触头

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触点相对本体的温升可按下式估算:
式中 Uj接触电压降; I通过触点的电流; λ、ρ触头材料的热导率和电阻率。
一、接触电阻与接触电压降
二、接触电阻与接触电压降 触头接触面温度上升时,由于接触 电阻Rj增大,接触电压降Uj也会增大。 反之亦然。 但实验所得,“Ri - Ui”特性并非全然如 此(图2-28)。 Rj由图可见,当Uj增大时, Rj开始是增大的,但当Uj增大到Us时,触 点温度已高达能令触点金属材料机械性 质发生变化---软化的地步,故Us称为软 化电压。这时,在接触压力作用下,接 触面积增大,使Rj骤减。此后, Rj仍将 随Uj而逐渐增大,并于Uj增至Um时再度 猛降,因为此时接触面积因温度已达熔 点而增大很多。电压降Um称为熔化电压。 软化电压和熔化电压均为触点材料的特 性参数。
二、触头间的电动力
触头间的电动力相当于变截面载流导体受到的电动 力。当导体截面变化时,电力线会弯曲,而电动力dF 是与电力线垂直的,故它恒指向截面变大的一侧(图230)。短路时,巨大的电动力可能将触点斥开。 此电动力有二分量:径向分量dFx和轴向分量dFy。前者 是径向压力,后者是趋于在截面变化处将导体拉断的 电动收缩斥力。
第三节 触头的接触电阻
一试验表明,导体接触处的整个面 积只是个视在面积,真正接触 着的是离散性的若于个被称为a 斑点的小点(图2-25)。这种斑 点的面积仅为视在接触面的很 小一部分。就是a斑点本身也只 有一小部分是纯金属接触区, 其余部分是受污染的准金属接 触区和覆盖着绝缘膜的不导电 接触区因此,实际的金属导体 接触面非常小。
第二节 电弧及其产生过程
一、载流电路的开断过程
1. 动静触头的接触原本是许多个点在接触,而接触压力一般是由弹簧产生的。由于 超程的存在,触头开始分断时,电路并没开断,仅仅是动触头朝着与静触头分离 的方向运动。这时,超程和接触压力都逐渐减小,接触点也减少。及至极限状态、 超程和接触压力都逐渐减小, 超程和接触压力都逐渐减小 接触点也减少。及至极限状态、 即仅剩一个点接触时,接触面积减至最小,电流密度非常巨大, 即仅剩一个点接触时,接触面积减至最小,电流密度非常巨大,故电阻和温升剧 以致触头虽仍闭合,但接触处的金属已处于熔融状态。 增。以致触头虽仍闭合,但接触处的金属已处于熔融状态。 2. 此后,动触头继续运动,终于脱离,但动静触头间并未形成间隙,而由熔融的液 态金属桥所维系着。液态金属的电阻率远大于固体金属的,故金属桥内热量高度 集中,使其温度达到材料的沸点,并随即发生爆炸形式的金属桥断裂过程,触头 间隙也形成了。 3. 金属桥刚断裂时,间隙内充满着空气或其他介质及金属蒸气,它们均具有绝缘性 质。于是,电流被瞬时截断,并产生过电压,将介质和金属蒸气击穿,使电流以 火花放电乃至电弧的形式重新在间隙中流通。
影响熔焊的因素
(4)材料影响 熔焊的是材料品种、比热容、 材料影响 电导率和热导率。粉末冶金材料的抗熔 焊能力一般较强。当动静触头采用不同 材料时,就静熔焊而论,抗熔焊能力仅 相对弱的一方有所提高;就动熔焊而论, 不仅未必能提高抗熔焊能力,有时甚或 会降低
四、触头的冷焊
继电器所用贵金属触头当接触面上的氧化膜(它本来就不易生匙 成)被破坏、因而纯金属接触面扩大时,因金属受压力作用致使 连接处的原子或分子结合在一起的现象称为冷焊 冷焊。它一旦发生 冷焊 就很难处理,因为金属间的内聚力往往非微小的接触压力所能 克服,况且弱电触头又暂密封于外壳内,很难以其他手段使之 分离。目前,为防止发生冷焊,一般是通过实验、在触头及其 镀层材料的选择方面采取适当的措施。
第五节 触头接通过程及其熔焊
触头的接通过程常伴随着机械振动, 触头的接通过程常伴随着机械振动,并因之在 间隙内产生电弧。由于接通时负载电流往往较大, 间隙内产生电弧。由于接通时负载电流往往较大, 有时颇严重, 故接通电弧危害有时颇严重,其中最危险的便是触头的熔焊。
一、接通过程中的机械振动
接通时动触头以一定速度朝静 触头运动,它们接触时就发 生了机械碰撞。结果,动触 头被弹开,然后再朝静触头 运动,多次重复发、碰撞。 由于每碰撞一次都要损失部 分能量,故振动幅度将逐渐 减小(图2-31)。除触头本身 的碰撞外,电磁机构中衔铁 与铁心接触时的撞击以及短 路电流通过触头时生的巨大 的巨大电动斥力,均可能引 起触头振动。
4. 随着动触头不断离开静触头以及各种熄弧因素作用,电弧终将转化为非自持放电 并最终熄灭,使整个触头间隙成为绝缘体,触头分断过程亦告终结至此,触头已 处于断开状态。
一、电弧的形成过程
两个触头行将接触或开始分离时,只要它们之间的电压达12 两个触头行将接触或开始分离时,只要它们之间的电压达 ~20V、电流达 触头间隙内就会产生高温弧光, 、电流达0.25 ~ lA,触头间隙内就会产生高温弧光,这就是 触头间隙内就会产生高温弧光 电弧。 电弧。
它是确定接触电阻的决定性因素。接触面受压后总有弹性及塑性 形变,使接触面积增大。压力还能抑制表面膜层的影响。但从 黄铜质球-平面接触触头通过20A电流时的试验结果来看(图2-27), 接触压力越小,Rj越大,且分散性很大,可是过分增大接触压 力也并不佳。 弱电继电器接触压力甚小,为使接触电阻值稳定,压力不得 小于表2-5中的数值。
三、影响熔焊的因素
(1)电参数 它包括流过触头的电流、电路电压和触 电参数 头的电流产生的热量。触头开始熔焊时的电流称 为最小熔焊电流Imin。,它与触头材料、接触形 式和压力、通电时间等许多因素有关。对静熔焊 对静熔焊 的影响是电流,对动熔焊影响的是电压和电流, 的影响是电流,对动熔焊影响的是电压和电流 电压越高越易燃弧,且电弧能量越大。电路参数 的影响是指电感和电容的影响。接通电感性电路 时,若负载无源,电感有抑制电流增长的作用; 若负载有源,则因起动电流甚大而易发生熔焊。 接通 容性负载时,涌流的出现也易导致触头熔 焊。
坏处: 坏处:因为其温度达成千上万K足以烧伤触头、使之迅速损坏;它 也能使触头熔焊、破坏电器的正常工作,甚或酿成火灾刀人员 伤亡等严重事故; 它还会产生干扰附近的通信设施的高次谐波
益处: 益处:电弧焊、电弧熔炼和弧光灯等是专门利用电弧的设备, 电器本身可借助电弧以防止产生过高的过电压和限制故障电流。
接触电阻与压力的关系
第四节 闭合状态下的触头
触头闭合后,由于通过电流,其温度将升高,并在动静 触头间产生电动斥力。这些现象均将影响触头的工作。 一、触头的发热 触头的发热与一般导体不同,它分本体发热和触点发 热两部分。触点处有接触电阻,产生的热量很大,同 时其表面积很小,热量只能通过热传导传给触头本体。 因此,触点的温度照例要比触头本体的高。
电弧及灭弧装置
指导老师:杨旭丽 制作人:邓如意 2012.04.14
电弧及灭弧装置 目录
第一章 电接触与电弧理论 第二节 电弧及其产生过程 第三节 触头的接触电阻 第四节 闭合状态下的触头 第五节 触头接通过程及其熔焊 第六节 触头分断过程与其电侵蚀 第七节 触头材料
第一节电接触与电弧理论
• 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件、主要是其触头和灭弧 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件、 装置来实现的。触头接通和分断电流的过程伴随着气体放电现象、 装置来实现的 电弧的产生及熄灭。 • 电弧对电器有害 电弧对电器有害。例如,电弧出现会延缓电路的分断过程、烧伤触 头、缩短触头乃至整个电器的寿命,甚至还会引起火灾和人身伤亡 事故。 • 电弧又是电路所储电磁能量泄放的主要途径 电弧又是电路所储电磁能量泄放的主要途径,非此难以降低电路分 断时出现的过电压。触头既是一切有触点电器的执行元件,同时又 是其中最薄弱的环节。其工作优劣不仅直接影响到整个电器的性能, 还将影响到一个系统的工作可靠与否。 • 触头的工作与电弧密切相关,它在工作过程中将被高温电弧所灼伤, 并因之而发生质量转移和电侵蚀。 • 因此,本章将讨论电弧的产生原因、性质、熄灭方法以及电器中常 电弧的产生原因、 电弧的产生原因 性质、 用的灭弧装置,同时还要讨论电接触现象的本质、触头在各种工作 用的灭弧装置 状态下的行为、以及延长触头寿命和改善触头工作性能的技术措施。
接触电阻
(3)表面状况 表面状况 接触面越粗糙,越易污染和氧化,Rj也 越大。其后果不仅是发热损耗增大,还会妨碍电 路正常接通,特别是当电压和电流均甚小时。 (4)材料性能 材料性能 影响Rj值的材料性能主要是电阻率和屈 服点。屈服点越小,即材料越软,越易发生塑性 形变,Rj值也越小。
二、接触压力
影Βιβλιοθήκη Baidu熔焊的因素
• (2)机械参数 主要是接触压力,其增大可 机械参数 降低接触电阻,提高抗熔焊能力。触头闭 合速度也对熔焊有影响,速度大,易发生 振动,因而也易发生熔焊
影响熔焊的因素
(3)表面状况 接触面越粗糙,接触电阻 表面状况 就越大,也越易发生熔焊。但接触 面的氧化膜虽对导电不利,但其分 解温度高,对提高抗熔焊能力却是 有利的。
连接触头的基本要求
是在其所在装置的使用期限内,应能完整 无损地长期通过正常工作电流 正常工作电流和短时通过 正常工作电流 规定的故障电流 故障电流。为此,它的电阻应当不 故障电流 大而且稳定。这就要求它能耐受周围介质 形变和 的作用,又能耐受温度变化引起的形变 形变 通过短路电流时所产生的电动力。
二、换接触头
(二)换接触头 换接触头 换接触头是电器中用以 接通、分断、转换电路的 执行部件,并且总是以动 触头和静触头的形式成对 地出现。它具有多种形式, 诸如楔形触头、刷形触头、 指形触头、桥式触头和瓣 式触头等。
换接触头的基本要求
是电阻小而稳定,并且耐电弧、 抗熔焊和电侵蚀。有触点电器 的故障很大一部分是触头工作 不良所致,且后果严重。
图3-1

实际接触面缩小到局限于少 量的斑点,引起束流现象 束流现象
一、影响接触电阻的因素
主要是: 主要是
(1)接触形式
表面上看似乎面接 触的接触电阻最小,但也不尽 然。若接触压力不大,面接触 时a斑点多,每个斑点上的压力 反而很小,以致接触电阻增大 很多。因此,继电器和小容量 电器的触头普遍采用点-点及点面接触形式,大中容量电器触 头才采用线和面接触形式。表24中关于铜触头的实验数据便是 实证
三、换接触头的工作状态和基本参数
四个基本参数:开距、超程、初压力和终压力: 开距、超程、初压力和终压力 开距 • 开距 开距是触头处于断开状态时其动静触头间的最短距离,其值是 由它能否耐受电路中可能出现的过电压以及能否保证顺利熄灭 电弧来决定的。 • 超程是触头运动到闭合位置后、将静触头移开时动触头还能移 超程 动的距离,其值取决于触头在期限内遭受的电侵蚀。 • 初压力是触头刚闭合时作用于它的正压力。 初压力 • 终压力 终压力是触头闭合终止位置的压力,其值由许多因素,诸如温 升、熔焊等所决定。
二、触头的熔焊
动静触头因被加热而熔化、以致焊在一起无法正常分开的现象 称为触头的熔焊。 它有静熔焊与之分。
静熔焊: 静熔焊:
是连接触头或闭合状态下的转换触头于通过大电流时、 因热效应和正压力的作用使a斑点及其邻域内的金属熔化并 焊为一体的现象,其发生过程一般无电弧产生;
动熔焊: 动熔焊:
是转换触头在接通过程中因电弧的高温作用使接触区局 部熔化发生的熔焊现象。若触头接通过程伴随有机械振动, 由于电弧和金属桥的出现,发生动熔焊的可能性更大。闭合 状态的转换触头为短路电流产生的巨大电动力斥开时,同样 有可能发生动熔焊。
第一节 电接触与触头
• 任何电工装置皆由彼此间以任意方式联系着的单 元构成, 元构成,其中赖以保证电流流通的导体间的联系 称为电接触 • 通过互相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、 (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。 导体。
一、触头的分类
(一)连接触头 一 连接触头 连接触头是以机械方式 一焊接 铆接 栓接 焊接、铆接 栓接来连 焊接 铆接和栓接 接电路的不同环节,使电 流得以自一环节流向另一 环节。这种触头在工作过 程中无相对运动,永远闭 无相对运动, 无相对运动 合。连接触头除栓接式为 可卸式外,其余为不可卸 式。
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