电触点材料接触电阻分析

电触点材料接触电阻分析

姚文华

(南阳师范学院物理系,

河南南阳

473061)

摘要:分析了电触点材料接触电阻产生的原因、影响因素以及电触点材料常用金属元素的腐蚀行为。概述了降低电触点材料接触电阻、防止触点元件失效的方法。关键词:电触点材料;接触电阻;侵蚀中图分类号:TM201.44;TM207

文献标识码:A

文章编号:1671-8887(2005)03-0022-04

AnAnalysisofContactResistanceaboutElectricalContactMaterials

YAOWen_hua

(PhysicsDepartmentofNanyangnormalcollege,NanYang,473061,China)

Abstract:Theeffectofcontactresistanceonelectricalcontactmaterialswasanalysisinthispaper.Themathodswhichcanbeusedtoavoidelectricalcontactmaterialsinval-idationweresummarized.

Keywords:electricalcontactmaterial;contactresistance;erode

1引言

许多工业电器至今无法革除庞大而笨重的电器接点,从而成为影响仪器仪表以及电器系统安全系数、平均无故障工作时间的重要因素。因此,研究触点的物理化学性质以及产生接触电阻的原因,发明新的长寿命触点材料是电器研究设计、制造的重要课题。2一般概念

人们通常希望电器接点在接触部位对电路的阻碍作用为零,即接触电阻为零。然而大量实验表明,电器接触部位的电阻或多或少地存在,对电路的影响无法忽略。因此,研究电器的接触电阻,以减少对电路的影响变得非常重要。为方便起见,首先定义触点的一些概念。

(1)电器触点:继电器、交流接触器、开关、电机整流子,滑环均为电器接点的范畴。

(2)接触电阻:两个接触元件在接触部位产生的电阻。此电阻可用仪器测得。接触元件的工作可

作者简介:姚文华(1962-),男,讲师,主要研究方向:电机与节能,逆变与变频技术。E_mial:yeccoy@http://收稿日期:2005-05-31

靠与否,本质上就在于其接触部位的电阻稳定与

否。

实际工程中接触部位的电阻总是或多或少地变化,于是必然引起接触噪声。接触噪声通常可分为动噪声和静噪声两种。

(3)动噪声:触点滑动时所测出的电噪声。(4)静噪声:触点静止时所测出的电噪声。电噪声是仪器、仪表经常发生的故障和缺陷,超过一定的限度会引起仪器、仪表甚至控制系统的报废。3

影响接触电阻的因素

(1)电阻率:接触电阻与接触材料的电阻率有密切关系,相同条件下电阻率高的材料其接触电阻也高。

(2)硬度:接触电阻与材料的硬度有关,同一种材料,硬度高的触点比硬度低的触点接触电阻高。

(3)接触压力:接触电阻随接触压力的增加而减小。

(4)几何形状:触点的几何形状、尺寸大小和表面光洁度也会影响触点的接触电阻。在一定的接

触压力下,接触点的曲率半径越大,接触电阻越小。触点越光洁,接触电阻越小。

(5)接触电流和通过电流的时间:在一定的接触负荷下,通过触点的电流增加时,接触电阻逐渐下降并趋于稳定。随着接触时间的延长,接触电阻下降并趋于稳定。

(6)其他因素:接触材料的化学稳定性、抗电侵蚀性能和抗磨性能也影响接触电阻的大小和稳定性。通常,贱金属表面生成的氧化物、硫化物、银和银合金上的硫化物、氯化物;贵重金属如铂、钯及其合金表面上的有机污染膜以及各种尘埃的吸附和沉淀,都将严重影响触点材料接触电阻的稳定性。

一般来说,触点电弧的高温会使材料和周围的气体产生化学反应,使接触电阻发生变化,并影响材料的硬度和电阻率。接触元件滑动时因机械磨损产生的划痕会破坏表面光洁度和几何形状。电火花和电弧会产生材料转移或喷溅等电侵蚀现象,从而破坏表面光洁度和几何形状。

大量实验和研究证明,接触元件在接触过程中产生的电阻由二部分组成:一是收缩电阻,另一类是膜电阻。

4接触电阻形成的原因

(1)收缩电阻:接触元件,无论加工多么精致,从微观上看其表面总是凸凹不平的,因此,当两个接触元件彼此接触时,其表面不可能完整地接触,真正接触的是个别区域,其他区域并没有直接接触。即实际接触面积要比/视在0的接触面积小。

在真正接触的区域中,一些是金属对金属的接触,称为/金属接触0;另一些是靠覆盖在接触处的单分子薄膜通过孔道效应和穿透薄膜的金属桥导电的,称为/半导体0接触或/膜0接触;还有一些接触点覆盖着完全不导电的绝缘膜,如氧化膜和硫化膜,不能导电,可称为/绝缘接触0。剩下的其它点因为表面不平,完全没有接触,不导电,可称为/非接触点0。

我们想象电流象磁力线一样也有电流线。当电流流过/金属接触0点时,由于电流象水一样通过筛孔时受到收缩而产生阻力,这种阻力称为收缩电阻。

(2)膜电阻:接触元件表面因污染、化学腐蚀等原因而形成的一层导电性很差的物质(包含尘埃

膜、吸附膜、无机膜、有机膜等),由此而形成的接触电阻称为膜电阻。

膜电阻和收缩电阻形成了接触元件之间的接触

电阻。设接触电阻为R接,收缩电阻为R收,膜电阻为R膜,则R接=R收+R膜。

当接触压力很小时,有些膜电阻很大,这时的接触电阻主要取决于膜电阻。而接触压力很大时,各种薄膜因破裂而大大降低了电阻,这时起主要作用的是收缩电阻。

吸附膜是由氧分子或其他气体分子在接触材料表面上的物理吸附而形成的一种薄膜,这种薄膜和金属表面的结合力很弱。任何金属(包括金和铂族金属)的表面,暴露在大气中 …… 此处隐藏：4316字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……