电接触.ppt
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电器学,湖南大学电气与信息工程学院电气工程系,2,电接触:
导体与导体之间相互接触(传递电流或电信号)。
内容提要电接触与触头接触电阻及其影响因素各种工作状态下的触头触头材料,第五讲电接触理论,教学目的与要求:
1、掌握电接触、触头的定义和分类,掌握换接触头的四种工作状态及基本参数;2、掌握接触电阻的组成、影响因素和工程计算公式;3、掌握接触点最高温升的计算,了解Rj-Uj特性,掌握触头闭合过程的振动;4、掌握触头间的电动斥力、熔焊与电侵蚀,了解触头材料。
3,1、电接触与触头;2、触头的接触电阻;3、闭合状态下的触头;4、触头接通过程及其熔焊;5、触头分断过程与其电侵蚀;6、栓接连接触头与接触导电膏;7、触头材料。
4,教学内容:
教学重点与难点:
1、电接触和触头;2、接触点最高温升的计算;3、接触电阻。
通过本章的学习,学生应掌握触头的接触电阻,接触点最高温升的计算,了解如何降低触头闭合过程中的振动。
5,6,本章基本内容,1、电接触的定义和分类;2、接触电阻的组成、影响因素、减小措施和计算;3、触点最高温升的计算;4、触头间电动斥力、熔焊和电侵蚀;5、触头材料;6、欧洲两指令及对策。
7,一、电接触及其可能出现的问题1、任何电工装置都由彼此间以任意方式联系着的单元构成,其中赖以保证电流流通的导体间的联系称为电接触,它是一种物理现象。
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、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。
5-电接触与触头,8,2、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和气化,使触头材料损失,或导致触头的熔焊。
3、主要分析对象:
接触电阻、温升、熔焊和磨损等。
5-电接触与触头,5-电接触与触头,二、触头及其分类结构:
两个或以上的导体基本要求:
P35电阻不大且稳定分类连接触头(图21):
机械方式连接机械性能;总电阻小;温升;电动力换接触头(图22)通常意义上的触头,用以接通、分断及转换电路的执行部件,以动触头和静触头的形式成对出现,三、触头的四种工作情况及要求分断状态过电压防电击穿断口间隔和爬电距离足够闭合状态1)一定过载能力,控制温升;2)抗电磁斥力和熔焊;3)接触电阻的长期稳定理论计算如何尽量小,闭合过程情况:
mv2/2;弹跳过程预击穿引起的短弧1)弹跳持续时间要短;2)抗电弧熔焊性好;分断过程考虑电弧的破坏影响:
触头、绝缘等要求:
介质恢复强度高,燃弧时间短,过电压低,抗电弧焊性好。
触头的工作要求(开或断)电动斥力熔焊材料要求温升结构可靠熄灭电弧多方面,可围绕电击穿、热击穿阶段来分析,四、触头基本参数开距、超程、初压力、终压力这四个参数是决定触头在运行中行为的主要参数。
开距:
触头完全断开时,动静触头间的最短距离;超程:
当动静触头完全闭合后,移开静触头后,动触头还能移动的距离。
初压力:
动静触头刚刚接触时,每个触头上承受的压力。
终压力:
动静触头完全闭合后,每个触头上承受的压力。
接触压力力的全动态过程仿真或试验,Skip,14,五、电接触的分类(略)1、电接触是导体与导体的接触处;也称电接触是2个或n个导体通过机械方式连接,使电流得以通过的状态。
2、电接触的分类1:
按结构形式不同,分三种。
(1)固定电接触:
用螺钉、铆钉等将母线与母线固定连接在一起,是既无相对移动也无相对分合的电接触方式。
(2)滑动和滚动电接触:
触头能作相对滑动和滚动,但不相互分离,它们的相对运动方向与接触表面平行。
15,(3)可分、合电接触:
定义:
可分合电接触又叫触头或触点,是指可随时分开和闭合的电接触,常由动、静触头组成。
为防止电弧将主触头烧损,有时是将主、副和弧触头并联在一起使用。
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)。
16,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;,5-电接触概述,17,d、结构参数:
开距:
触头完全断开时,动静触头间的最短距离;超程:
当动静触头完全闭合后,移开动(或静)触头后,静(或动)触头将要移动的距离。
初压力:
动静触头刚刚接触时,每个触头上承受的压力。
终压力:
动静触头完全闭合后,每个触头上承受的压力。
18,e、特性指标:
包括“容许温升;电动稳定性和动稳定电流和电寿命(在规定的电路参数下,能正常通断规定的负载电流的操作次数)”等。
3、电接触的分类2:
按接触面积大小不同,分点、线、面接触三种。
19,六、对电接触的主要要求电接触的工作面临:
(1)长期工作电流作用;
(2)开断与关合过程中的电弧作用。
电接触的可靠性对电器的电接触,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。
20,七、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。
21,八、各类接触器实物图,5-电接触概述,22,5-电接触概述,23,5-电接触概述,24,5-电接触概述,25,5-电接触概述,两个触头表面情况加工的凸凹不平工业金属表面的凸凹不平(110um)氧化污染接触处有金属、氧化污染后的金属及各种绝缘膜图225触头温升恶性循环:
温升导致接触电阻增加,接触电阻的增加又导致温升增加,5-2触头的接触电阻,27,5-2触头的接触电阻,一、接触电阻是产生局部高温的原因。
电流通过两导体点接触的主要现象是接触处出现局部高温。
产生此现象的原因是电接触处存在一附加电阻,称之为接触电阻。
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。
28,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。
5-2触头的接触电阻,束流现象实际接触面缩小到局限于少量的a斑点所造成的电流收缩现象反向电动斥力Pinch效应造成的附加斥力,30,二、接触电阻的组成:
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,;2、在真空中,0,故。
5-2触头的接触电阻,三、触头的接触电阻的计算和影响因素,表面膜尘埃膜、化学吸附膜、无机膜、有机膜接触电阻式中Fj;接触压力;kc值:
查表2-3;m值:
与接触形式有关。
三、接触电阻的影响因素,影响接触电阻的因素接触压力图227表2-5触头温升材料和接触面积材料、表面加工情况、接触点个数和接触面积(半径)、氧化和污染情况等归结为参数Ke接触形式:
点接触、线接触和面接触(图226)表2-4,Skip,33,四、如何减小Rj:
1、收缩电阻Rs:
1)分析某孤立的圆形、半径为的导电斑点(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。
5-2触头的接触电阻,34,图中细底线表示接触内表面,其中间的一小段粗线代表斑点,共焦点的椭圆壳和半圆弧线是等位面,指向的是电流线。
假设:
除导电外,其它接触面不导电。
设的电位为零,两接触元件收缩区的无限远处电位为(+/-)0.5Uj(Uj用表测得的接触元件两端电压降),则沿电流线方向的等位面将为一系列共焦点的椭圆壳,见图6-5。
5-2触头的接触电阻(略),35,3)孤立斑点a与总收缩电阻Rs:
式中a:
导电斑点a的半径;b:
导电斑点a的直径;:
接触元件材料电阻率。
4)n个并联斑点的总收缩电阻:
式中ap:
n个斑点半径的平均值。
实践上,求n、ap困难。
5-2触头的接触电阻,36,2、膜电阻Rb分析:
1)吸附现象:
产生表面膜;2)表面膜有导电膜和绝缘膜。
导电膜也叫吸附膜,它的膜薄,由电子“隧道效应”导电;绝缘膜较厚,有氧化物、硫化物、聚合物膜、玻璃状绝缘膜等。
5-2触头的接触电阻,37,3)金属表面膜的形成:
以铜和银为例。
a、以银为例分析:
空气:
银不易氧化;臭氧:
Ag2O,易清除,200即分解;含H2S的空气:
在水膜中生成Ag2S绝缘暗膜,干燥时不易侵蚀银。
Ag2S是半导体,近似于绝缘件。
5-2触头的接触电阻,38,b、以铜为例:
空气中,金属材料表面由吸附膜发展成肉眼可见的氧化暗膜,生长规律理论上由氧化速率的抛物线定律决定,但实际的生长规律复杂。
5-2触头的接触电阻,39,五、膜的导电性问题:
1、理论分析:
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。
而量子力学理论:
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:
隧道电阻率(或称膜的面电阻率):
式中U:
接触面间的电阻率;J:
电子透过位垒形成的电流密度。
5-2触头的接触电阻,40,由求膜厚:
见下页图6-7。
5-2触头的接触电阻(略),41,3、分析膜电阻Rb:
单个斑点:
n个并联斑点:
4、绝缘暗膜的击穿:
因与气体介质击穿过程不同,也称之为膜的熔解。
5-2触头的接触电阻,42,1)半导体特征:
电压U由0升高,膜电阻由M级下降;U下降,膜电阻上升。
2)U上升至某临界值(如5伏),膜被击穿,膜电阻突然消失,接触面之间的电压立即下降到零点几伏的数量级。
绝缘暗膜的电击穿过程:
实线:
加压或减压时,膜处于完好绝缘状态;U0:
临界电压。
当UU0,膜被击穿,用虚线表示,并最终稳定在终止点(Rz,Uz)。
3)膜击穿后,称电压在0.30.5V数量级的为A类熔解;膜击穿后,称电压在0.010.02V数量级的为B类熔解。
5-2触头的接触电阻(略),43,5、绝缘暗膜击穿的机理:
电方面:
(1)电击穿:
电场内部电子发射,形成电子云,使金属表面局部加热直至熔化,由于强大静电力作用,液态金属被吸入放电通道而桥接,最后形成金属的电流通路。
(2)热击穿:
由于膜的不均匀性,使电流集中通过局部电导率较高的点,引起半导体膜的温度升高,电导率增大,又使电流更加集中和加大,以致发生最终的热击穿,被熔化的金属最后引入击穿通道而桥接。
5-2触头的接触电阻(略),44,机械方面:
膜的机械破坏要求实际接触面上作用有很高的局部压力,并且边面膜比本体金属应具有大得多的硬度和脆性。
为此需要接触表面有一定的粗糙度,使接触斑点有小的接触面积,以获得高的局部接触压力,同时选用适当的接触材料和结构。
5-2触头的接触电阻(略),45,因式中的n、ap无法确定,改用F代替。
根据弹性力学,理论光滑弹性球与平面接触时,a与F的关系为,而;修正后,式中,是与材料变形有关的参数,0.31。
6、计算接触电阻的理论公式:
5-2触头的接触电阻,46,由这两式化简,并考虑膜的影响,得工程上计算接触电阻的公式:
式中k值:
查表2-3;m值:
与接触面变形有关。
将上式两端取对数,得知Rj与F的关系为一直线,如下页图6-9。
5-2触头的接触电阻,47,由直线的截距和斜率可分别求出k值和m值。
5-2触头的接触电阻(略),闭合状态下温度升高触头之间的电动斥力一、触头的发热本体发热和触点发热触点产热多,散热面积小触点发热的温升:
式223,53闭合状态下的触头,任何金属材料的=LT(2-24)式中L-洛伦兹常数。
将式(2-24)代入式(2-23),得考虑到触头本体的发热和触头发热的特殊性,触头相对周围介质的温升为式中A,p触头本体的截面积及其周长;KT综合散热系数;j(x=处触头本体)温升,53闭合状态下的触头,例21注意计算过程:
2.175应该是2175,53闭合状态下的触头,二、接触电阻和接触电压降1.实际的RjUj曲线:
图228软化电压Us金属材料软化此时Rj骤减熔化电压Um触头温度达熔点接触电阻允许值,53闭合状态下的触头,2、Rj与时间的特性(图229)触头表面的氧化腐蚀导致膜层增加,Rj增加膜的破坏使Rj骤减减少Rj材料选择铜镀银、嵌银或金等机构设置:
使触头在通断过程中能自行破坏氧化膜;对于连接触头,近年来在接触面涂敷兼有降低接触电阻和保护接触面两种作用的导电膏。
53闭合状态下的触头,1.原因:
电流线在接触面附近发生收缩,从而在由左手定则,知触头间将出现电动斥力。
2.电动力有二分量径向力分量轴向力分量运用安培力公式可推导总电动力的轴向分量式(2-29)或(2-29a)式(2-30)FI2电接触区的相互作用极其复杂,其计算结果只能是近似的。
Skip,三、触头间的电动力,55,53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),一、:
是指导电斑点附近的电位-温度最终将温度T与电压U联系在一起。
二、接触面附近的温度分布的定性分布:
发热功率与电流密度的平方成正比。
导电斑点处的电流密度最大,故产生大量热量。
导电斑点处传热面积最小、散热最差。
由、知:
已知电流下的斑点处的温度最高。
56,三、实际测斑点温度困难,引入理论以确定斑点a最高温度及其附近温度分布:
1、求斑点的温度:
理论:
已知电流值i,求斑点上的最高温度及整个收缩区中的温度分布。
设两接触元件的材料相同,且都是均匀的;其电阻率和热导率都与温度有关。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),57,设斑点形状为圆点,半径为a,电位为零(即=0),温度=m,为一等位面和等温面。
在相同的边界条件下,两接触元件收缩区中热流-温度场与电流-电位场完全重合,且接触面两边的场对称,故两收缩区中没有热量从一个元件流向另一个。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),58,如各导体斑点间的热流-温度场互不干扰,则只需研究一个斑点一侧收缩区中的热流-温度场。
具体分析其原理:
利用稳定情况下的热平衡式:
参考右图6-10。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),59,对斑点,由远及近,对斑点由远及近分析:
先忽略高阶无限小并积分,积分上下限分别取:
由到零,由到,其中(,)为收缩区任一等位面的电位和温度。
得:
。
它是收缩区中电位与温度之间的一般关系表达式,是分析电接触热问题的基础。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),60,由魏得曼-弗朗兹定律求解,得:
当TmT0时,得:
Tm3200Uj。
由此得出斑点a的温度与接触电压间的简单数值关系。
说明:
Uj是反映斑点a温度的重要参量,有重要意义。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),61,一、接触导体的稳定温升分布:
两根同材料、同截面的均质圆主柱形导体互相对接,接触面内有一圆形导电斑点,流过一稳定电流。
二、假定:
接触点附近收缩区这一小段导体外表面并不散热。
接触电阻热损失向接触点两边导体各传一半。
53闭合状态下的触头(参考教材内容)(略),62,三、在收缩区外,沿导体轴向的任意横截面积上电位和温度相等,故收缩区外导体中的温度分布是一维场问题。
图6-13中,令收缩区边界(即接触面接触点)为直角坐标系的原点,导体轴线与x轴平行。
在距离原点x处取一小段dx。
收缩区外导体的温度分布的解为:
式中:
x=0处(即收缩区边界)的导体温升,其大小为:
63,5-4触头接通过程及其熔焊,一、接通过程中的机械振动因有触头弹簧,触头会产生类似的弹跳,称为触头的机械振动。
在此过程中,Rj会周期性增大,分离时有电弧,使触头烧损和熔焊,从而影响触头工作。
1.电器触头的三种结构:
第1类在动触头边装弹簧,静触头为刚性连接;第2类在静触头边装弹簧,动触头为刚性连接;第3类在动、静触头边都装有弹簧。
64,2.第一类情况下的振动物理过程和影响因素1、第一次碰撞和反跳:
见图6-14。
2、动触头在弹簧张力作用下,发生第二次、第三次的碰撞和反弹。
6-4触头闭合过程的振动分析,闭合弹跳过程图232能量渐小部分能量转换为热量塑性变形部分能量转换为反弹运动弹性变形共振熔焊与弹跳力的作用振幅计算能量平衡公式W:
位能;WA:
塑性变形的消耗能式231,5-4触头接通过程及其熔焊,66,碰撞图示:
图6-15触头振动弹开距离与时间的关系;,5-4触头接通过程及其熔焊(略),67,3、第一次碰撞后动触头反弹的最大距离xm和所经过的时间tm的计算:
(1)原则:
碰撞前后的能量守恒,即碰前动能等于碰后的动能加上塑变消耗的能量(WA)。
(2)xm:
动触头第一次反弹能达到的最大距离。
5-4触头接通过程及其熔焊(略),68,4、动触头达到xm的时间tm:
设动触头反跳速度随时间变化的关系为直线关系。
代入触头初压力F0,得:
式中v:
动触头闭合速度;m1:
动触头质量;c:
弹簧刚度;k:
决定于触头材料弹性的碰撞损失系数。
5-4触头接通过程及其熔焊,69,5、结论:
采用较大的触头压力、刚度较大的触头弹簧,减小动触头闭合速度,减轻动触头质量,选K接近于1的触头材料,即可实现触头的无危险振动。
5-4触头接通过程及其熔焊,5-4触头接通过程及其熔焊,二、触头的熔焊1.分类静熔焊动熔焊2.影响因素电参数机械参数表面状况材料,71,3、分析(略):
(一)第1类:
静熔焊。
1)与电流的关系:
2)开始熔化电流与通电时间关系:
图6-21一对面接触的铜触头,不同t对应的开始熔化电流,与F有关,数据由实验测得,见下页。
72,
(二)第2类:
动熔焊。
见下图6-22动熔焊过程图解(时间只有几毫秒)。
73,4、减小触头熔焊的方法:
1、选电阻率小、抗拉强度小和熔化温度高的材料;2、材料中加少量其他材料,使凝结面变脆;3、尽量减小触头振动。
三、触头的冷焊压力情况下连接处金属分子或原子间的结合,74,触头电磨损1、触头磨损:
触头表面形成凹凸不平、变形、材料转移或损失等,结果导致触头寿命终结。
2、磨损产生原因:
机械、电、热、化学。
其中,触头磨损主要原因是电和热。
3、触头电磨损:
与电流和触头断开时的电压有关。
定义:
触头电磨损指触头在开断与闭合电路时,产生金属液桥、电弧与火花放电等,引起金属转移、喷溅和气化,使触头材料损耗和变形的现象。
55触头分断过程与其电侵蚀,5-5触头分断过程与其侵蚀,分断过程触头损失严重过程历时长电弧持续时间长侵蚀机械侵蚀:
机械摩擦化学侵蚀:
氧化膜破碎导致电侵蚀:
电火花或电弧一、电侵蚀的类型桥蚀图25弧蚀,桥蚀阳极材料向阴极转移阴极凸起、阳极凹陷火花放电物理过程电压较高而功率较小强电场击穿无热电离间歇性和不稳定阴极受电蚀阴极向阳极发射电子,5-5触头分断过程与其侵蚀,弧蚀阴极电蚀正离子在阴极附近形成正空间电荷层,形成强电场阴极材料向阳极转移阴极凹陷、阳极凸起净侵蚀高温情况下,阴极和阳极材料的局部熔化和蒸发阳极电蚀火花放电和电弧放电情况下,触头材料损耗,5-5触头分断过程与其侵蚀,二、小电流情况下的触头电侵蚀桥蚀、火花放电性质的弧蚀侵蚀程度的计算阳极材料的侵蚀:
火花放电时,触头材料的侵蚀,5-5触头分断过程与其侵蚀,5-5触头分断过程与其侵蚀,三、大电流情况下的触头电侵蚀弧蚀侵蚀程度的影响参数电弧电流、电弧移动速度、燃烧时间、触头结构形式、操作频率、磁吹磁场等电流较大而操作频率不高的情况电流较小的情况侵蚀量,5-5触头分断过程与其侵蚀,四、电侵蚀与触头的使用期限和超程使用期限电侵蚀起主要影响作用部分触头材料的损耗导致使用期限电侵蚀的不均匀特性超程补偿电侵蚀的量,81,四、减小触头熔焊的方法:
1、选电阻率小、抗拉强度小和熔化温度高的材料;2、材料中加少量其他材料,使凝结面变脆;3、尽量减小触头振动。
五、冷焊:
在常温、无电流情况下,因贵金属(金及金的合金)的原子与原子之间的化学亲合力的作用,使二接触表面牢固粘在一起的现象。
6-7触头熔焊与焊接力,82,57触头材料,一、对电接触材料的性能要求:
1、电气性能;2、热性能;3、物理与力学性能;4、化学性能;5、加工与经济性能;在实际工作中,根据工作条件和负荷大小,满足主要要求即可。
触头材料接触电阻、温升、抗熔焊能力、抗侵蚀能力要求:
低电阻率,低电阻温度系数高的最小燃弧电压和最小燃弧电流;高的热导率、比热容、熔点和沸点;高的抗氧化和抗化学腐蚀能力;适当的硬度,良好的工艺性能,种类纯金属材料银、铜、铝:
导电和导热率高金:
不氧化;易冷焊、变形和磨损铂、钨、石墨:
性能稳定,不易氧化合金材料银合金金合金铂合金钨合金等等金属陶瓷材料(粉末冶金材料),金属陶瓷材料(粉末冶金材料)两相金属的机械混合物耐弧、低接触电阻、耐侵蚀和抗熔焊等难熔相起骨架作用:
硬度高、熔点高,不易变形材料:
钨、钼、金属氧化物等载流相起载流作用:
高电导率和热导率能防止喷溅现象,并能降低触头材料损失程度材料:
银、铜等,代表种类银氧化镉粉末合金银氧化锡铟粉末合金银氧化锌粉末合金铜钨合金等等真空开关电器触头材料电导率高、抗熔焊性强、分断能力高大容量电器产品:
铜铋银合金中小容量电器产品:
铜铋铈合金触头跑弧面:
真空铜,Skip,87,按照触头上通过的电流的大小、电接触的结构形式等选择触头材料。
1、弱电流:
铜、银、铂;铜银合金、铂合金及金;2、中、强电流:
铜、黄铜、青铜及其它合金,其中金属陶冶(粉末冶金)材料被大量使用。
、黄铜、青铜性质:
触头材料的选择,88,、金属陶冶(粉末冶金)材料:
a、定义:
叫粉末冶金材料,是由二种或二种以上的金属粉末经混合压制及烧结而成,是彼此不相熔合的机械混合物。
它常常用作大容量触头的触头材料。
b、例:
、银钨陶冶材料:
、银石墨陶冶材料:
c、金属陶冶材料的优点:
综合了所含的各种材料的优点,有良好的耐热、耐弧、耐磨性能,价格低。
d、金属陶冶材料的缺点:
导电率较低,为此常将其作成薄片焊在触头的接触面上。
89,3、固定电接触选材:
常选铝,实际工作中,在其上常常覆盖有银、铜、锡(N)等材料,目的是降低接触表面的j,以减少静熔焊。
4、真空开关电器的触头材料性能:
除一般要求外,还要求触头表面特别洁净,触头材料的抗熔焊性能更高,材料有坚固而致密的组织;截流值小;本身含杂质很少等。
90,
(1)银与HB都小;在低温下不易氧化,高温下Ag2OAg、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。
银的价格较贵因此,电器中常采用铜镀银触头。
几种常用金属材料在接触电阻方面的性能,91,
(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。
几种常用金属材料在接触电阻方面的性能,92,(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,并常采用表面覆盖锡的方法来减小接触电阻。
几种常用金属材料在接触电阻方面的性能,93,(4)金、铂、铱:
化学性能稳定,触头表面不会产生不导电的薄膜。
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。
几种常用金属材料在接触电阻方面的性能,94,(5)钨铜和钨银合金以高熔点钨与高导电铜、银采用粉未治金的方法制成的钨铜、钨银合金。
具有导电性能好在电弧作用下烧损小钨铜价格较便宜。
开关电器中广泛使用的触头材料缺点:
在大气中易氧化,接触电阻不稳定。
几种常用金属材料在接触电阻方面的性能,95,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%的钨铜合金。
钨银合金通常用于对接式触头,接触电阻稳定,但耐弧性能稍差。
几种常
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