电接触理论优秀课件
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防触电安全教育PPT课件
人触电后一定会死亡吗？ 安全电压值是多少？
电流对人体的危险性跟电流的大小、电 流持续时间的长短、电流流经途径、人 体电阻的影响等因素有关。 安全电压值是36V。
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人体对电流的反映
100-200微安 对人体无害反而能治病 8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节). 20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难 50~80mA 呼吸困难,心房开始震颤 90~100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动.
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针对不同情况的救治
（1）触电者神智尚清醒，但感觉头晕、 心悸、出冷汗、恶心、呕吐等，应让其 静卧休息，减轻心脏负担。
（2）触电者神智有时清醒，有时昏迷。 应静卧休息，并请医生救治。
（3）触电者无知觉，有呼吸、心跳。在 请医生的同时，应施行人工呼吸。
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（4）触电者呼吸停止，但心跳尚存，应 施行人工呼吸
说明： 电死人的关键是电流的大小。
脱毛衣时发出的火花电压达几万伏，但202没1 有形成持续电流，所以不会电死1人4
抢答
触电的几种 方式？
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触电的几种方式?
①单相触电：单个相线之间的触电。
②两相触电：两个相线之间的触电。
③接触触电：触摸而导致的触电。
④跨步触电：在高压线接触的地面附近，产
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总结评价
1、触电的原因
安
2、安全电压值
全 用
3、触电的方式
电
常
4、触电的急救原则
识
5、触电的急救方法
6、安全用电的原则
7、安全用电的方法
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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
电器学原理06电接触理论03
__
v2
v20 0 2
v20 2
__
xm v2 tm
tm
xm
__
v2
xm v20 2
2xm
v1
2xm 1 K v1
HOME
9
§6.6 触头闭合过程的振动分析
反跳达到最大距离 xm：
xm
l02
1 K m1v12
C
l0
触头第一次碰撞后反跳 t 时间后，动触头弹簧将被压缩的总距离为:
x l0 x x' l0 x v1t
弹簧所具有的弹性势能为:
1
Wx 2 C
x2
1 2
Cl0
x
v1t 2
C — 弹簧刚度。
HOME
7
§6.6 触头闭合过程的振动分析
动触头在反跳过程中，实际的能量交换(弹簧储能变化)为：
v1
v1
2xm 1 K
xm 1
2 1 K
l02
1 K m1v12
C
l0
xm
l02
1 K m1v12
C
l0
1 2
1 K
HOME
10
§6.6 触头闭合过程的振动分析
考虑到动触头的预压力: F0 Cl0
xm
F02 C1 K m1v12 F0
HOME
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设其塑性变形所消耗的能量为 WA，则触头碰撞前后的能量平衡方程式：
W1 W2 WA
1 2
m1v120
1 2
m1v220
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。
电器学演示稿2 电接触
接触点。 2) 线接触：实际的接触面是分布在狭长区域内的若干 个接触点。 3) 面接触：实际的接触面是分布在平面上的若干个接 触点。 对RS来说，接触形式的影响主要表现在接触点数目n上， RS=ρ /2apn 。面接触 n 多 RS 小；点接触 n 少 RS 大；线接触 介乎两者之间。 对 Rb 来说，接触形式的影响主要表现在每个接触点所 承受的压力上，F1=F/n。面接触n多F1小，清膜能力小， Rb大；点接触n少F1大，清膜能力大，Rb小；线接触介乎 两者之间。
为了对触头间的电动斥力作定量分析，现仍采用一个 接触点的电接触收缩区电流—电位场物理模型。为了使 分析简化，假定接触面上的导电斑点是一个超导小球(等 位体)，这样，等位面变成圆球面，电流线变成辐射线。
令斑点超导小球的半径为b，圆柱形接触导体的半径为 B。可导出整个收缩区导体所受轴向总电动斥力为 2 Fd=μ0/4π·I ln(B/b) 2 =μ0/8π·I ln(AB/Ab) (6-66) 式中 I —电流通过触头的电流； AB —触头最大导电截面积； Ab —触头最小导电截面积，Ab=F/σ。 上式表明，触头间的电动斥力只与电流通过触头的最 大导电截面和最小导电截面有关，而与电流在收缩区内 的过渡情况无关。 在大功率电器中，为了减小触头间的电动斥力，常采 用多触头并联结构。设并联触头数为n，总电流为I，流
3 材料性质 包括电阻率ρ ( 影响 RS) ，机械强度σ 和硬度 ( 影响变 形) ，化学性能(易形成什么膜，膜的性质) 。 4 接触面加工情况 对大电流触头，采用线接触或面接触时，一般粗糙度 Ra1.6已足够，有的压花纹，提高平整度。 对小电流触头，为使 Rj 小而稳定，不易受污染，粗糙 度达Ra0.1以下，有的采用抛光工艺。
§6-6触头闭合过程的振动分析 一、触头振动的物理过程 触头在闭合过程中产生的弹跳现象，称为触头的机械
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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41
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。
(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。
第4章_电器的电接触理论
2 Rs
2ai
i 1
n
( 4 12 )
若取
2ai 2nap
i 1
n
2 Rs
2nap
(4 13)
4.3.2 表面膜电阻Rb
不同的金属材料在不同的环境下会生出各种不同的表面膜，
从膜的性质来看，表面膜主要有导电膜和绝缘膜。
导电膜的面电阻率很小，厚度极薄。这类膜由“吸附” 效应产生，故也叫吸附膜，它的膜薄由电子“隧道效应” 导电. 绝缘膜电阻率非常大，厚度较大，有氧化物、硫化物、 聚合物膜、玻璃状绝缘膜等
和膜的破坏难易程度！
膜的导电性问题：
1、 理论分析：
电子具有粒子和波动两重性质，即所谓的“波”、“粒” 二相性。由经典理论知：一层绝缘膜，不论厚度如何，电 子都不能穿过它而导电。
量子力学理论：由电子的“波”的性质，电子能透过薄膜 而导电，这个效应叫“隧道效应”。
2、 “隧道效应”的计算：
U s J ① 隧道电阻率ρs（或称膜的面电阻率）：
（4）有机膜—— 漆、蒸汽，也可能来自电器本身。
金属表面膜的形成
金属表面膜的生长与材料种类、环境介质的情况，以及其它
许多复杂的情况有关。以铜和银为例说明金属表面膜的形成： 以银为例分析：
① 空气：银不易氧化；
② 臭氧：Ag2O，易清除，200℃即分解；
③ 含H2S的空气：在银表面水膜中易生成Ag2S绝缘暗
2、表面膜的存在
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 b
接触电阻的组成
接触电阻一般应包含以下几个部分：
一个接触元件的收缩电阻Rs1； 接触面间的膜电阻Rb。 另一个接触元件的收缩电阻Rs2；
电接触理论课件
学习交流PPT
3
§5.4 φ-θ理论
学习交流PPT
4
§5.4 φ-θ理论
取离开斑点a任意远处，且无限靠近的两等温面所形成的半椭圆球壳， 壳内表面的电位为φ，温度为θ；壳外表面的电们为φ+dφ 温度为θ+dθ。
(1) 单位时间内，半椭球壳本身的发热量为
Q d 2
dR
式中： dφ —半椭球壳的电压降； dR —半椭球壳的电阻。
Tm
2
1 L
Uj
2
1 2.4108 Uj
320U0 j
（三）收缩区的温度分布
收缩区内:
m___d_____m122
斑点至收缩区外: m____
____
d m 0
0
1U 8
2 j
学习交流PPT
9
§5.4 φ-θ理论
得
m
2
m 0
1U 2
j
2
忽略θ0:
m
m
1U 2
j
电接触元件一边的收缩电阻:
度高于附近导体的温度。 在导电斑点内，电流线发生收缩，从而使得该处的电流密度增大。 导电斑点处的电流线越收缩，其电流密度越大，功率损耗也越大。 接触内表面中空气隙很小，很难与外界形成对流散热，且空气的导
热率很小，辐射散热以因接触处在正常工作时温度不是很高，可以忽略。 故电流收缩区所产生的大量热量只能通过两接触元件导体身本身传导， 最后散失到周围的介质中去。
(2) 在半椭球壳内表面边界上，单位时间内传入壳内的热量为：
Q1
Aθ
d
dn
λ —材料的热导率； Aθ —半椭球壳内表面的面积；
d —半椭球壳内表面沿法线方向的温度梯度。
《第六章电接触》PPT课件
6
6
§6-１ 电接触的分类和要求
一、电接触及其可能出现的问题：
1、任一导电系统都有电流流过导体，或是由一个导体通过导体与导体 间的接触处传到另一个导体。
2、可能出现的问题： （1）两导体接触后，接触处会出现局部高温，严重时可达接触导体
材料的熔点； （2）触头在通断过程中，触头间会产生电弧，其高使触头表面熔化
三、如何减小Rj： 1、收缩电阻Rs ： 1） 分析某孤立的圆形、 半径为α的导电斑点（尺寸只 有零点几毫米，甚至几微米的 数量级）； 2） 对a建立收缩物理模 型，理论上定量分析。见图 6-5。
3
3
第六章 电接触
教学基本内容： 1、电接触概述； 2、电接触内表面的物理图景； 3、接触电阻的理论和计算； 4、接触导体稳定温升的分布与接触点最高温升的计算； 5、触头闭合过程的振动分析； 6、触头间电斥力、熔焊与焊接力； 7、触头熔焊与焊接力； 8、触头质量的转移与磨损； 9、触头材料。
4
4
第六章 电接触 教学重点与难点：
RsRb （ Rs1+Rs2）
式中 Rb：表面间膜电阻； Rs：收缩电阻。因电流线收缩 （图6-4），使流过导电斑点附近的电流路径增长，有效导电 面 积减小，故电阻值相应增大而形成。
特别地：1、材料相同时，Rj Rb 2R；s 2、在真空中， R b ≈ 0，故 Rj 2 Rs 。
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§6-2 接触电阻的理论和计算
9
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§6-１ 电接触的分类和要求
③ 触头有关参数和指标： a 工作参数(使用条件参数)：UN、IN、工作制、操作频率、通电持
续率(即TD％)； b 触头极数：直流有单极与双极；交流有3、4、5极等； c 断口数：单断口和双断口；
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§6-１ 电接触的分类和要求
一、电接触及其可能出现的问题：
1、任一导电系统都有电流流过导体，或是由一个导体通过导体与导体 间的接触处传到另一个导体。
2、可能出现的问题： （1）两导体接触后，接触处会出现局部高温，严重时可达接触导体
材料的熔点； （2）触头在通断过程中，触头间会产生电弧，其高使触头表面熔化
三、如何减小Rj： 1、收缩电阻Rs ： 1） 分析某孤立的圆形、 半径为α的导电斑点（尺寸只 有零点几毫米，甚至几微米的 数量级）； 2） 对a建立收缩物理模 型，理论上定量分析。见图 6-5。
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第六章 电接触
教学基本内容： 1、电接触概述； 2、电接触内表面的物理图景； 3、接触电阻的理论和计算； 4、接触导体稳定温升的分布与接触点最高温升的计算； 5、触头闭合过程的振动分析； 6、触头间电斥力、熔焊与焊接力； 7、触头熔焊与焊接力； 8、触头质量的转移与磨损； 9、触头材料。
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第六章 电接触 教学重点与难点：
RsRb （ Rs1+Rs2）
式中 Rb：表面间膜电阻； Rs：收缩电阻。因电流线收缩 （图6-4），使流过导电斑点附近的电流路径增长，有效导电 面 积减小，故电阻值相应增大而形成。
特别地：1、材料相同时，Rj Rb 2R；s 2、在真空中， R b ≈ 0，故 Rj 2 Rs 。
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§6-2 接触电阻的理论和计算
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§6-１ 电接触的分类和要求
③ 触头有关参数和指标： a 工作参数(使用条件参数)：UN、IN、工作制、操作频率、通电持
续率(即TD％)； b 触头极数：直流有单极与双极；交流有3、4、5极等； c 断口数：单断口和双断口；
06电接触理论01
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§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：
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§5.3 接触电阻的理论和计算 3
物理模型： 物理模型： （1）接触内表面中，导电斑点的几何形状为圆形，半径为a，且a为常 接触内表面中，导电斑点的几何形状为圆形，半径为 ， 为常 数； （2）导电斑点之间有足够大的分散距离，以至于斑点与斑点之间电 导电斑点之间有足够大的分散距离，以至于斑点与斑点之间电 流—电位场互不干扰； 电位场互不干扰； （3）两接触元件中，收缩区内的电流—电位场是全对称； 两接触元件中，收缩区内的电流—电位场是全对称； （4）两接触元件材料的电阻率处处相等； 两接触元件材料的电阻率处处相等； （5）除导电斑点外，其余的接触表面均不导电； 除导电斑点外，其余的接触表面均不导电； （6）斑点圆形平面上电位处处相等； 斑点圆形平面上电位处处相等； （7）取斑点圆形平面上的电位为零。 取斑点圆形平面上的电位为零。
2
§5.1 概述 1
对电接触的要求： 对电接触的要求： 要求 (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 电接触在长期通过额定电流时， 的数值； 的数值； (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 电接触在短时通过短路电流或脉冲电流时， 熔焊或松弛； 熔焊或松弛； (3) 可分、合接触在闭合过程中，接触处不应发生不能断开的 可分、合接触在闭合过程中， 熔焊，且触头表面不应有严重损伤或变形。 熔焊，且触头表面不应有严重损伤或变形。 电接触理论的主要研究： 电接触理论的主要研究： 接触电阻、温升、熔焊和磨损等现象的机理及其相关计算问题。 及其相关计算问题 接触电阻、温升、熔焊和磨损等现象的机理及其相关计算问题。
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
《电接触与触头》PPT课件
第三章 电接触与触头
教学重点：电接触
概述 接触电阻及其影响因素 电接触在长期工作中的问题 触头结构与触头材料
整理ppt
1
3.1概述
▪ 什么是电接触、触头、(接触器) ；
▪ 电接触分类: ▪ 1.固定接触—电阻、温升、熔焊 ▪ 2.滑动及滚动接触—电阻、温升、熔焊、
润滑、磨损
▪ 3.可分接触—电弧、（电弧放电）温升、 熔焊、磨损 。
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温升与熔焊
整理ppt
17
温升与熔焊
▪ 焦耳热 短路热效应 软化点 熔点 材料转移现象
▪ 熔化电流—接触点处刚开始发生熔 化。。。（1S）
▪ 接触熔化温度
整理ppt
18
3.3.3触头带电关合与开断
▪ A触头的名词术语 ▪ B触头压力与触头弹簧 ▪ C电弧烧蚀及其改善措施
整理ppt
19
3.3.3.1触头的名词术语
整理ppt
29
触头接构整理ppt
30
3.4.2触头材料
▪ 高导电. 高强度 抗腐蚀性 ▪ 3.4.2.1常用纯金属触头材料的主要特性 ▪ 铜 银 钨(W)和钼(Mo) 金Au、铂Pt、钯Pd
铬（Cr） ▪ 3.4.2.2二元或多元复合材料 ▪ 高气压电弧中的触头材料 ▪ 真空开关中的触头材料
整理ppt
整理ppt
2
固定接触
▪ 电阻、温升、熔焊
整理ppt
3
滑
动
及 滚
可分接触
动
接
触
整理ppt
4
3．2接触电阻及其影响因素
▪ 3．2．1接触电阻
▪ 3．2．2接触电阻的影响因素及工程算法
▪ 3.2.2.1材料性质
教学重点：电接触
概述 接触电阻及其影响因素 电接触在长期工作中的问题 触头结构与触头材料
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1
3.1概述
▪ 什么是电接触、触头、(接触器) ；
▪ 电接触分类: ▪ 1.固定接触—电阻、温升、熔焊 ▪ 2.滑动及滚动接触—电阻、温升、熔焊、
润滑、磨损
▪ 3.可分接触—电弧、（电弧放电）温升、 熔焊、磨损 。
16
温升与熔焊
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17
温升与熔焊
▪ 焦耳热 短路热效应 软化点 熔点 材料转移现象
▪ 熔化电流—接触点处刚开始发生熔 化。。。（1S）
▪ 接触熔化温度
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3.3.3触头带电关合与开断
▪ A触头的名词术语 ▪ B触头压力与触头弹簧 ▪ C电弧烧蚀及其改善措施
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3.3.3.1触头的名词术语
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触头接构整理ppt
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3.4.2触头材料
▪ 高导电. 高强度 抗腐蚀性 ▪ 3.4.2.1常用纯金属触头材料的主要特性 ▪ 铜 银 钨(W)和钼(Mo) 金Au、铂Pt、钯Pd
铬（Cr） ▪ 3.4.2.2二元或多元复合材料 ▪ 高气压电弧中的触头材料 ▪ 真空开关中的触头材料
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2
固定接触
▪ 电阻、温升、熔焊
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3
滑
动
及 滚
可分接触
动
接
触
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4
3．2接触电阻及其影响因素
▪ 3．2．1接触电阻
▪ 3．2．2接触电阻的影响因素及工程算法
▪ 3.2.2.1材料性质
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可分、合接触的工作条件最苛刻，对其要求也最高
闭合状态：局部发热 分断、关合：产生电弧、触头烧蚀、触头材料损失、熔焊
2020/11/22
第六章 电接触理论
6
§6-1 概述
对电接触的要求
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
短时通过短路电流或脉冲电流时，不发生熔焊或松弛
2020/11/22
第六章 电接触理论
8
§6-2 电接触内表面的物理图景
电接触
宏观 平坦光滑
微观 凸凹不平
电接触的表面状况与材料、加工方法、工艺有关
2020/11/22
第六章 电接触理论
9
§6-2 电接触内表面的物理图景
电接触的物理过程
视在接触面积（大）
实际接触面积（很小） 接触点压强（很大）
2020/11/22
第六章 电接触理论
11
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
电接触处存在的附加电阻 产生接触电阻的原因
视在接触面
导电斑点
电流线收缩
导电膜
电流路径 导电截面 收缩电阻
2020/11/22
膜电阻
接触电阻
第六章 电接触理论
12
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
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
2020/11/22
第六章 电接触理论
7
第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
的因素，电器设计中接触点最高温升的计算，如何降低触 头闭合过程中的振动。
2020/11/22
第六章 电接触理论
2
第六章 电接触理论
本章教学重点与难点：
接触电阻的理论和计算；接触点最高温升的计算；斑点
的温度θm和接触电阻Rj的大小。
本章教学基本内容：
概述 电接触内表面的物理图景 接触电阻的理论和计算
平衡
实际接触面积 接触点压强
视在接触面积
>>
实际接触面积
>>
导电斑点面积
导电斑点
氧化膜破裂
2020/11/22
第六章 电接触理论
10
第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
接触电阻一般包含三个部分
收缩电阻
导电斑点之间没有影响
对孤立导电斑点，总收缩电阻理论公式为
接触元件材料的电阻率
导电斑点的半径
收缩电阻的物理意义：收缩电阻的本质就是金属电阻，其大小 与接触元件材料的电阻率成正比，与导电斑点的直径成反比
n个并联导电斑点的收缩电阻
2020/11/22
n个导电斑点半径的平均值
铜
在空气中会由吸附膜发展为氧化暗膜
2020/11/22
第六章 电接触理论
16
§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
实质
由电流线收缩而形成的附加电阻称为收缩电阻 若实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时有 另一附加电阻，称膜电阻
接触电阻一般包含三个部分
一个接触元件 的收缩电阻
接触面间的 膜电阻
另一个接触元件 的收缩电阻
2020/11/22
第六章 电接触理论
13
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
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
2020/11/22
第六章 电接触理论
3
第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
第六章 电接触理论
14
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
接触电阻一般包含三个部分 表面膜
清洁的金属表面吸附一层气体，其中的氧气或其他活泼气体常 与反应生成表面膜 表面膜的类型
绝缘膜：厚10-8 ~ 10-9 m，如金属表面氧化膜，颜色灰暗，又称为 暗膜 导电膜：厚度极薄、厚度为10-10 m，电子可借“隧道效应”透过 薄膜而导电，又称为吸附膜
2020/11/22
第六章 电接触理论
4
§6-1 概述
电接触（Electrical Contact）
电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称 为电接触
电接触的类型
固定接触
滚动和滑动接触
可分、合接触
2020/11/22
第六章 电接触理论
5
§6-1 概述
电接触的类型
固定接触 滚动和滑动接触 可分、合接触
电的方法：击穿、熔解
机械的方法：挤压、滚滑、碰撞
2020/11/22
第六章 电接触理论
17
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
单个导电斑点的接触电阻
n个并联导电斑点的接触电阻
n和ap与接触力F有关
经验公式
点接触 与接触形式有关 线接触
面接触
与材料的电阻率和硬度有关
电接触理论优秀课件
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
面电阻率：Ω·m2
2020/11/22
第六章 电接触理论
15
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
接触电阻一般包含三个部分 表面膜
金
表ห้องสมุดไป่ตู้无暗膜，只有吸附膜。这种膜极易隧道导电，在电子设备中 大量使用
银
不易氧化，但大气中有臭氧存在时，氧化成Ag2O（易于清除，且 在200˚С时即分解），大量用于触头材料
闭合状态：局部发热 分断、关合：产生电弧、触头烧蚀、触头材料损失、熔焊
2020/11/22
第六章 电接触理论
6
§6-1 概述
对电接触的要求
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
短时通过短路电流或脉冲电流时，不发生熔焊或松弛
2020/11/22
第六章 电接触理论
8
§6-2 电接触内表面的物理图景
电接触
宏观 平坦光滑
微观 凸凹不平
电接触的表面状况与材料、加工方法、工艺有关
2020/11/22
第六章 电接触理论
9
§6-2 电接触内表面的物理图景
电接触的物理过程
视在接触面积（大）
实际接触面积（很小） 接触点压强（很大）
2020/11/22
第六章 电接触理论
11
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
电接触处存在的附加电阻 产生接触电阻的原因
视在接触面
导电斑点
电流线收缩
导电膜
电流路径 导电截面 收缩电阻
2020/11/22
膜电阻
接触电阻
第六章 电接触理论
12
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
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
2020/11/22
第六章 电接触理论
7
第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
的因素，电器设计中接触点最高温升的计算，如何降低触 头闭合过程中的振动。
2020/11/22
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2
第六章 电接触理论
本章教学重点与难点：
接触电阻的理论和计算；接触点最高温升的计算；斑点
的温度θm和接触电阻Rj的大小。
本章教学基本内容：
概述 电接触内表面的物理图景 接触电阻的理论和计算
平衡
实际接触面积 接触点压强
视在接触面积
>>
实际接触面积
>>
导电斑点面积
导电斑点
氧化膜破裂
2020/11/22
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第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
接触电阻一般包含三个部分
收缩电阻
导电斑点之间没有影响
对孤立导电斑点，总收缩电阻理论公式为
接触元件材料的电阻率
导电斑点的半径
收缩电阻的物理意义：收缩电阻的本质就是金属电阻，其大小 与接触元件材料的电阻率成正比，与导电斑点的直径成反比
n个并联导电斑点的收缩电阻
2020/11/22
n个导电斑点半径的平均值
铜
在空气中会由吸附膜发展为氧化暗膜
2020/11/22
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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
实质
由电流线收缩而形成的附加电阻称为收缩电阻 若实际接触面之间的薄膜能导电，则当电流通过薄膜时有 另一附加电阻，称膜电阻
接触电阻一般包含三个部分
一个接触元件 的收缩电阻
接触面间的 膜电阻
另一个接触元件 的收缩电阻
2020/11/22
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13
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
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
2020/11/22
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3
第六章 电接触理论
§6-1 概述 §6-2 电接触内表面的物理图景 §6-3 接触电阻的理论和计算 §6-4 ψ-θ理论和接触电压 §6-5 触头闭合过程的振动分析 §6-6 触头间的电动斥力 §6-7 触头熔焊与焊接力 §6-8 触头的质量转移和磨损
第六章 电接触理论
14
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
接触电阻一般包含三个部分 表面膜
清洁的金属表面吸附一层气体，其中的氧气或其他活泼气体常 与反应生成表面膜 表面膜的类型
绝缘膜：厚10-8 ~ 10-9 m，如金属表面氧化膜，颜色灰暗，又称为 暗膜 导电膜：厚度极薄、厚度为10-10 m，电子可借“隧道效应”透过 薄膜而导电，又称为吸附膜
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4
§6-1 概述
电接触（Electrical Contact）
电流从一个导体传向另一个导体，导体间的接触处称 为电接触
电接触的类型
固定接触
滚动和滑动接触
可分、合接触
2020/11/22
第六章 电接触理论
5
§6-1 概述
电接触的类型
固定接触 滚动和滑动接触 可分、合接触
电的方法：击穿、熔解
机械的方法：挤压、滚滑、碰撞
2020/11/22
第六章 电接触理论
17
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
单个导电斑点的接触电阻
n个并联导电斑点的接触电阻
n和ap与接触力F有关
经验公式
点接触 与接触形式有关 线接触
面接触
与材料的电阻率和硬度有关
电接触理论优秀课件
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
面电阻率：Ω·m2
2020/11/22
第六章 电接触理论
15
§6-3 接触电阻的理论和计算
接触电阻（Rj）
接触电阻一般包含三个部分 表面膜
金
表ห้องสมุดไป่ตู้无暗膜，只有吸附膜。这种膜极易隧道导电，在电子设备中 大量使用
银
不易氧化，但大气中有臭氧存在时，氧化成Ag2O（易于清除，且 在200˚С时即分解），大量用于触头材料