接触电阻
(完整版)接触电阻
接触电阻
接触电阻产生的原因有两个:第一,由于接触面的凹凸不平,金属的实际接触面减小了,这样,当电流流过导体时,使电流线在接触面附近发生了严重的收缩现象,即在接触面附近导体有效的导电截面大大缩小,因而造成电阻的增加,这个电阻称为收缩电阻。第二,接触面在空气中可能迅速形成一层导电性能很差的氧化膜附着于表面,也使电阻增大了,这部分电阻称为膜电阻。因此,接触电阻是由收缩电阻和膜电阻组成。
导体的接触形式大体分为点接触,线接触和面接触,这几种接触形式对接触电阻的影响是不相同的。点接触时对接触电阻的影响主要是收缩电阻大,而面接触时对接触电阻的影响则是膜电阻,线电阻介于两者之间。因而,接触电阻的大小不仅取决于收缩电阻,还有膜电阻的影响。而接触压力对接触电阻的影响是十分重要的,没有足够的压力,只靠加大接触面,并不能使接触电阻有明显的下降。增加接触压力,可以增加接触点的有效接触面积,同时,当接触点的压强超过一定值时,可以使触点的材料产生塑性变形,表面膜被压碎出现裂缝,增大了金属的接触面,使接触电阻迅速下降,因此,加大接触压力,使收缩电阻和膜电阻都减小,总的接触电阻将减小。
除了以上影响接触电阻的因素以外,还有材料的性质,接触表面的加工情况,触点的密封情况等等都会对接触电阻产生影响。因此,我们在日常维护和排除线路故障的时候,也要充分考虑接触电阻的影响。
我们经常在排除线路故障时会发现由于插头的腐蚀,在插钉表面就会形成一层无机膜或插钉变形,导致插钉的接触电阻增大,发生故障。因此,我们在对插头进行施工或维护时,一定要严格按照维护手册的标准进行。在安装插头时,应该仔细检查插头与插座内的插钉,不能有破损,弯曲,腐蚀等情况,也不要人为的去破坏插头的封严部分,对于特殊区域的插头要采取特殊的防护,比如对插头进行封严等。对于某些工作环境比较恶劣的地方,如发动机本体上的插头,在安装时一定要注意,要对插头进行保险,一些特殊的插头一定要按照标准打好力矩,否则插头在发动机的高频振动下会松脱,有的会使插头内的插钉接触不良,造成跳火,灼伤插钉,使之工作不可靠和缩短使用期限。
什么是接触电阻?如何测试接触电阻?
什么是接触电阻?如何测试接触电阻?
什么是接触电阻?接触电阻就是电流流过闭合的接触点对时的电阻,接触电阻阻值范围在微欧姆到几个欧姆之间。下面我们一起来学习一下接触电阻测试方法,希望能为大家提供一些帮助。
接触电阻
对导体间呈现的电阻称为接触电阻。 一般要求接触电阻在10-20 mohm 以下。 有的开关则要求在100-500uohm以下。有些电路对接触电阻的变化很敏感。 应该指出, 开关的接触电阻是开关在若干次的接触中的所允许的接触电阻的值。
在电路板上是专指金手指与连接器之接触点,当电流通过时所呈现的电阻之谓。为了减少金属表面氧化物的生成,通常阳性的金手指部份,及连接器的阴性卡夹子皆需镀以金属,以抑抵其“接载电阻”的发生。其他电器品的插头挤入插座中,或导针与其接座间也都有接触电阻存在。
接触电阻测试方法有哪些
接触电阻测试方法
干电路(Dry Circuit)测试
通常,测试接点电阻的目的是确定接触点氧化或其它表面薄膜积累是否增加了被测器件的电阻。即使在极短的时间内器件两端的电压过高,也会破坏这种氧化层或薄膜,从而破坏测试的有效性。击穿薄膜所需要的电压电平通常在30mV到100mV的范围内。
在测试时流过接点的电流过大也能使接触区域发生细微的物理变化。电流产生的热量能够使接触点及其周围区域变软或熔解。结果,接点面积增大并导致其电阻降低。
为了避免这类问题,通常采用干电路的方法来进行接点电阻测试。干电路就是将其电压和电流限制到不能引起接触结点的物理和电学状态发生变化电平的电路。这就意味着其开路电压为20mV或更低,短路电流为100mA或更低。
接触电阻电阻
接触电阻电阻
接触电阻是指两个导体在接触处产生的电阻。当两个导体接触时,由于导体表面的不平整和氧化层等因素,会在接触区域形成一个电阻。
接触电阻的大小取决于接触面的材料、表面状态、接触压力以及环境条件等因素。较小的接触电阻可以提高电路的性能和可靠性,因为它可以减少能量损耗和信号衰减。
在电子学和电气工程中,降低接触电阻是一个重要的目标。为了降低接触电阻,可以采取以下措施:
1. 清洁接触面:保持接触面清洁,去除污垢、氧化物和油脂等杂质。
2. 增加接触压力:通过适当的机械设计,增加接触面之间的压力,以改善接触质量。
3. 选择合适的材料:选择具有低电阻特性的导体材料,如金、银等。
4. 表面处理:对接触面进行适当的表面处理,如镀金、镀银等,以提高导电性。
5. 润滑剂:使用适当的润滑剂可以减少接触面之间的摩擦,从而降低接触电阻。
接触电阻是电路中常见的问题,降低接触电阻对于提高电路性能和可靠性至关重要。
接触电阻0.001ω
接触电阻0.001ω
接触电阻值为0.001欧姆(0.001Ω)是一个相对较小的电阻值。在电子和电气工程中,接触电阻是指两个接触导体之间的电阻,通常在连接处存在。
单位:欧姆(Ω)是电阻的国际单位,用于表示电路的阻力。
影响因素:接触电阻的大小受到多种因素的影响,如接触表面的物理性质、压力、温度、氧化程度等。较小的接触电阻意味着连接处的导电性能较好,能够更好地传输电流。
在电路中的影响:在电路中,较小的接触电阻可以降低能量损失,提高系统的效率。但同时,过小的接触电阻可能会导致电流过大,从而引起过热或熔融现象,影响系统的稳定性和可靠性。
相关参数:对于一些电气设备或组件,厂商通常会提供推荐的接触电阻范围。确保在推荐的范围内使用设备,以获得最佳的性能和可靠性。
断路器接触电阻标准
断路器接触电阻标准
首先,根据IEC 62271-100标准,额定电流下的接触电阻应满足特定的要求。例如,在常见的低压断路器中,接触电阻通常应小于某个特定的值,以确保在额定电流下,接触系统不会过热,从而影响断路器的性能。
其次,断路器接触电阻标准还会考虑断路器的额定电压和额定短路开断能力。根据不同的额定电压和短路开断能力等级,接触电阻标准会有所不同,以确保断路器在各种工作条件下都能可靠地进行接通和分断操作。
此外,断路器接触电阻标准还可能包括接触系统的温升测试要求。通过在额定电流下进行一定时间的负载运行,然后测量接触系统的温升情况,以验证其与标准要求的符合程度。
总的来说,断路器接触电阻标准是为了保证断路器在额定工作条件下的接触系统能够稳定可靠地工作,不会因为接触电阻过大而引起过热、能量损耗过大或者其他安全隐患,从而确保电力系统的正常运行和安全性能。
什么是接触电阻?
什么是接触电阻?
1、什么是接触电阻?接触电阻是静触头和动触头接触时产生的附加电阻。
2、断路器接触电阻的组成部分有哪些?由动、静接触部位的收缩阻力和表面阻力两部分组成。
3、断路器接触电阻故障原因?
(1)分断大短路电流时触点烧毁。
(2)由于机构调整不良,行程改变,超程严重不合格时,接触压力或接触面积发生变化。
(3)断路器调试安装后,长时间未投入运行,使动、静触头表面氧化,接触面电阻增大。
(4)长期工作使弹簧变形,降低接触压力。
(5)机械部分长期运行引起的机械磨损。
(6)对于低油位断路器,也可能因绝缘油和酸值失效而腐蚀触头表面而呈酸性。或油中漂浮杂质,因动、静触头间断路短路电流。残留的颗粒状碳质材料和金属粉末增加了接触电阻。
4、影响接触电阻的因素?
(1)材料性能:金属化合物的电阻率、硬度、化学性能、机械强度和电阻率。
(2)接触形式:点接触、线接触、面接触。
(3)接触面条件:当接触面形成氧化膜时(银除外),氧化膜的电阻比金属本身大得多。
(4)接触压力。
(5)接触面的粗糙度。
接触电阻
一、作用原理
在显微镜下观察接触件的表面,尽管镀层十分光滑,则仍能观察到5-10微米的凸起部分。因此一对接触件的接触,并不是整个接触面(线)的接触,而是散布在接触面上一些点的接触,实际接触面必然小于理论接触面。
根据表面光滑程度及接触压力大小,两者差距有的可达几千倍。实际接触面可分为两部分:一是真正金属与金属直接接触部分,即金属间无过渡电阻的接触微点,亦称接触斑点。它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的,部分约占实际接触面积的5-10%;二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分,因为任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。实际上,在大气中不存在真正洁净的金属表面,即使很洁净的金属表面,一旦暴露在大气中,便会很快生成几微米的初期氧化膜层。例如铜只要2-3分钟,镍约30分钟,铝仅需2-3秒钟,其表面便可形成厚度约2微米的氧化膜层。
即使特别稳定的贵金属金,由于其表面能较高,其表面也会形成一层有机气体吸附膜。此外,大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。因而,从微观分析任何接触面都是一个污染面。
综上所述,接触电阻(R
c)由以下两部分组成:
1)集中电阻
电流通过实际接触面时,由于电流线收缩(或称集中)形成的电阻,将其称为集中电阻或收缩电阻。
2)膜层电阻
由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。从接触表面状态分析,表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。所以确切地说,也可把膜层电阻称为界面电阻或表面电阻。
二、影响因素
接触电阻主要受接触件材料、接触压力、接触形式、表面状态、温度、使用电压和电流等因素影响。
接触电阻测量方法
接触电阻测量方法
接触电阻是指两个接触物体之间由于接触不良或者表面氧化等原因而产生的电阻。在电子元器件、电路连接、电气设备等领域中,接触电阻的大小直接影响着电路的性能和设备的稳定性。因此,准确测量接触电阻是非常重要的。本文将介绍几种常用的接触电阻测量方法,希望能够帮助大家更好地理解和应用接触电阻测量技术。
1. 万用表测量法。
万用表是一种常用的电工测量仪器,可以用来测量电阻。在接触电阻测量中,可以使用万用表的电阻档位来测量接触电阻。具体操作方法是将万用表的两个测试笔分别接触被测接触物体的两端,然后读取万用表上的电阻数值。需要注意的是,在测量接触电阻时,要确保测试笔与被测接触物体之间的接触良好,以保证测量结果的准确性。
2. 四线法测量法。
四线法是一种常用的精密电阻测量方法,适用于测量低阻值的接触电阻。四线法的原理是通过两对测试线,一对用于加电流,另一对用于测量电压,从而消除了测试线电阻对测量结果的影响。在实际测量中,可以使用专门的四线法测量仪器,按照仪器说明书上的操作步骤进行测量。四线法测量精度高,适用于对接触电阻精度要求较高的场合。
3. 接触电阻测试仪测量法。
接触电阻测试仪是一种专门用于测量接触电阻的仪器,具有测量速度快、操作简便、精度高等特点。在使用接触电阻测试仪进行测量时,只需要将测试仪的测试夹具夹住被测接触物体,然后按下测试按钮即可完成测量。接触电阻测试仪通常还具有数据存储、打印输出、数据分析等功能,能够满足不同场合的测量需求。
4. 热敏电阻法测量法。
热敏电阻法是一种利用热效应来测量接触电阻的方法。具体操作是将一定电流
导线接头的接触电阻要求
导线接头的接触电阻要求
导线接头的接触电阻是指导线接头之间产生的电阻,通常用来衡量导线接头的接触质量和接头连接的可靠性。在实际应用中,导线接头的接触电阻应该尽可能小,以确保电路的正常工作和安全性。
根据国家标准,导线接头的接触电阻应满足以下要求:
1. 普通电线接头的接触电阻应小于或等于导线截面积的0.006。
2. 高压电线接头的接触电阻应小于或等于导线截面积的0.004。
3. 接地线接头的接触电阻应小于或等于导线截面积的0.02。
以上要求是在正常工作条件下的要求,当环境温度、湿度等因素发生变化时,接触电阻也会相应变化。因此,在实际应用中,应根据具体情况进行实测和检查,及时发现和解决导线接头接触不良等问题,确保电路运行的稳定和安全。
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接触电阻计算公式
接触电阻计算公式
接触电阻是指电流通过两个接触体之间的电阻,它会产生热损耗。在
许多应用中,如电力系统、电气设备和工业生产中,了解和计算接触电阻
非常重要。本文将介绍接触电阻的计算公式以及相关的基本概念。
1.接触电阻的定义:
接触电阻是指两个接触体之间由于接触面积小而造成的电流通过的电阻。它由接触体之间的电阻、电接触电阻和接触阻抗组成。接触电阻会导
致电流通过时产生热损耗,从而影响电器设备的性能。
2.接触电阻的计算公式:
接触电阻可以通过以下公式进行计算:
R=(ρc*A)/(Ar*ρr)
其中,R表示接触电阻,ρc表示接触体的电阻率,A表示接触面积,Ar表示实际接触面积,ρr表示接触电阻率。
3.接触体的电阻率:
接触体的电阻率表示单位长度内的电阻。它可以通过测量接触体的电
阻和其长度来计算得到。电阻率通常以Ω·m或mΩ/米表示。
4.接触面积:
接触面积是指两个接触体之间实际接触的面积,它会影响接触电阻的
大小。接触面积越大,接触电阻越小。
5.实际接触面积:
实际接触面积是指两个接触体之间真正电接触的面积。由于接触面可
能存在不规则形状或者表面不平坦等因素,所以实际接触面积可能小于接
触面积。
6.接触电阻率:
接触电阻率是接触电阻体的电阻率。它描述了电流通过两个接触体之
间的电流流动情况。接触电阻率可以通过实验测量得到。
7.接触电阻的影响因素:
接触电阻的大小受到多种因素的影响,包括接触体的材料、表面状况、温度和电流等。不同的材料和表面处理会导致接触电阻不同。
8.接触电阻的应用:
接触电阻的计算和控制在许多领域中都非常重要。在电力系统中,接
接触电阻定义
接触电阻定义
接触电阻是指接触口之间电流总是通过一种电路,即与纯粹的空气或导体相接触的元件。它可以用来测量接触电阻变化,以确定接触的质量。接触电阻的高低变化决定了接触的质量,它受到绝缘器长期运行温度变化和潮湿度等因素的影响。
icr 接触电阻
icr 接触电阻
ICR(接触电阻)是指电子元器件在正常工作状态下,导电接点之间存在的电阻。它是衡量接点质量和稳定性的重要指标之一。ICR的大小直接影响着电路的性能和可靠性。
接触电阻是由于接点之间存在微小的间隙、氧化物或污染物等原因导致的。当电流通过接点时,会产生接触电阻,从而使电流通过接点产生压降。因此,接触电阻会降低电路的效率,产生热量,并可能导致电路故障。
ICR的大小与接点材料的性质、接触压力、接触面积、接触时间等因素密切相关。首先,接点材料的选择非常重要。常见的接点材料有金属、合金、导电涂层等,它们的导电性能和稳定性不同。合适的接点材料能够降低接触电阻,提高电路的可靠性。
接触压力对ICR的影响也非常大。适当的接触压力能够使接点得到良好的接触,减小接触电阻。过小的接触压力会导致接触不良,增加接触电阻;过大的接触压力则容易引起接触点的损坏,增加接触电阻。
接触面积也是影响ICR的重要因素之一。接触面积越大,接触电阻就越小。因此,在设计接点时,应尽量增大接触面积,减小接触电阻。
接触时间也会对ICR产生影响。长时间的接触会导致接触点的磨损和氧化,增加接触电阻。因此,在设计电子元器件时,应尽量减小接触时间,避免长时间的接触。
为了减小ICR,可以采取一系列措施。首先,选择合适的接点材料,如具有良好导电性和稳定性的金属材料。其次,控制接触压力,使其适当而稳定。此外,通过合理的设计和制造工艺,增大接触面积,减小接触电阻。最后,在电路的使用过程中,应注意保持接点的清洁和干燥,避免污染物和氧化物的产生。
接触电阻
接触电阻
一、定义
接触电阻是指电流通过接触点时在接触处产生的电阻,它是收缩电阻和膜电阻之和。
收缩电阻是指电流通过接触面时,因电流线急剧收缩而产生的电阻增量。
膜电阻是指触点表面膜所产生的电阻。
二、作用原理
尽管镀金层十分光滑,但在显微镜下仍能观察到波浪形的凸起部分,所以一对插合的接触体并非整个面接触,而是散布在接触面上一些点的接触。实际接触面积与表面的光洁度和正压力相关。
金属表面一旦暴露在大气中,便会很快生成几微米的初期氧化膜层。例如,铜只要2-3分钟,镍约30分钟,铝仅需2-3秒钟,其表面便可形成厚度约2微米的氧化膜层。即使特别稳定的贵金属金,由于它的表面能较高,其表面也会形成一层有机气体吸附膜。此外,大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。所以从微观分析任何接触面都是一个污染面。
三、低电平接触电阻检测
考虑到接触件膜层在高接触压力下会发生机械击穿,或在高电压、大电流下会发生电击穿。对某些小体积的连接器设计的接触压力较小,使用场合
仅为mV或mA级,膜层电阻不易被击穿,可能影响电信号的传输。国军标GJB1217-91电连接器试验方法中规定了低电平接触电阻试验方法,目的是评定不改变物理的接触表面状态下的接触电阻特性。所加开路试验电压不超过20mV,而试验电流应限制在100mA以内。
四、影响因素
主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。
1.接触件材料
电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件,规定了不同的接触电阻考核指标。如小圆形快速分离耐环境电连接器总规范GJB101-86规定,直径为1mm的插配接触件接触电阻,铜合金≤5mΩ,铁合金≤15mΩ。2. 正压力
接触电阻测量方法
接触电阻测量方法
接触电阻是指两个接触电极之间的电阻,它是电气连接的重要参数之一。在电子设备和电路中,接触电阻的大小直接影响着电流的传输效率和信号的传输质量。因此,准确测量接触电阻是电子工程中的一项重要任务。本文将介绍几种常用的接触电阻测量方法,帮助读者了解如何准确测量接触电阻。
1. 万用表测量法。
万用表是测量电阻最常用的工具之一,它可以直接测量电路中的电阻值。在测量接触电阻时,首先需要将万用表的测量档位调整到合适的范围,然后将两个测量探头分别接触待测接触电阻的两个电极,读取万用表上显示的电阻值即可。这种方法简单易行,适用于大多数接触电阻的测量。
2. 四线法测量法。
四线法测量法也称为Kelvin法,它是一种用来准确测量小阻值的方法。在接触电阻测量中,由于接触电阻本身的阻值很小,常常受到引线电阻的影响。四线法通过分别使用两对引线进行测量,可
以消除引线电阻对测量结果的影响,从而获得准确的接触电阻值。
这种方法需要专门的四线测量仪器,适用于对接触电阻精度要求较
高的场合。
3. 接触电阻测试仪测量法。
接触电阻测试仪是专门用来测量接触电阻的仪器,它通常包括
一个高精度的电流源和电压测量装置。在测量时,测试仪会施加一
定大小的电流到待测接触电阻上,然后通过测量电压来计算出接触
电阻的值。这种方法适用于对接触电阻精度要求较高的场合,且能
够自动记录测量结果,提高了测量效率。
4. 热敏电阻法。
热敏电阻法是利用热效应来测量接触电阻的方法。在测量时,
可以通过施加一定大小的电流到接触电阻上,利用热效应来测量接
触电阻的值。这种方法适用于对接触电阻温度特性要求较高的场合,例如在高温或低温环境下的测量。
接触电阻
一、作用原理
在显微镜下观察接触件的表面,尽管镀层十分光滑,则仍能观察到5-10微米的凸起部分。因此一对接触件的接触,并不是整个接触面(线)的接触,而是散布在接触面上一些点的接触,实际接触面必然小于理论接触面。根据表面光滑程度及接触压力大小,两者差距有的可达几千倍。实际接触面可分为两部分:一是真正金属与金属直接接触部分,即金属间无过渡电阻的接触微点,亦称接触斑点。它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的,部分约占实际接触面积的5-10%;二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分,因为任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。实际上,在大气中不存在真正洁净的金属表面,即使很洁净的金属表面,一旦暴露在大气中,便会很快生成几微米的初期氧化膜层。例如铜只要2-3分钟,镍约30分钟,铝仅需2-3秒钟,其表面便可形成厚度约2微米的氧化膜层。即使特别稳定的贵金属金,由于其表面能较高,其表面也会形成一层有机气体吸附膜。此外,大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。因而,从微观分析任何接触面都是一个污染面。
综上所述,接触电阻(R c)由以下两部分组成:
1) 集中电阻
电流通过实际接触面时,由于电流线收缩(或称集中)形成的电阻,将其称为集中电阻或收缩电阻。
2) 膜层电阻
由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。从接触表面状态分析,表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。所以确切地说,也可把膜层电阻称为界面电阻或表面电阻。
二、影响因素
接触电阻主要受接触件材料、接触压力、接触形式、表面状态、温度、使用电压和电流等因素影响。
接触电阻标准
接触电阻标准
接触电阻是指两个电极之间的电阻,它是电气连接的一个重要
参数。在电子设备和电路中,接触电阻的大小直接影响着设备的性
能和稳定性。因此,对接触电阻的标准化和控制显得尤为重要。
首先,接触电阻的标准化可以帮助制定统一的测试方法和评价
标准。通过统一的测试方法,可以准确地测量和比较不同设备和元
件的接触电阻,为产品的质量控制提供依据。同时,统一的评价标
准也可以指导生产和使用过程中的质量管理,确保产品的性能稳定
和可靠。
其次,接触电阻的标准化可以促进技术的进步和创新。通过对
接触电阻的标准化,可以推动相关技术和工艺的改进和创新。制定
统一的标准可以为行业内的技术交流和合作提供框架,促进技术的
共享和交流,推动行业的发展。
另外,接触电阻的标准化还可以提高产品的可靠性和稳定性。
在电子设备和电路中,接触电阻的大小直接影响着设备的性能和稳
定性。通过标准化,可以规范产品的生产和测试过程,提高产品的
一致性和稳定性,减少因接触电阻不稳定而引发的故障和质量问题。
总的来说,接触电阻的标准化对于电子设备和电路的质量控制、技术创新和产品稳定性都具有重要意义。只有通过标准化,才能更
好地推动行业的发展,提高产品的质量和竞争力,满足市场和用户
的需求。
因此,我们需要重视接触电阻的标准化工作,加强行业内的合
作和交流,制定统一的标准和规范,推动技术的进步和产品质量的
提升。只有这样,才能更好地满足市场和用户的需求,推动整个行
业的发展和进步。
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导体的接触面积和接触电阻
作者:林勇发布日期:2009-4-17 10:06:41 (阅577次)
关键词: 工业插头插座驳克码 MARECHAL
(摘要:在电流的传输过程中两个表面宏观接触表面应该等于导线的截面面积,两个导体真正相接触的部分只是
一定数量的点,由于材料表面的不平整性,真正的接触面积要比宏观上看到的接触表面要小。关键词:接触电阻,驳克码)
在我们给客户讲解产品的过程当中有一个经常被问到的问题,“你们这种触点连接的插头插座,导体截面积够吗?”,“触点连接比插针套筒连接的接触面积小,能保证连接可靠吗?”电气工程师都知道,电流越大,必须使用越粗大的电缆。有些人自然认为接触的面积应该等于导线的截面面积,因而对电气连接器的可靠性提出怀疑。实际上,两个表面宏观接触表面应该等于导线的截面面积,两个导体真正相接触的部分只是一定数量的点,由于材料表面的不平整性,真正的接触面积要比宏观上看到的接触表面要小。(图2)
优质的开关设备产品大都采用用银合金的接触点,通常触点是半球形的,而且把重点放在施加的力上而不是放在假定的接触面积上。种概念在接触器或者断路器制造业中得到广泛采用。从这个意义上讲,插头和插座是一个例外。
1.接触电阻的物理概念
无论使用哪一种接触,导体接触的不连续性会产生一个附加的电阻——称为“接触电阻”)。这个电阻比接
触器自身的电阻(在没有接触面存在时)要大。这个电阻值将决定连接的质量,因为:接触电阻阻值越高,则接触电阻上的压降越大,因而接触点释放的热量将越多。如果温度上升到一定的极限,接触点就会损坏。温度越高,损坏就越快,这种现象会迅速蔓延。
接触点接触电阻主要由以下两个参数决定:
接触表面的状态λ
所施加力的作用(图4)λ
1.1 接触表面的状态
三个主要参数决定了接触表面的状态:(图1)
物理化学结构λ
从微观角度来看,一个表面的物理化学结构是非常复杂的,周围环境中的外来元素与材料发生反应形成一个表面层,通常称为“侵蚀层”。
表面的粗糙度λ
一个表面的粗糙度是复杂的,表面的粗糙度由所采用的生产技术所决定,而且通常具有随机性和不可重复。它引入了材料挤压压力及塑性变形的概念。
表面的几何形状λ
从宏观角度来看,一个接触表面的几何形状是比较容易确定的。这个形状将决定在两个表面之间宏观的接触面积。
1.2 接触电阻的值
由于材料钢性及粗糙度的影响,实际的机械接触不是发
生在整个宏观的接触面上。机械接触只发生在一定数目的接
触点上,称为“元素接触点”。
接触电阻有两部分组成:
约束电阻λ
薄膜电阻λ
1.2.1 约束电阻
约束电阻是由于当电流线穿过一些“元素接触点“处产
生偏移而造成的。(图3)
1.2.2 薄膜电阻
薄膜电阻是由于在接触表面上的污染或氧化层造成的。
由此我们得出如下结论,接触电阻的总值由以下几点
决定:
接触点的几何形状(几何形状决定了接触点的可见接λ
触面积),
两个导体间施加的压力,λ
材料的导电率,λ
材料的硬度和粗糙度,λ
表面层的导电系数,尤其是在表面被侵蚀的状态下。λ
1.3 磨损
磨损是接触点质量的一种恶化,这是由于在两个接触面之间微观运动磨损微粒和磨损微粒在材料表面的微孔里积累的氧化微粒所造成的。
这些微观的移动是由于振动,冲击,或者在不考虑外界因素情况下由于材料的热膨胀而产生的。这些氧化颗粒构成了第三类材料。
磨损机理有以下四个主要步骤:
1.在黏附力作用下,产生磨损微粒,
2.这些磨损微粒在表面的微观小孔里氧化和积累,
3.被氧化的微粒由于接触面的磨擦运动从小孔中飞出,
4.形成一层薄的碎片,这层碎片然后转化为粉末,这种粉末起到润滑剂的作用,减少磨损的效率。
2.材料的影响
接触材料的选择当然是最重要的。当施加的力为一常
量时,以下的表格给出了最通用的材料在两种不同情况下
所测得的接触电阻:
全新λ
生锈或表面氧化后λ
2.1 银
从所有可以购买到的金属来看,银金属具有最低的接触电阻。由于Ag2O也是一种好的导体,因而银金属不受湿气或者干燥空气的影响。甚至在高温或者失去光泽后都能保持优良的电特性。在低温情况下产生的硫化银(Ag2S黑银)电阻性稍微强点,但它并不稳定。硫化银会在300摄氏度(570华氏度)下消失,而且它可以在电弧作用下除去。银金属由于具有非常低的接触电阻,在高电流情况下尤其受欢迎。但另一方面,由于银是软金属,容易磨损。银金属不能承受重复的电弧,因为重复的电弧会将银挥发掉,而且银需要在相对低的压力和温度下进行焊接。因而,银金属不适合用于“开关“设备。
2.2 金
金具有很低的接触电阻,而且这个接触电阻还不会随时间变化,因为金在通常情况下不会被氧化。除了金的经济成本不可行以外,从物理性质的角度来看,金还有同银一样的弊病。
2.3 黄铜
黄铜(铜与锌按不同比例合成的金属)是比较合算的材料,它确实适合将零件加工成具体应用要求的形
状。不过,黄铜也是以上所列材料中最次的。由于锌是一种导电率较弱的材料,因而全新的黄铜有很大
的接触电阻,但是当黄铜中的铜氧化以后,黄铜就没有用了。另外,黄铜不能耐电弧,它很容易在磨檫
下损坏。
2.4 铜
铜比黄铜要贵,机械加工差。但是,当需要更高的导电率时,会选择铜。跟黄铜一样,铜容易在环境温度下氧化,因而会使接触电阻大大地增加。当将铜暴露于常见的污染物质,如氧化硫、氧化氮、酸性物质(即使浓度较低),或者卤素物质时,将会在铜的表面生成一层具有高电阻性的氧化亚铜(Cu2O)。在电弧作用下,表面的铜斑将被进一步氧化而变的不能使用。而且,本质上来讲,铜不利于快速灭弧,它不同于其他材料,它的阴极点会停留在一个稳定的位置,从而禁止它的电压增大,这种“稳定”会大大地增加铜斑的生成。
在真空,氖气或者六氟化硫密封的情况下,铜的氧化可以完全被消除。而且他的性能可以跟在空气中的银合金相当。然而,这种密封要求对于插头和插座是不可能。在空气中,铜以及铜合金由于会生成电阻性的表面层,它们在没有电镀的情况下从未作为接触材料在开关行业中使用。即使对于低成本的MCB(小型断路器)也没有采用铜作为两边的接触材料,为了防止熔接,通常将碳化银(AgC)作为接触材料跟铜一起使用。
例如,需要精确监控作用在公共汽车上非电镀铁条固定焊接处的力矩,这个力矩要高到能够达到气密性
接触,但是必须低于材料的回弹力系数。为了防止侵蚀,这些焊接处的外围也需要一些保护。
新的铜电阻很低,但当铜开始被氧化后,
随着时间的推移,它的电阻就会大大地增加。
氧化亚铜(Cu2O)是一种差的接触材料。因为
温度达到100-120℃/210-250℉后,氧化亚铜
(Cu2O)就会转化生成氧化铜(CuO),这时
接触点就不能用了。