第六章-电接触理论()

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第六章电接触理论

§6-2 接触电阻的理论和计算实际的金属表面加压接触的过程如下：两金属表面开始接
触时，有三个起始的实际接触点，由于刚接触时还未发生形变，
实际接触面积非常小，接近于零。由于此时接触面压强很大（近似无限大）而发生形变。起始接触点在强大压强下将由弹性形变过渡到塑性形变。在起始接触面受压变形的同时，总实际接触面积扩大，两金属表面未接触部分逐渐互相接近。这样金属表面凸出高度较小的点也会陆续不断接触而出现许多新的实际接触点。由于总的实际接触面不断增大，实际接触面上所
触头烧损，有时是将主、副和弧触头并联在一起使用。
② 触头根据控制电流的大小分为：弱电流触头(几个培以下，如继电器的触头)、中电流触头(几个安培~几百个安培，如低压断路器的触头)和强电流触头(几百个安培以上，如高压断路器和部分低压断路器)。
§6-1 电接触的分类和要求
§6-1 电接触的分类和要求
§6-1 电接触的分类和要求
四、为保证电接触长期稳定而可靠工作，必须做到：
1、电接触在长期通过额定电流时，温升不超过国家标准规定的数值，
而且温升长期保持稳定；
2、电接触在短时通过短路电流或脉冲电流时，接触处不发生熔焊或松弛；
3、可分合接触在开断过程中，接触材料损失尽量小；
4、可分、合接触在闭合过程中。接触处不应发生不能断开的熔焊，且触头表面不应有严重损伤或变形。
§6-2 接触电阻的理论和计算
导体电阻比接触电阻小得多，工程中可近似认为：Rj=Rab’
接触电阻的物理实质是什么呢？
电接触学科的奠基人霍尔姆 (R. Holm)做了正确的解释。
电接触学科的奠基人霍尔姆(R. Holm)指出：任何用肉眼看来磨得非常光滑的金属表面，实际上都是粗糙不平的，当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点(小面)发生了真正的接触，其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电.当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象，见下图6-4的示意图。

电器学原理06电接触理论05

此时的电流称为开始焊接电流。
触头开始焊接。
（3） I↑↑↑
T↑↑↑
熔化区向纵深发展
触头基底金属材料熔为一体
由于导电斑点的热时间常数T通常很小，故短路电流通过触头的热稳定问题可以近似按稳态发热情况处理。
HOME
§6.8 触头熔焊与焊接力
2）触头的动熔焊
HOME
§6.8 触头熔焊与焊接力
HOME
§6.8 触头熔焊与焊接力
思考题
电接触理论
思考题
1. 开关电器触头闭合时，可能发生触头熔焊现象，从而影响电器的可靠工作，应采取何种措施能够避免或减轻触头熔焊的可能造成的危害？
2. 试分析触头熔焊的原因。何谓触头的热熔焊? 何谓触头的“冷焊”?
3. 在开关电器中，有时动、静触头分别采用不同材料制成，试分析其原因。
4. 电器触头的电磨损原因有哪些？为减少触头电磨损，应采取哪些措施？
金属材料开始熔化
接触电阻 ↓。
触头金属材料开始熔化时的电流被称为触头开始熔化电流。
触头开始熔化电流与触头通电时间及触头压力有关。 Why？
注意：当通电时间超过导电斑点的4倍热时间常数时，开始熔化电流几乎与通电时间无关。
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§6.8 触头熔焊与焊接力
（2） I ↑↑
T↑↑
导电斑点附近的金属开始大面积的熔化。
§6.8 触头熔焊与焊接力
1. 触头熔焊
1）静熔焊：接触电阻发热，导电斑点及其附近的金属熔化，从而导致触头的焊接； 2）动熔焊：除接触电阻发热外，主要原因在于触头振动或由于电动斥力的作用触
头分开而产生电弧，电弧高温使触头表面金属熔化和气化而导致触头焊接。
1某导电斑点处T ↑

电接触理论

第六章电接触理论§6-1 概述任何一个电系统，都必须将电流（作为电的信号或电的能量）从一个导体通过导体与导体的接触处传向另一个导体。

此导体与导体的接触处称为电接触，它常常是电信号或电能传送的主要障碍。

由电机、电器、自动元件、仪表、计算机等组成的现代化大型复杂电系统，例如通信系统、控制系统、拖动系统、电力系统等，它们所包含的电接触数目往往成千上万。

如果其中一个或几个工作不正常或失效，则将导致整个系统工作紊乱甚至停顿，其后果极其严重。

电系统和电器元件中电接触的具体结构类型是多种多样的，一般分为三类：1．固定接触两接触元件在工作时间内固定接触在一起，不做相对运动，也不相互分离。

例如母线的螺栓连接或铆接（称永久接触），仪表中的塞子、插头（又称半永久接触器）等。

2．滚动和滑动接触器两接触元件能作相对滚动和滑动，但不相互分离。

例如断路器的滚轮触头，电机的滑环与电刷及电气机车的馈电弓与电源线等。

3．可分、合接触两接触元件可随时分离或闭合。

这种可分、合接触元件常称为触头或触电。

一切利用触头实现电路的接通和断开的电器中都可见到这种接触类型。

上述三种接触型式中，它们共有的工作状态是接触元件闭合接通电流。

运行经验表明，当两导体相互接触流过电流时，接触处会出现局部高温，严重时可达接触导体材料的熔点。

在可分、合接触中它的通电状态除闭合通电以外，还有由闭合过渡到分离，最后切断电路，或由分离过渡到闭合，最后接通电路，以及处于开断状态等。

触头在切断或闭合电路的过程中，触头间往往会出现电弧。

电弧的温度很高，大大超过一般金属材料的熔点或沸点。

即使电弧存在的时间很短，也会使触头表面融化或气化，造成触头材料的损失，或者产生触头的熔焊。

因此，在以上三种电接触类型中，工作任务最重的是分、合接触器。

为了保证电接触长时间稳定而可靠的工作，必须做到：（1）电接触在长期通过额定电流时，温升不超过国家规定的数值，而且温升长期保持稳定。

（2）电接触在短时通过短路电流或脉冲电流时，接触处不发生熔焊成松弛。

电接触

12
触头的接触电阻
接触电阻的产生两个导体接触时的附加电阻。视在接触面积实际接触面导电斑点
13
触头的接触电阻
14
触头的接触电阻
接触电阻的实质收缩电阻：由电流线收缩所产生的附加电阻，其本质就是金属电阻，其大小与触头材料电阻率成正比，与导电斑点直径成反比膜电阻：电流通过接触面上薄膜产生的附加电阻，此薄膜包括尘埃膜、吸附膜、无机膜和有机膜
40
银镍合金
银镍合金(AgNi)电接触材料的制成采用先进的烧结、挤压技术，镍颗粒呈纤维状均匀分布。银镍合金(AgNi)的接触电阻低而稳定，导电、导热性好，且烧损小、电磨损小而均匀，材料转移比纯银接点少，特别适用于狭小外壳中通断使用。银镍合金在通断时由于氧化物而使电接点接触电阻增高，对硫敏感，大电流下抗熔焊性能差。银镍 (AgNi)通常与银石墨（AgNiC）配对使用。银镍合金材料(AgNi)中含有微量特殊添加物，明显提高了材料的抗熔焊性能和耐电磨损性能。主要应用于狭小外壳中的高负载触头，直流下用的触头件；低压中、小电流等级接触器、继电器等。
电接触是研究固态导体与固态导体、固态导体与液态导体、固态导体或液态导体与等离子体接触过渡区中的机械现象、电现象、热现象、化学现象的专门学科。工程中的电接触按接触工作的原理可分为：固定电接触滚动和滑动电接触可分合电接触
7
电接触与触头
电接触保证电流流通的导体间的接触电接触类型固定接触滚动和滑动接触
=
µ I
0
2 m
4π n
ln
nσ
A
j
1
FHale Waihona Puke Im—通过触头的电流的幅值 A1—触点的横截面积

电器学课后答案

电器学课后问答题总结第一章电器的发热与电动力第二章点接触与电弧理论第三章电磁机构理论第四章低压控制电器第五章配电电器第六章高压断路器第七章其他高压电器第一章电气的发热与电动力1.1电器中有哪些热源？它们各有什么特点？答：电器中的载流系统通过直流电流时，载流导体中损耗的能量便是电器的唯一热源。

载流系统通过交变电流时，热源包括：导体通过电流时的能量损耗、非载流铁磁质零部件的损耗（铁损包括涡流损耗和磁滞损耗）、电介质损耗。

交变电流导致铜损增大，这是电流在到体内分布不均匀所致。

集肤效应和邻近效应会带来附加损耗。

铁损只在交变电流下才会出现。

电介质损耗介质损耗角与绝缘材料的品种、规格、温度、环境状况及处理工艺有关。

1.2散热方式有几种？各有什么特点？答：热传导、对流、热辐射。

热传导是借助分子热运动实现的，是固态物质传热的主要方式。

对流总是与热传导并存，只是对流在直接毗邻发热体表面处才具有较大意义。

热辐射具有二重性：将热能转换为辐射能，再将辐射能转换为热能，可以穿越真空传输能量。

1.3为什么决定电器零部件工作性能的是其温度，而考核质量的指标确实其温升？答：电器运行场所的环境温度因地而异，故只能人为地规定一个统一的环境温度，据此再规定允许的温升，以便考核。

1.4在整个发热过程中，发热时间常数和综合散热系数是否改变？为什么？答：一般来说，是改变的。

但是在计算中，为了方便起见，假定功率P为恒值，综合散热系数也是均匀的，并且与温度无关，因此发热时间常数也是恒定的。

第二章电接触与电弧理论2.1电弧对电器是否仅有弊而无益？答：否。

弧焊、电弧熔炼、弧光灯是专门利用它的设备，电器本身亦可借助它以防止产生过高的过电压和限制故障电流。

2.2电接触和触头是同一概念么？答：否。

赖以保证电流流通的到体检的联系称为电接触，是一种物理现象。

通过相互接触以实现导电的具体物件称为电触头（简称触头），它是接触时接通电路、操作时因其相对运动而断开或闭合电路的两个或两个以上的导体。

电化学原理知识点

电化学原理知识点————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。

第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。

三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。

电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。

腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。

阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。

分类：1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。

水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。

可分为原水化膜与二级水化膜。

活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。

活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。

规定：活度等于1的状态为标准态。

对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。

离子强度I ：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。

电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。

符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。

影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。

电器理论基础（共5篇）

电器理论基础（共5篇）以下是网友分享的关于电器理论基础的资料5篇，希望对您有所帮助，就爱阅读感谢您的支持。

《电器理论基础》复习提纲篇一第一章绪论1、什么是电器？答：指定信号和要求自动或手动接通和断开电路/断续或连续地改变电路参数的电气设备对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换和调节2、电器的分类依据有哪些？答：1）耐压等级2）工作职能3）IEC 标准4）动作方式5）灭弧介质3、典型电器的宏观结构原理？答：1）系统角度2）控制角度4、典型电器的微观结构原理？答：1）断路器（开关柜、自由脱口机构结构）2）接触器（结构、吸反力配合）3) 继电器（返回系数与控制系数）5、电器中主要涉及的理论及其实际意义？答：1）电磁机构理论2）电弧理论3）电接触理论4）发热理论5）电动力理论6、电器技术的发展方向第二章电器的发热理论1、电器在工作时为什么会发热？答：内部能量损耗主要热源2、什么是趋肤效应和临近效应及其衡量标准？与什么有关？答：趋肤效应：感应电动势，涡流场邻近效应：相邻载流导体，电磁场从产生原因推理3、减小铁损的措施有哪些？答：磁通通过铁磁元件涡流80%①②③④⑤4、电器的散热方式？5、热阻如何计算？6、对流的方式? 及其形成原因？答：强制：外部施加作用自由：密度差7、什么是层流和紊流？什么是层流层、紊流层？传导方式如何？答：层流：持续稳定性紊流：紊动变化８、什么是波尔斯满定律？答：黑体发射与接收９、制定电器各部分极限允许温升的依据是什么？答：绝缘性能力学性能工作寿命10、热平衡关系的构成？牛顿公式的结构？答：热力学第一定律11、综合散热系数的主要影响因素？答：电器零部件：热对流、热传导电弧：热对流、热传导、热辐射12、典型电器（变截面导体）的温升分布情况是？答：求解过程分布规律13、温升方式有那些？答：1）升温初始温度变化过程2）冷却14、什么是热时间常数？与什么有关？答：热惯量比热容15、电器的工作制有哪些？温升情况如何？与热时间常数如何？答：1）1小时内的温度变化不超过1度2）未达稳定值周围介质温度3）未达稳定值不下降到周围环境温升16、由什么引出功率过载系数与电流过载系数？不同工作制下的P P 和P i ？什么是通电持续力TD%？答：热惯量热时间常数通电时间18、短路电流通过导体的发热的特点？答：1）通电时间短2）电阻率变化19、什么是电器的热稳定性？影响因数是？答：一定时间短路电流热损伤（与短路情况有关）20、P52-2.3答：短时间，大电流；根据公式，相同。

电器学原理06电接触理论02

0

1 2

Uj 2
2

1 8
U
2 j
或
m m 0
U
2 j
____
8
m
U
2 j
____
0
8
HOME
6
§6.4 φ-θ理论
根据理论物理学中Wiede—Mann—Franz定律：理论上，任何纯金属材料的热导率λ和电阻率ρ的乘积与温度T（ T为
d
展开各项，忽略高阶无限小项并积分，积分区间(0, φ) 、 ( θm ,θ)，得：
m
d

12

2
HOME
5
§6.4 φ-θ理论
____
令
则
1 2

m
d
2

m
____
d

将发热考虑至收缩区外时：
____
m
____
m
Q2

A d
d
dn
d
Aθ — 半椭球壳外表面的面积； d —半椭球壳外表面沿法线方向的温度梯度。 dn
在稳定状态下，达得热平衡 Q Q1 Q2
d 2
dR

A

d
dn

A
d

d
dn

1
U
R 2 j
S
I
1 2
U
j

IRS
斑点a到电位为φ处之间的收缩电阻:
Rs

U I
0
I
IRS
HOME
9

电接触理论

可分、合接触在开断过程中，触头材料损失应尽量小
可分、合接触在闭合过程中，接触处不应发生不能断开的熔焊，且触头表面不应有严重的损伤或变形
主要研究内容
接触电阻温升熔焊触头材料损失
2019/5/24
第六章电接触理论
6
第六章电接触理论
§6-1 §6-2 §6-3 §6-4 §6-5 §6-6 §6-7 §6-8
第六章电接触理论
本章教学目的与要求：
• 掌握接触电阻的理论和计算，熟悉各种电接触，了解电接触内表面的物理图景；
• 掌握接触点最高温升的计算，了解触头闭合过程的振动； • 掌握触头间的电动斥力、熔焊与焊接力，熟悉触头材料，
了解触头质量的转移与磨损； • 通过本章的学习，学生应掌握电器开关中接触电阻所涉及
触头闭合过程的振动分析触头间的电动斥力触头熔焊与焊接力触头的质量转移和磨损
2019/5/24
第六章电接触理论
2
第六章电接触理论
§6-1 §6-2 §6-3 §6-4 §6-5 §6-6 §6-7 §6-8
概述电接触内表面的物理图景接触电阻的理论和计算 ψ-θ理论和接触电压触头闭合过程的振动分析触头间的电动斥力触头熔焊与焊接力触头的质量转移和磨损
铜
在空气中会由吸附膜发展为氧化暗膜
2019/5/24
第六章电接触理论
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§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
对于电接触，最关于的是膜的导电性和是否易于破坏设电子透过势垒形成的电流密度为J，接触面之间的
电压为U
膜的隧道电阻率（面电阻率）
膜电阻
n个并联导电斑点的膜电阻
绝缘膜的破坏

机车电器基础知识—电器的电接触理论

二、金属陶瓷材料
金属陶冶材料是由两种或两种以上的彼此不相熔合的金属组成的机械混合物，其中一种金属有很高的导电性(如银、铜等)，作为材料中的填料，称为导电相，另一种金属有很高的熔点和硬度(如钨、镍、钼、氧化镉等)，在电弧的高温作用下不易变形和熔化，称为耐熔相，这类金属在触头材料中起着骨架的作用。这样，就保持了两种材料的优点，克服了各自的缺点，是比较理想的触头材料。
触头的参数（a）断开状态；（b）刚接触时；（c）闭合状态。
五、触头的压力
1、触头的初压力：触头闭合后，其接触处有一定的互压力，称为触头压力。触头压力是由触头弹簧产生的。触头弹簧有一预压缩，使得动触头刚与静触头接触时就有一互压力F0，称为触头初
压力，它是由调节触头弹簧预压缩量来保证的。初压力可以降低触头闭合过程的振动。 2．触头终压力：动、静触头闭合终了时，触头间的接触压力称为终压力FZ。它是由
在同一压力条件下，线接触的接触电阻比前两种较低。其原因是触头的压力强度和实际接触面得到了适当配合。面接触的接触点虽较多，但
压力强度小，点接触的压力强度虽高，但接触点少，因此它们的接触电阻都比线接触情况大。线接触容易做到触头间有滑动和滚动，从而使触头的工作条件得到改善；线接触触头的制造、调整、装配均比较方便，因而得到广泛的采用。常用于几十安至几百安电流的中等容量的电器，如接触器、自动开关及高压开关电器的主触头。触头实现电联接，一般采用触头弹簧压紧，压力较小，并考虑到装配检修的方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的形式。在近代高压断路器和低压自动开关中，有的采用多个线接触和点接触并联使用，以减小接触电阻，使得工作可靠，制造检修方便。
电压表测量出其AB长度上的电压降为U，则AB段导体的电阻为 R U

电接触理论基础全套教学课件

第六章电接触理论
6.4 jq理论和接触电压
一、研究的目的 •确定导电斑点的最高温升及收缩区的温升分布
•斑点尺寸小，分布内表面，使得测量困难
6.4 jq理论和接触电压
二、对称收缩区的jq 理论
几点假定： ✓接触内表面斑点间相距很远，之间的电位场和温度场不影响； ✓接触元件材料相同，且为均质； ✓忽略热电效应（帕尔帖效应）； ✓两收缩区对称，元件间没有传热。
建立热平衡方程 Q Q1 Q2
(dj)2 dn
Aq
Aq
dq
dn
q
Aq dq
d(q dq )
dn
(dj)2 d2q
恒等式 dj dj jd2j d(jdj)
jdj jd2j dq
高阶无穷小
1 j 2
qm
dq
U
2 j
2
q
8
qm
q0
qm
U
2 j
8
6.4 jq理论和接触电压
三、jq 关系的应用
6.4 jq理论和接触电压
六、清洁对称接触的R-U 特性
清洁交叉铜棒的R-U特性
试验条件：改变电流I，测量接触电压Uj和电流I，可以得到接触电阻Rj与接触电压Uj之间的关系。解释说明：
ab段：电流增加，温度升高，收缩电阻增大；
bc段：达到材料的软化点，接触面积增大，接触电阻显著减小；
cd段：曲线上升规律同ab段； de段：达到材料的熔化点，斑点处
6.4 jq理论和接触电压
二、对称收缩区的jq 理论
发热量传入量
(dj )2
Q dR
Q1
Aq
dq
dn
q
•导电斑点电位j=0，qqm等位

金属半导体(MS)接触

φM，半导体的功函数为φS，亲和势为χ
热平衡情形下，M和S之间电子的运动达到动态平衡。热平衡时，电子从1到2（F1→2）和从2到1（F2 → 1 ）的流量应该相等,即 F1 → 2＝F2 → 1 fD1g1(1－fD2)g2＝fD2g2(1－fD1)g1 fD1= fD2 则 Ef1＝Ef2
其中fD1和fD2为电子的费米分布函数，g1和g2为电子的态密度
qφ B = q (φ M − χ )
qφi = qφ B − (EC − E f ) = q(φM − φS )
§6.1 金属/半导体接触
6.1.4 理想肖特基（Schottky）势垒半导体表面电子的再分布和半导体表面势的形成，与金属的功函数相关。M/S之间形成的肖特基势垒通常会形成如下图所示的特征。
§6.1 金属/半导体接触
6.1.2 M/S接触的形成 M/S结构通常是通过在干净的半导体表面淀积金属而形成。利用金属硅化物（Silicide）技术可以优化和减小接触电阻，有助于形成低电阻欧姆接触。
§6.1 金属/半导体接触
6.1.3 理想M/S接触的平衡能带图 1. 热平衡条件：形成统一的费米能级，即Ef = Const 在前面的讨论中，我们已经说明，任意半导体系统在达到热平衡时，费米能级在空间范围内保持平直，即Ef＝常数。相关的能带图特征，在非均匀掺杂的半导体系统（PN结）中已有演示。这一法则在两种不同类型的材料接触形成的系统中仍然适用。考虑两种材料：金属（M）与半导体（S）形成接触，设其各自费米能级分别为Ef1和Ef2。金属的功函数为
6.3.2偏置的肖特基二极管的电容特性外加偏置为VA时，耗尽区上有：
Q = A 2 qε Si N d (φ i − V A )

06电接触理论01

6
§5.3 接触电阻的理论和计算 3
一、接触电阻定义：接触电阻定义：电接触处所产生的附加电阻。电接触处所产生的附加电阻。
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§5.3 接触电阻的理论和计算 3
一、接触电阻定义：电接触处所产生的附加电阻。接触电阻定义：电接触处所产生的附加电阻。
' Rj = Rab − Rab
接触电阻的物理实质：接触电阻的物理实质：当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点（小面）当两金属表面互相接触时，只有少数凸出的点（小面）发生了真正的接触，了真正的接触，其中仅仅是一小部分金属接触或准金属接触的斑点才能导电。点才能导电。当电流通过这些很小的导电斑点时，当电流通过这些很小的导电斑点时，电流线必然会发生收缩现象。由于电流收缩，流过导电斑点附近的电流路径增长，现象。由于电流收缩，流过导电斑点附近的电流路径增长，有效导电截面减少，因而电阻增大,既产生因电流（在接触处）导电截面减少，因而电阻增大,既产生因电流（在接触处）收缩而形成的附加电阻。形成的附加电阻。
氧化膜对电接触表面的影响：氧化膜对电接触表面的影响：放置于空气中金属材料，其表面会发生氧化作用，放置于空气中金属材料，其表面会发生氧化作用，生成一层不导电的氧化膜。的氧化膜。当具有氧化膜的两层金属表面接触时，在实际接触斑点内，当具有氧化膜的两层金属表面接触时，在实际接触斑点内，只有氧化膜破裂的地方，才有可能形成金属的直接接触，化膜破裂的地方，才有可能形成金属的直接接触，这些金属接触斑点才是真正能导电的点，称为导电斑点。是真正能导电的点，称为导电斑点。导电斑点
10
§5.3 接触电阻的理论和计算 3
二、接触电阻的理论计算（一）收缩电阻：收缩电阻：

电接触理论与应用

1.背景电接触理论在电力一次和二次装置的设计中有着重要的作用，却广泛的被忽视，造成了很多的质量问题，本文主要对电接触的理论及其实际应用进行了分析，以期对电力一次和二次设备的开发有所帮助。

2.金属表面接触肉眼看到干净平滑的金属表面实际上是凹凸不平的，当两个金属表面相接触时，粗糙表面将刺破表面氧化层和其他污染膜层，从而建立局部的金属接触导电路径，这些接触斑点成为a斑点，如下图。

从上图可以看出，导电的接触面积只是名义接触面积的一小部分，通常认为远小于1%。

例如完全退火的两个铜表面接触，施加10N的力，导电接触面积只占实际接触面积的0.008%，1000N的力，只占0.8%。

两个金属表面从施加力到接触完成的过程：当粗糙表面相互接触时，最高的粗糙顶峰最先接触，出现局部的应力，使顶峰被压缩，新的顶峰参与接触，承受大部分载荷。

当接触的粗糙顶峰数量增加到足够承受所施加的载荷时，接触完成。

3. 电接触材料3.1 铜铜的硬度低，可锻造，延展性好，并且具有比较高的电导率。

当前电力工业中应用比较多的是EPT铜，而EPT铜因为含有氧元素在氢气环境中加热到370度会发生氢脆现象，可以采用特殊的工艺得到基本不含氧纯度为99.98%的纯铜，成为无氧高导电率铜（OFHC）。

紫铜加工材按成分可分为：普通紫铜(T1、T2、T3---这个编号是按照杂质的含量，T1是小于 0.05%，T2是小于0.1%，T3是小于0.3%)、无氧铜（TU1、TU2和高纯、真空无氧铜）、脱氧铜（TUP、TUMn）、添加少量合金元素的特种铜（砷铜、碲铜、银铜）四类。

黄铜是铜和锌的合金，锌的含量为15%~40%，其电导率为紫铜的1/4，很少用于导电器件，一般是加工成无缝钢管用于热交换器和冷凝器，硬度比紫铜高，也可以用于连接件。

铜在含有氨和氯化物的空气中会产生十分严重的腐蚀，在沿海地区的盐分会加重铜的腐蚀，潮湿空气中的二氧化硫也会腐蚀铜。

3.2 银银广泛的用于闭合触点和断开触点，其缺点主要是熔点和沸点低，机械强度低，其最严重的缺陷是在含硫化合物的影响下较容易产生硫化特性。

电接触理论与技术.

脉冲电流是利用导电斑点热惯性非常小的特点，对接触面通以短时强脉冲电流，使导电斑点产生轻微熔化然后将接触面分开，即可显示出视在接触面上导电斑点的分布图象。由于导电斑点熔化后，熔化金属在外加接触力作用下向四周挤出，使面积扩大。因而，用这种方法显示出的导电斑点往往比实际斑点大得多。
精确观测金属元件之间的接触斑点和导电斑点:
中子图象法:
将吸收中于的油脂涂在金属元件的视在接触面上，两元件接触时接触斑点上的油脂被挤到周围的空隙中。当中子射线通道接触油时，那些没有油脂的接触斑点(小面)射线可以通过，而充满油脂的没有接触的面射线不能通过．最后便在照象底片上得到接触斑点的图象．
用红外显微镜直接探测通有电流的接触内表面中的导电斑点
电接触理论与技术
1-1 电接触的定义、现象和问题
电接触是研究固态导体与固态导体、固态导体与液态导体、固态或液态导体与等离子体接触过渡区中的机械现象、电现象、热现象、化学现象的一个专门学科。
电接触含义是指导体接触过渡区产生的各种物理、化学现象。
在工程实际应用中，“电接触”常指的是接触导体的具体结构或接触导体本身，称为 “电触头”，简称触头或触点。
材料的实际硬度都不是无限大，在外力作用下，材料都会产生变形。当外加接触力较小时，材料产生弹性变形，如果接触力超过一定限度，材料将产生塑性变形。因此，在外加接触力作用下，两实际金属面的接触过程如下：两表面开始接触时只有很少的实际接触点，如图2— 4a。由于此时实际接触面积非常小，单位实际接触面积受到的力非常大，起始接触点首先产生弹性变形，然后向塑性变形过渡。由于起始接触点变形，实际接触面积扩大，同时两金属表面的空隙部分相互靠近，继续产生新的实际接触点，如图2—4b，图中箭头所指为新产生的接触点。最后，当总的实际接触面积扩大到支持力与外力相平衡时，接触过程结束。

电接触理论2

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(1)触头相互趋近到接触前，因触头表面凸出物的场增强效应，使小间隙击穿而引燃电弧； (2)触头闭合时一个触头表面的某凸丘与另一触头凸丘相遇，凸丘立即被电流加热气化而引燃电弧； (3)触头闭合时当表面毛须短接立即爆炸而引燃电弧。 (4 ) 触头闭合时产生反跳，拉出电弧。
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触头断开电路,如果供给触头的电压和电流超过某一最小值时将引燃电弧。触头从正常闭合位置开始向断开的方向运动，因接触力逐渐减小，实际接触面和导电面的面积减小，接触电阻相应增大。在接触面最后分离前的一瞬间，I2R能量集中加热最后离开点的一个很小很小的金属体积，使其温度迅速上升到金属的沸点而引起爆炸式的气化。在间隙充满高温金属蒸气的条件下，可能在10-8s 以内就形成电弧。这种由触头断开电路而引燃的电弧称之为”拉弧”。
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6—4 触头闭合时的撞击产生的机械磨损
由于触头多次撞击和某些滑动导致触头表面品粒疲劳而松动，这些松动的微粒可能因触头分开过程造成的真空吸气作用把这些微粒堆积起来，然后，在触头闭合时的撞击下，使堆积起来的金属微粒锤紧并硬化，于是，另一触头在撞击时受到凸出物压入的很大应力，使材料继续向凸块转移。在以后的闭合作用下，凸块很容易从触头表面脱落下来。根据滑动接触的磨损理论，触头撞击接触时，至少那些很小的金属接触斑点会产生很大的粘接力(冷焊)，产生与滑动磨损类似的过程。因此触头表面涂敷润滑剂，甚至触头在潮湿大气中吸附水膜都能使触头机械转移和磨损减小。如果能够使撞击松动的微粒在触头打开时随即吹走，则微粒的堆积便不能形成因而触头的凸块转移即可避免。在真空中，由于不存在触头打开时的吸气作用，故没有观察到微粒的堆起，但是冷焊粘按作用往往弄得触头表面非常粗糙。

电气工程导论第六章电工理论与新技术PPT课件

磁共振成像技术(MRI)和CT成像技术比较，首先是成像原理不同。
CT即计算机断层扫描技术,是将X射线对人体组织作横断面扫描后通过计算机对密度对比分析成像诊断疾病，对人体有X线辐射损伤，
MRI是通过发射脉冲磁场信号，对人体氢质子磁共振信号进行分析成像，
诊断疾病，不存在X线幅射损伤。可根据需要对人体进行横断面、矢状面、
托卡马克装置是一种磁约束热核聚变实验装置，经过人们50多年的不懈努力，1992 年以来，已经成功的在欧洲联合环jet和美国TFTR上进行了氘氚放电，开发聚变能的科学可行性终于在托卡马克装置上得到证实。
1911年夏天，当昂纳斯的两个研究生在做低温实验时，偶然发现某些金属在极低温环境中，金属的电阻突然消失了。昂纳斯接着用水银做实验，发现水银在4.1K时（约相当于-269℃），出现了这种超导现象；他又用铅环做实验，九百安培的电流在铅环中流动不止，两年半以后仍旧毫无衰减。
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通过研究人们发现：所有超导物质，如钛、锌、汞等，当温度降至临界温度时，皆显出某些共同特征：
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将近一百年过去了，经过几代科学家的不断探索，人类也对超导的机理有了一个大概的认识，目前我们对它有一下解释：
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1950年，美籍德国人弗茹里赫与美国伊利诺斯大学的巴丁经过复杂的研究和推论后，同时提出：超导电性是电子与晶格振动相互作用而产生的。他们都认为金属中的电子在点阵中被正离子所包围，正离子被电子吸引而影响到正离子振动，并吸引其它电子形成了超导电流。
在磁悬浮列车方面的应用
列车的最高时速为300公里，飞机的为1000公里。所以人们就想寻求一种时速介于两者之间的交通工具。磁悬浮列车整好满足了这个
要求。最高时速可达到500公里。

电弧电接触理论

SF6断路器灭弧室设计姓名：叶玮学号： 2010255专业：电机与电器指导教师：曹云东论文提交日期：年月日目录1 灭弧室简介 (1)2 平均分闸速度υ的设计 (1)f3 触头开距ι及全行程0ι设计 (3)k4 喷嘴设计 (3)4.1 上游区设计 (3)4.2 喉颈部设计 (5)4.3 下游区设计 (7)5 总结 (8)1 灭弧室简介断路器的主要功能是安全可靠地开断与关合。

目前高压SF6断路器的发展方向是单断口开断容量增大，而产品整体体积逐渐缩小，这就要求断路器开断过程中吹弧气体流动必须合理。

SF6断路器是靠气吹来熄弧的，因此在开断过程中灭弧室内气流场的分布状况就成为研究高压SF6断路器开断特性非常重要的组成部分。

GCB 灭弧室带负荷开断过程，是一个涉及热力学、气体动力学、电磁学及高压绝缘等专业的极其复杂的物理过程，电弧的燃烧与熄灭特性与灭弧室结构息息相关。

以往的灭弧室设计是以理论定性分析为基础结合研究试验的经验设计，设计可靠性小、盲目性大、成功率低。

近年来，灭弧室开断特性的数学模拟计算软件包已做了许多研究，有成果但不能满足工程设计计算需要，还应继续研究。

一个新的GCB 灭弧室数学计算模型(或新型灭弧室研究试品)设计的好坏，对计算机计算结果的可适用性及反复修改设计、重复计算的次数都有直接的影响。

SF 6断路器灭弧室的喷口，对开断过程中吹弧气体的流动起着控制作用，它直接影响着开断过程中喷口内SF6气体的介质强度的恢复特性。

从而对灭弧室喷口的设计成为SF6断路器整体设计中的核心内容之一。

断路器喷口结构对开断性能的影响很大，喷口是决定特高压断路器开断性能的最关键部件，也是特高压断路器设计的核心。

为此，世界上各大SF6断路器制造厂家研发出各具特色、具有独立知识产权的喷口结构。

但是，各公司的喷口的设计技术都是核心的机密。

目前为止，研究喷口结构和气流控制的国内外报道极少。

影响灭弧室工作特性的主要元件和特性参数是：分闸速度；行程、超程和开距；压气缸直径与容积；喷嘴尺寸与形状；触头形状与尺寸。

第六章-电接触理论()