發布日期:2022-11-05 點擊率:87
電流通過兩導體電接觸處的主要現象是在接觸處出現局部高溫。產生此現象的原因是由于在接觸處存在一個附加電阻,該電阻被稱為接觸電阻。接觸電阻由收縮電阻和表面膜電阻兩部分組成。
收縮電阻:任何用肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面,實際上都是粗糙不平的,當兩金屬表面互相接觸時,只有少數凸出的點或者小面發生了真正的接觸,其中僅僅是一部分導電斑點才能導電。當電流通過這些很小的導電斑點時,電流線必然發生收縮現象。由于電流線的收縮,電阻值相應增大。這個因電流線收縮而形成的附加電阻稱為收縮電阻。接觸元件地總收縮電阻的大小與接觸元件材料的電阻率成正比,與導電斑點的直徑成反比。
表面膜電阻:由于接觸點上導體表面氧化膜、硫化膜、油膜、水膜及塵埃等的存在,改變了電流通路中的位勢分布,影響自由電子的運動,也會引入一個額外電阻增量,這個電阻增量稱為表面膜電阻。它的存在使接觸電阻增大,并引起接觸電阻不穩定,甚至破壞電接觸連接的正常導電。為了減小膜電阻,可以增加接觸壓力把膜壓碎。
一般來說,電接觸表面氧化膜居多,而氧化膜多半是半導體,電阻率很高。氧化物薄膜使接觸電阻大大增加。
在高壓或低壓強電流電器中,觸頭的接觸壓力通常都很大,足以將表面膜壓碎且容易在膜間形成大于1000KV/cm的高場強將膜擊穿,故接觸電阻主要為收縮電阻。低壓小容量電器中的主要問題則是表面膜電阻。
在電氣應用中,我們希望接觸處的電阻盡可能地減少,而且保持長期穩定。影響接觸電阻的因素主要由接觸形式、接觸壓力、溫度、化學腐蝕、接觸面的光潔度、導體材料性質等。
增大接觸壓力,可使接觸電阻減小。接觸點溫度升高后,金屬的電阻率增大,但材料的硬度有所降低,使有效接觸面積增大,接觸點增加。但是如果溫度急劇升高,由于溫度足夠高,就會使接觸面氧化,加劇氧化膜的生長變厚,導致發熱更甚,形成惡性循環。為了使接觸電阻保持穩定,電接觸的長期工作允許溫度規定得很低。
為了減少電化學腐蝕作用,不宜采用在電化順序表中相距較遠的金屬構成電接觸。在兩種金屬的接觸面,用電鍍或噴涂等方法,覆蓋同一種金屬,可以減少電化學腐蝕,但覆蓋層金屬應具有較穩定的化學性能及良好的電性能。
構成電接觸的金屬材料性質直接影響接觸電阻的大小,這些性質主要由材料的電阻率、材料的硬度、材料的化學性能等。
接觸表面可以是粗加工,也可以是精加工,表面光潔度對接觸電阻有一定的影響。例如對于大、中電流觸頭表面,不要求精加工,重要的是平整。兩個平整而較粗糙的平面接觸在一起,觸點數目較多,且能有效地清除氧化膜。相反,精加工的光滑表面,當裝配稍有歪斜時,接觸點顯著減少。光滑表面的接觸電阻較穩定一些,但可能比相對粗糙接觸面的接觸電阻更大一些,加工過于精細不一定能降低接觸電阻。
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