 氧化物薄膜使接触电阻大为增加。计算表明，几埃（10-8cm）厚的氧化膜可使表面电阻成百万倍增长，几乎成为不导电的绝缘体。Ag： 0.016×10-6Cu： 0.017×10-6实际上，表面电阻不会高到这种程度。这是因为：实际上，表面电阻不会高到这种程度。这是因为：（1）自由电子能自由穿过几埃以下的薄膜。 （2）电场强度较高时（超过106V/cm），将膜击穿。表面电阻R f氧化膜的存在仍然会使表面电阻有所增大。但在这种情况下，表面电阻主要决定于接触压力的大小和氧化膜的机械强度，而膜的电阻率往往不起主要作用。 （4）有机膜—— 漆、蒸汽，也可能来自电器本身。接触面上氧化膜压碎情况（3）触头压力大，可压碎氧化膜。使触头的金属材料直接接触，从而使表面电阻显著下降。但是在全部实际接触面积中不免还有相当多的接触面积仍为金属氧化膜所占据。4.3影响接触电阻的因素4.3影响接触电阻的因素（3）耐弧性能：在电弧作用下，烧损要小。 （4）长期工作中，还要考虑化学腐蚀及电化学腐蚀问题。 （1）物理性能1．材料性质（金属）由 H直接影响 Rk ，其它条件相同，希望其小。（2）化学性能（是否活泼、稳定）Rf 氧化物的机械强度电强度希望其低常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：（1）银：  与 HB 都小；在低温下不易氧化， 高温下 Ag2O  Ag 、O2 ；银的氧化物的  也很低。 从减少接触电阻角度看，银是最理想的材料。 但是，银的价格较贵，因此高压电器中常采用铜镀银或镶银的。 （2）铜： 与HB比银略大； 在室温下，在大气中或变压器油中铜会氧化，形成Cu2O； 铜的氧化膜厚度随温度增高而增加。 从减小接触电阻看，铜是仅次于银的材料。 为了减小接触电阻，可以在铜上镀银或镶银，也可以镀锡。锡的优点是硬度小，氧化膜的机械强度低。常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：（3）铝： 与HB不算太高；铝的严重缺点是化学性质活泼， 在空气中，室温条件下就很容易生成又硬又厚的氧化膜，从而使接触电阻增高。 因此，铝一般只用于固定接触， 并常采用表面复盖锡的方法来减小接触电阻。 （4）金、铂、铱等：这些贵重金属的优点是化学性能稳定， 触头表面不会产生不导电的薄膜。 但是这类贵重金属材料价格昂贵，来源稀缺，不能大量使用， 一般只用于低压电器中的弱电流触头。 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能：（5）钨铜和钨银复合材料： 以高熔点金属钨与高导电金属铜，银采用粉末治金的方法制成的钨铜和钨银复合材料 具有导电性能好，在电弧作用下烧损小的特点，是开关电器中广泛使用的触头材料。钨铜复合材料价格较便宜， 主要缺点是在大气中易氧化，接触电阻不稳定。 适宜用在油断路器和六氟化硫断路器中。常用的是含钨量为80%的钨铜复合材料。 钨银复合材料通常用于对接式的触头上，接触电阻稳定但耐弧性能稍差。 2．接触形式2．接触形式（1）点接触：从几何学角度看，两面接触于一点，所以称为点接触。实际接触面是在一个小面积内的若干个接触点。 （2）线接触：从几何学角度看，两面接触在一条直线上，所以称线接触。当然，实际接触面是分布在狭长区域内的若干个接触点。 （3）面接触：从几何学角度看，接触面是一个平面，所以称为面接触。当然，实际接触面是分布在若干处的很多个接触点（图4.3）。 接触的形式很多，按触头外形的几何形状不同，可分为三类：点接触、线接触和面接触。典型形式如图4.11。接触形式对 Rc 的影响接触形式对 Rc 的影响F 小：点——小继电器 F 中：线——大中电器 F 大：面——固定接触接触形式 （只考虑接触形式的影响，其它条件材料、F 相同） Rc ＝ Rk＋Rf ；接触形式主要对n 起作用。两个趋势是相反的，接触形式的选择取决于F的大小。 结论：接触压力决定着接触形式的选择3．接触压力F3．接触压力F 接触压力F 对接触电阻R c有重要影响。没有足够的压力只靠加大接触面的外形尺寸并不能使接触电阻显著减小。有时可采用多对触头并联的方法减小RcRc — F关系曲线（简单的下降曲线）Rc — F关系曲线（简单的下降曲线）合理的最大 F 有一范围 F 过大对  Rc 无明显效果。 单靠增加接触面或不适当  F 不能使 Rc 明显。 图4.12是一组实测的接触电阻随压力变化的曲线。 接触电阻的分散度是很大的。 在 F 较小时，Rc 下限的差别高达10倍之多。 而当 F 增大时，接触电阻的分散度逐渐度小，接触电阻上下限的差别减小到1.5倍。接触压力F 图4.12 接触电阻的试验曲线 材料：黄铜－黄铜； 接触形式：球－平面4．接触表面加工情况4．接触表面加工情况 接触表面可以是粗加工，也可以是精加工。 加工精度对接触电阻有一定影响，它表现在接触点数的多少不同。 实践表明，过于精细的表面加工对于降低接触电阻未必是有利的，表4－5可以说明这一点。4.4 接触电阻计算公式4.4 接触电阻计算公式需要指出的是，影响接触电阻的因素极为复杂。经验公式（4－24）中只用 Kc ，m 两个系数来概括各种因素的影响，当然是很不充分的。 正因为如此，不同研究者得出的K c值往往差别很大。 影响接触电阻的因素很多，要准确的计算接触电阻是很困难的，通常只能用经验公式估算式中 F —— 接触压力（N） m ——与接触形式有关的系数， 对点、线、面接触，分别取 0.5 、0.7、1； K c——与接触材料，表面情况， 接触方式等有关的系数， 通常由实验得出，见表4－6。接触电阻计算举例接触电阻计算举例【例题】 已知触头材料为铜一铜；接触形式为线接触，玫瑰触头有六对触指，每个触指压力为 38 N。计算玫瑰触头的接触电阻。 【解】 每对触指的接触电阻R c 1可由式（4－24）求得。 4.5 电接触在长期工作中的问题4.5 电接触在长期工作中的问题I 流经电器，触头等的温度都要升高。 触头的本体温度θb几乎相同。 在接触处，由 R c 产生的热损耗集中在很小范围内。 这些热量只能通过传导向触头本体传热，因此接触点处的温度θc θb 接触点温升  c =θc－θb 或θc=θb ＋  c 1．接触点的温度和温升nullS —— x 处的导热面积也即x处的导电截面； dR —— dx 段的电阻。接触点的温度和温升 仍采用Holm一个接触点的模型，接触点附近的温度分布如图。 等位面为一组同心球面。 离接触点 x 处，厚度为 dx 的热阻为若接触点到 x 处的电阻为 R，通过的电流为 I， 则厚度 dx 两侧的温差为 。null接触点的温度和温升 式中 U c——接触电阻电压降（V）。 金属材料有这样的特性，ρ 越大，λ 就越小。 对任何金属， 的乘积只与 T 有关，即  = LT 。 L——称为劳仑兹（Lorenz）常数，L = 2.4×10－8 V2/K2。 对所有金属，这个常数都相同，将  = LT 代入得将上式积分，并令离接触点较远处的温度为触头的本体温度θb，电阻为 R c / 2 ，可得公式的应用公式的应用只要R c不大，长期通过 IN 时，θc与θb相差不多。 但 R c   τc，R c 对τc的影响已不容忽视了，因此必须严格控制R c。 接触点的温度和温升（1.1）已知 I = 600A， R c = 6.6 ，求：接触点温升τc， 【解】若触头本体温度为90℃， 取T =θb + 273 = 363 K，得 K 计算结果表明， θc对R c的影响θc对R c的影响 由 Uc 求 τc 希知τc 但无法测量，可测量 Uc，再由公式计算τc 用易测得电量（表示） 不易测得非电量（温度），实际中常用。接触点的温度和温升 2．接触电阻在长期工作中的稳定性2．接触电阻在长期工作中的稳定性为了保证触头工作可靠，在长期工作过程中，必须保证触头接触电阻长期稳定。 造成接触电阻不稳定的原因有两个，一个是化学腐蚀，另一个是电化学腐蚀。 Rc－t曲线 新加工的触头，表面氧化膜很薄，Rc较小。 经长期工作后，触头表面与周围介质起化学作用，Rc会不断增加。（1）化学腐蚀（1）化学腐蚀接触电阻在长期工作中的稳定性 可分触头分开时，触头与周围介质中的某些成分，起化学作用，生成不导电的化学膜  Rf，这一现象称为化学腐蚀。 电接触受化学腐蚀的程度与金属种类，周围介质及 c有关。 关合过程中，触头间发生碰撞和滑动，可去除部分化学膜 Rf ，。 当触头长期闭合时，接触面虽不与周围介质相接触，但氧分子等会从接触点周围逐渐侵入，形成金属氧化物。使实际接触面积  Rf 。 c愈高，化学腐蚀、氧化作用越强。 一般说，到达 s前，随 c 氧化趋于剧烈（Cu超过70－80）可以更深地侵入到金属内部，这种作用更为严重使Rf 。。null为了使接触电阻在长期工作情况下保持稳定，必须保证接触点在长期工作下的温度不应过高。电接触的长期允许温度所以很低的原因就在于此。增加接触压力可以提高接触电阻的稳定性。另一个有效措施就是在容易腐蚀的金属上覆盖银、锡等金属。当触头长期闭合时化学腐蚀 故接触部分长期工作的 a 较其它处要低。 提高Rc稳定性的措施： 增加接触压力； 在易腐蚀的金属表面上覆盖银、锡、等金属 — 镀、嵌、喷等。（2）电化学腐蚀（2）电化学腐蚀接触电阻在长期工作中的稳定性 不同金属构成电接触时，还会产生电化学腐蚀。电化学腐蚀会造成电接触的严重破坏。电化学腐蚀的原理就是化学电池的原理。如图， 由于电化（次）序不同，两种金属在电化（次）序表中的位置相隔较远时，在大气、水蒸气中，弱金属将严重腐蚀，造成电接触的严重损坏。null除在必须采用相差较远的金属构成电接触时，要注意采取措施，如：Cu－Al 接触， ①在铝表面上用铜、银或锡覆盖， ②在铝铜两金属间加上锌垫片。 ③在接触面周围抹上油脂，防止水分侵入形成电解液。电化学腐蚀 铜、铝接触时的电化学腐蚀金属的电化序表，见表4－7。4.6电接触通过短路电流4.6电接触通过短路电流在通过短路电流时，对于不可分的电接触，主要是接触点发热问题； 对于可分的电接触（触头），问题就更多一些。 下面主要讨论触头问题。。 1．电接触的热稳定性 （短时耐受电流及短路持续时间）1．电接触的热稳定性 （短时耐受电流及短路持续时间） 1.1 触头流过时，可能出现熔焊现象 触头流过 Is（或 I ） 接触部分强烈发热，在几秒的时间内，触头可能因过热而出现局部熔化，金属喷溅甚至相互焊接等情况。 触头承受短路电流热作用的能力称为触头的热稳定性。 热稳定性用额定短时耐受电流 Isw 及额定短路持续时间 tsw 两个参数来表示。电接触通过短路电流1.2触头熔焊现象1.2触头熔焊现象I 大小决定了c， 由 Rc－c 曲线， c 不高（即 I 不大）时，c   Rc 变化不大。电接触通过短路电流 null当 I （1＋20～30%）Im时，触头开始焊接， 如果要使触头分开就需要加上较大的F。 此时的 I 称为开始焊接电流IW。 I 再，焊接力可达几百～几千牛顿以上。将无法工作。触头熔焊现象 接触表面出现熔化痕迹时的电流,称为开始熔化电流 Im接触表面熔化的面积和深度，随 I  而 。 熔焊力FW与I有关。 熔化虽不好，但只要可拉开仍可工作。1.3 触头开始熔化电流 Im 的计算1.3 触头开始熔化电流 Im 的计算除由于接触点发热稳定过程很快，对于通电时间虽有几秒的触头，却可以按照长期发热过程来分析 （使问题简单化）。 从触头的 Im－ t 关系曲线可见， t 很短时， I 曲线很陡，变化大。当t ＞ 1s后， I 几乎不变。 说明 c在1s左右已基本达到稳定值。这是由于接触点的体积很小，Ct很小，触点向导体传热Rt也很小，所以接触点的 Tt ＝ Ct Rt 极小触头的开始熔化电流也可按接触点长期温升式计算触头的开始熔化电流也可按接触点长期温升式计算触头开始熔化电流 Im 的计算 触头开始熔化，即  c   m（熔化） 根据触头材料的熔点及触头本体温度θb，利用上式就可以求出触头开始熔化时的接触电阻的电压降Umnull触头开始熔化电流 Im 的计算 各种金属的软化点和熔点见表4－8。表4－9列出部分触头本体温度θb = 300 K时，触头熔化时的接触电阻电压降Uc。可以用这些数据来计算触头的开始熔化电流。null实际上，触头熔焊现象比较复杂，牵涉到式中并不能概括的因素。 公式只能为初步设计提供参考的数据， 可靠的解决办法是通过实验来确定触头的短时耐受电流与短路持续时间。触头开始熔化电流 Im 的计算 【例题】一对铜触头的R c = 6.6 ，问当I ＝20 kA，t＝5s时，触头是否出现熔焊？ 【解】 Uc＝I Rc＝20×103×6.6×10-6＝0.132 V  0.41V不会熔焊 如： 6.6 →30  Uc＝I Rc＝20×103×30×10-6＝0.6 V  0.41V有熔焊的可能。2．触头的电动稳定性（峰值耐受电流）2．触头的电动稳定性（峰值耐受电流）接触点处的收缩电动力在第二章中已做分析， F的方向总是朝着推开触头的方向，大小与 I2 成正比。 虽然 Is 的通流时间 ts 很短（如几十ms），但当F  Fc（触头压力）时，触头就被推开，产生电弧，导致触头损坏或焊接。 触头能承受 Is 产生的 F，而不致发生焊接的能力称为触头的电动稳定性。 电动稳定性以电流峰值 I m 表示，称为峰值耐受电流，它与时间无关。 触头的电动稳定性，就是在此 I 作用下， F 仍  Fc（接触压力），不会使触头推开。 （强电流重要，小电流问题不大）null触头的电动稳定性通常用实验方法来确定。 由实验得到的经验公式可写成触头的电动稳定性 F ——接触压力（N）； K e——系数，取决于触头的材料和接触形式， 对铜－铜：对接式点接触，K e  3200～4000 玫瑰触头的一个触指，K e  5000。 在断路器中常采用多个触指并联组成的触头，如玫瑰触头等。 这类触头在通过电流时，由于各触指间流过同方向的电流而产生互相吸引的电动力，从而提高了触头的电动稳定性。4.7 触头的关合过程4.7 触头的关合过程触头特别是小电流触头，关合过程中由于触头振动引起的逻辑判断问题及电磁干扰问题，应特别注意。 触头在关合过程中，特别是关合短路时，除有触头磨损，还可能产生触头焊接。 这种焊接过程与触头处于闭合位置通过短路电流而产生的焊接情况是不同的。 其主要差别表现在以下几个方面： null1．触头的接触面在关合前可能已被预热甚至熔化。 预击穿——出现电弧——表面发热、熔化。 由于这一情况，触头在重合闸过程中的关合更容易导致触头焊接。 2．在关合过程触头刚刚接触时，压紧触头的力量是触头的初压力。 初压力  终压力低，这也容易导致触头熔焊。（初压力不宜过低）触头的关合过程 3．在关合过程中，触头可能发生振动。3．在关合过程中，触头可能发生振动。触头的关合过程 （1）关合过程中触头的发生振动现象触头间距离随时间的变化触头间距离随时间的变化触头的关合过程是经过很多次碰撞后才完成的。 由于在碰撞过程中总有能量损失，振动将逐渐衰减，触头间弹开的距离x随时间的变化曲线如图4.20所示。关合过程中触头的发生振动现象 图4.20 触头间距离随时间 的变化曲线 （2）触头振动引起的问题（2）触头振动引起的问题触头振动不断地合－分－合－分，产生一系列的电弧，发热使金属蒸发、飞溅，加速了磨损，易产生熔焊。 触头关合短路时还应考虑回路电动力以及触头接触处收缩 F 对触头振动的影响。这些 F 有可能使触头振动加剧。 触头振动，放电引起的电磁干扰，已成为计算机、数字控制测量设备必须解决的问题。 数字开关短路靠通、断，决定逻辑关系（防抖动电路） 为避免电弧的不利影响，应当尽量减小触头的振动时间。关合过程中触头的发生振动现象 （3）影响振动的主要因素及减小振动的措施（3）影响振动的主要因素及减小振动的措施F0 －触头初压力、C －弹簧钢度、 m －振动触头质量、  0 －动触头速度、K －碰撞损失系数， 减小振动的措施 加大触头初压力 F0 （主要） 减小碰撞后振动触头质量 m （受限制） 触头碰撞瞬间，动触头速度 0 不宜过大（与关合有矛盾） 采用多触指触头。 （闭合时的振动轻的多）触头振动过程分析 玫瑰触头多触指触头玫瑰触头多触指触头触指数多，各触指振动情况不同，总有直接接触，不容易产生电弧。 玫瑰触头触指分离的方向与动触头运动方向0不一致，而是形成一个夹角，碰撞后，动、静触头弹开的最大距离xm要比对接式小触头振动过程分析触头振动过程分析真空断路器对接式触头 注意： 合闸弹跳 分闸反弹F  小结F  小结 触头接触压力，对触头特别是大电流触头是必不可少的（3）提高Rc长期工作中的稳定性； F大 Rc小    氧化弱 （4）提高热稳定性， F大 Rc小  c小  不易熔焊（5）提高动稳定性，（终压力）（6）减小触头关合过程中的振动。（1）减小 Rk ， （2）减小 Rf ，  Rc 4.8 触头的电磨损4.8 触头的电磨损触头在合分过程中，由于伴随着机械、化学、热、电等一系列的破坏作用，使触头材料消耗及转移，这种现象称为触头的磨损或金属转移。 其后果是使触头表面凹凸不平、变形，从而引起触头压力、Rc和开距等参数的改变，破坏了开关电器的正常工作。触头的磨损分为机械、化学、和电磨损三种。 1．机械磨损1．机械磨损触头在空载操作时，动、静触头间发生碰撞和摩擦，会造成触头的变形和触头材料的损耗，这一现象称为机械磨损。 触头接触 F 越大，机械磨损越快。 但机械磨损不是触头磨损的主要形式。一般动作频繁的控制电器，机械磨损所占比例也很小，约为电磨损的1～3％触头的电磨损 2．化学磨损2．化学磨损触头金属材料氧化及有害气体的作用，形成非导电膜，引起 Rc 和不稳定现象，甚至完全破坏了触头的导电性能。 非导电膜在触头相互碰撞和 Fc 等机械作用下，逐渐剥落，形成金属材料的损失， 触头的化学腐蚀也可以称为化学磨损。触头的电磨损 3．电磨损3．电磨损触头在分合电路时，触头间要产生电弧。 电弧的高温作用会使触头表面烧损、变形、金属材料流失，造成触头的电磨损。 这一现象在开关电器开断短路电流时尤为严重。 电磨损 —— 触头磨损的主要形式，决定触头的电寿命。触头的电磨损 （1）电磨损的形式可分为两种：（1）电磨损的形式可分为两种：短弧、弱弧和火化放电： 一般发生在继电器一类弱电电器中， 触头间隙较小，金属汽化与重新沉积互相作用，对触头产生磨损。 大功率电弧的烧损： 当 I  20～几百，上千安，温度高、开距大、又有吹弧作用，液体金属可吹走，四处喷溅，磨损严重。触头的电磨损 （2）从触头工作电流大小， 看触头材料的选择（2）从触头工作电流大小， 看触头材料的选择无电流分合的插件：机、化，表面镀金； I  0.5A弱电触头：机、化，弱弧，金、铂触点或其合金； 0.5  I  20 A：机、化，弱弧，银、银合金或镀银； I  20 ～ 102 A： 机小，主要化及电， Ag－W或表面镀银； I  103 ～ 104 A ：主要电, Cu－W合金等。触头的电磨损 null（3）减少大功率电弧电磨损的措施 材料：Cu－W，Ag－W； 减小 ta； 加引弧装置；使弧根移动；分断速度不易太低。触头的电磨损 思 考 题 和 习 题思 考 题 和 习 题null思 考 题 和 习 题 1. 为何近代高压断路器中，几乎毫无例外地采用玫 瑰式触头？ 2. 如何考虑强电流触头的结构与材料？ 3. 分析大电流可分触头，必须加有足够的接触压力 的原因。