第3章_電接觸與觸頭

1、 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、什么是電接觸一、什么是電接觸 電器的導(dǎo)電回路總是由若干元件構(gòu)成，其中，兩個零電器的導(dǎo)電回路總是由若干元件構(gòu)成，其中，兩個零 件通過機(jī)械連接方式互相接觸而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為件通過機(jī)械連接方式互相接觸而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電的現(xiàn)象稱為 電接觸電接觸現(xiàn)象。現(xiàn)象。 二、電接觸的分類二、電接觸的分類 1)固定電接觸固定電接觸：用螺絲、鉚釘夾：用螺絲、鉚釘夾 緊件將導(dǎo)電元件緊固在一起，緊件將導(dǎo)電元件緊固在一起，無相對無相對 運(yùn)動運(yùn)動的連接。的連接。 如各種電器的出線端與母線的連如各種電器的出線端與母線的連 接；輸配電線路中線夾與導(dǎo)線、導(dǎo)線接；輸配電線路中線夾與導(dǎo)線、導(dǎo)線 與電纜頭的連接；

2、弱電中的插接件等。與電纜頭的連接；弱電中的插接件等。 2)滑動及滾動接觸滑動及滾動接觸：一種：一種可動但不可分可動但不可分的接觸，接觸元件間的接觸，接觸元件間 可相互滑動或滾動。可相互滑動或滾動。 如開關(guān)電器中的中間觸頭、電機(jī)的電刷與滑環(huán)及電車的供電等。如開關(guān)電器中的中間觸頭、電機(jī)的電刷與滑環(huán)及電車的供電等。 3)可分接觸可分接觸：機(jī)械式開關(guān)電器特有的電接觸現(xiàn)象，電路的接通：機(jī)械式開關(guān)電器特有的電接觸現(xiàn)象，電路的接通 與開斷必然伴隨導(dǎo)電件的閉合與分離，這是靠開關(guān)的與開斷必然伴隨導(dǎo)電件的閉合與分離，這是靠開關(guān)的觸頭觸頭來完成來完成 的，可動的導(dǎo)電件叫動觸頭，不動的叫靜觸頭，為了加快觸頭間的，可動

3、的導(dǎo)電件叫動觸頭，不動的叫靜觸頭，為了加快觸頭間 的電壓耐受能力，也有兩個觸頭同時運(yùn)動，相向拉開的。的電壓耐受能力，也有兩個觸頭同時運(yùn)動，相向拉開的。 弱電流觸頭：弱電流觸頭：1A 中電流觸頭：幾中電流觸頭：幾幾百幾百A 強(qiáng)電流觸頭：幾百強(qiáng)電流觸頭：幾百A以上以上 2000A 捆綁式梅花觸頭捆綁式梅花觸頭 三三. .對電接觸的主要要求對電接觸的主要要求 電器的電接觸，特別是電器的電接觸，特別是可分觸頭可分觸頭的工作可靠性是很重要的。的工作可靠性是很重要的。 如果觸頭的材料、結(jié)構(gòu)或制造質(zhì)量不好，觸頭在工作過程中就如果觸頭的材料、結(jié)構(gòu)或制造質(zhì)量不好，觸頭在工作過程中就 會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞或因電弧而熔焊

4、，電器工作的可靠性就無會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞或因電弧而熔焊，電器工作的可靠性就無 法保證。法保證。 1)1)在在長期工作長期工作中，要求電接觸在長期通過額定電流時，溫中，要求電接觸在長期通過額定電流時，溫 升不超過一定數(shù)值。升不超過一定數(shù)值。接觸電阻接觸電阻要求穩(wěn)定。要求穩(wěn)定。 2)2)在在短時通過短路電流短時通過短路電流時，要求電接觸不發(fā)生熔焊或觸頭時，要求電接觸不發(fā)生熔焊或觸頭 材料的噴濺等。材料的噴濺等。 3)3)在在關(guān)合過程關(guān)合過程中，要求觸頭能關(guān)合短路電流，不發(fā)生熔焊中，要求觸頭能關(guān)合短路電流，不發(fā)生熔焊 或嚴(yán)重?fù)p壞。或嚴(yán)重?fù)p壞。 4)4)在在開斷過程開斷過程中，要求觸頭在開斷電路時中，要求

5、觸頭在開斷電路時電磨損電磨損盡可能小盡可能小. . 第二節(jié)第二節(jié) 接觸電阻及其影響因素接觸電阻及其影響因素 一、接觸電阻一、接觸電阻 p實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： RU I導(dǎo)體電阻：導(dǎo)體電阻： 接觸電阻：接觸電阻： jj RUI j UU p產(chǎn)生接觸電阻的原理：產(chǎn)生接觸電阻的原理： 當(dāng)電流通過兩接觸面的導(dǎo)電點(diǎn)時，電流線必然當(dāng)電流通過兩接觸面的導(dǎo)電點(diǎn)時，電流線必然 收縮收縮。 收縮電阻收縮電阻 s R 1）接觸面積變?。海┙佑|面積變小： 放大觀察，任何精細(xì)加工的固體表面，其微觀放大觀察，任何精細(xì)加工的固體表面，其微觀 結(jié)構(gòu)總是粗糙不平的，即使外加很大的接觸壓結(jié)構(gòu)總是粗糙不平的，即使外加很大的接觸壓 力也只有為

6、數(shù)不多的點(diǎn)實(shí)際接觸。力也只有為數(shù)不多的點(diǎn)實(shí)際接觸。 1RS 2)表面覆蓋物：表面覆蓋物： 接觸表面的覆蓋物可能是金屬的氧化物、硫化接觸表面的覆蓋物可能是金屬的氧化物、硫化 物等。這是由于電接觸材料與周圍介質(zhì)如空氣、物等。這是由于電接觸材料與周圍介質(zhì)如空氣、 油等起化學(xué)作用而生成的，也可能是落在接觸表油等起化學(xué)作用而生成的，也可能是落在接觸表 面上的灰塵、污物或夾在接觸面間的油膜、水膜面上的灰塵、污物或夾在接觸面間的油膜、水膜 等。對于斷路器來說，等。對于斷路器來說，金屬的氧化物金屬的氧化物是主要的。是主要的。 電接觸的接觸面上總會被一些導(dǎo)電性能很差的物質(zhì)覆蓋。電接觸的接觸面上總會被一些導(dǎo)電性能

7、很差的物質(zhì)覆蓋。 由于這種原因出現(xiàn)的電阻增大稱為由于這種原因出現(xiàn)的電阻增大稱為表面電阻表面電阻或膜電阻或膜電阻Rm 6 : 0.016 10Agm 6 : 0.017 10Cum 6 : 0.029 10Alm 4 2 : 1 10Ag Om 8 2 : 5 10Cu Om 10 23 : 1 10Al Om jsm RRR 故，接觸電阻：故，接觸電阻： 1-視在接觸面 2-實(shí)際接觸面 3-實(shí)際導(dǎo)電斑點(diǎn) 1. 材料性質(zhì)材料性質(zhì) 構(gòu)成電接觸的金屬材料的性質(zhì)直接影響接觸電阻的大小。構(gòu)成電接觸的金屬材料的性質(zhì)直接影響接觸電阻的大小。 這些性質(zhì)是材料的電阻率這些性質(zhì)是材料的電阻率,材料的布氏硬度材料的

8、布氏硬度Hb，材料的，材料的 化學(xué)性能以及金屬化合物的機(jī)械強(qiáng)度與電阻率?；瘜W(xué)性能以及金屬化合物的機(jī)械強(qiáng)度與電阻率。 二、接觸電阻的影響因素及工程算法二、接觸電阻的影響因素及工程算法 理想材料理想材料：電阻率：電阻率小小,硬度硬度Hb小小，高熔點(diǎn)，不易氧化，高熔點(diǎn)，不易氧化， 造價低。造價低。 1)銀銀：電阻率：電阻率與硬度與硬度Hb 都小都小;低溫下不易氧化，高溫下銀的低溫下不易氧化，高溫下銀的 氧化物很容易還原成金屬銀氧化物很容易還原成金屬銀;銀的氧化物的電阻率也很低。從銀的氧化物的電阻率也很低。從 減少接觸電阻角度看，銀是最理想的材料。但是，銀的價格較減少接觸電阻角度看，銀是最理想的材料。

9、但是，銀的價格較 貴，因此高壓電器中常采用銅鍍銀或鑲銀的方法。貴，因此高壓電器中常采用銅鍍銀或鑲銀的方法。 2)銅銅：電阻率與硬度比銀略大：電阻率與硬度比銀略大;在室溫下，在大氣中或變壓器在室溫下，在大氣中或變壓器 油中銅會氧化，銅的氧化膜厚度隨溫度增高而增加。從減小接油中銅會氧化，銅的氧化膜厚度隨溫度增高而增加。從減小接 觸電阻看，銅是僅次于銀的材料。為了減小接觸電阻，可以在觸電阻看，銅是僅次于銀的材料。為了減小接觸電阻，可以在 銅上鍍銀或鑲銀，也可以鍍錫。錫的優(yōu)點(diǎn)是硬度小，氧化膜的銅上鍍銀或鑲銀，也可以鍍錫。錫的優(yōu)點(diǎn)是硬度小，氧化膜的 機(jī)械強(qiáng)度低。機(jī)械強(qiáng)度低。 鍍銀鍍銀 3)鋁鋁：電阻率及

10、硬度不算太高：電阻率及硬度不算太高;鋁的嚴(yán)重缺點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)活潑鋁的嚴(yán)重缺點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)活潑. 在空氣中，室溫條件下很容易生成又硬又厚的氧化膜，從而在空氣中，室溫條件下很容易生成又硬又厚的氧化膜，從而 使接觸電阻增高。因此鋁一般只用于固定接觸，并常采用表使接觸電阻增高。因此鋁一般只用于固定接觸，并常采用表 面覆蓋錫的方法來減小接觸電阻。面覆蓋錫的方法來減小接觸電阻。 4)金、鉑、銥金、鉑、銥等：這些貴重金屬的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)性能穩(wěn)定，觸頭等：這些貴重金屬的優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)性能穩(wěn)定，觸頭 表面不會產(chǎn)生不導(dǎo)電的薄膜。但是這類貴重金屬材料價格昂貴，表面不會產(chǎn)生不導(dǎo)電的薄膜。但是這類貴重金屬材料價格昂貴， 來源稀缺，

11、不能大量使用，一般只用于低壓電器中的弱電流觸來源稀缺，不能大量使用，一般只用于低壓電器中的弱電流觸 頭。頭。 5)鎢銅和鎢銀復(fù)合材料鎢銅和鎢銀復(fù)合材料: 以高熔點(diǎn)金屬鎢與高導(dǎo)電金屬銅、銀以高熔點(diǎn)金屬鎢與高導(dǎo)電金屬銅、銀 采用粉末治金的方法制成的鎢銅和鎢銀復(fù)合材料具有導(dǎo)電性能采用粉末治金的方法制成的鎢銅和鎢銀復(fù)合材料具有導(dǎo)電性能 好，在電弧作用下燒損小的特點(diǎn)，是開關(guān)電器中廣泛使用的觸好，在電弧作用下燒損小的特點(diǎn)，是開關(guān)電器中廣泛使用的觸 頭材料。鎢銅復(fù)合材料價格較便宜，主要缺點(diǎn)是在大氣中易氧頭材料。鎢銅復(fù)合材料價格較便宜，主要缺點(diǎn)是在大氣中易氧 化，接觸電阻不穩(wěn)定。適宜用在油斷路器和六氟化硫斷路

12、器中?；佑|電阻不穩(wěn)定。適宜用在油斷路器和六氟化硫斷路器中。 常用的是含鎢量為常用的是含鎢量為80%的鎢銅復(fù)合材料。鎢銀復(fù)合材料通常用的鎢銅復(fù)合材料。鎢銀復(fù)合材料通常用 于對接式的觸頭上，接觸電阻穩(wěn)定但耐弧性能稍差。于對接式的觸頭上，接觸電阻穩(wěn)定但耐弧性能稍差。 2. 接觸壓力接觸壓力 試驗(yàn)表明，在試驗(yàn)表明，在彈性變形彈性變形范圍內(nèi)，接觸壓力愈大，接觸電阻會范圍內(nèi)，接觸壓力愈大，接觸電阻會 愈小愈小 并非越大越好！并非越大越好！接觸壓力達(dá)一定值后，接觸壓力趨于穩(wěn)定，接觸壓力達(dá)一定值后，接觸壓力趨于穩(wěn)定， 因此過大的接觸壓力也沒有必要，對于可分合接觸是更有害因此過大的接觸壓力也沒有必要，對于可

13、分合接觸是更有害 而無益。而無益。 3. 接觸形式接觸形式 接觸的形式很多，按觸頭外形的幾何形狀不同，可分為點(diǎn)接接觸的形式很多，按觸頭外形的幾何形狀不同，可分為點(diǎn)接 觸、線接觸和面接觸三類。觸、線接觸和面接觸三類。 1) 點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸：一個球面與一個平面或兩個球面相接觸，從幾何：一個球面與一個平面或兩個球面相接觸，從幾何 學(xué)角度看，兩面接觸于一點(diǎn)，所以稱為點(diǎn)接觸。當(dāng)然，實(shí)際學(xué)角度看，兩面接觸于一點(diǎn)，所以稱為點(diǎn)接觸。當(dāng)然，實(shí)際 接觸面是在一個小面積內(nèi)的若干個接觸點(diǎn)。接觸面是在一個小面積內(nèi)的若干個接觸點(diǎn)。 2) 線接觸線接觸： 一個圓柱面與一個平面相接觸，從幾何學(xué)角度看，一個圓柱面與一個平面相接觸

14、，從幾何學(xué)角度看， 兩面接觸在一條直線上，所以稱線接觸。當(dāng)然，實(shí)際接觸面兩面接觸在一條直線上，所以稱線接觸。當(dāng)然，實(shí)際接觸面 是分布在狹長區(qū)域內(nèi)的若干個接觸點(diǎn)。是分布在狹長區(qū)域內(nèi)的若干個接觸點(diǎn)。 3) 面接觸面接觸： 兩平面相接觸，從幾何學(xué)角度看，接觸面是一個兩平面相接觸，從幾何學(xué)角度看，接觸面是一個 平面，所以稱為面接觸。當(dāng)然，實(shí)際接觸面是分布在若干處平面，所以稱為面接觸。當(dāng)然，實(shí)際接觸面是分布在若干處 的很多個接觸點(diǎn)。的很多個接觸點(diǎn)。 1 s R n 收縮電阻：收縮電阻：nnn 面線點(diǎn)sss RRR 面線點(diǎn) 膜電阻：壓力膜電阻：壓力F一定時，單個接觸點(diǎn)的受力：一定時，單個接觸點(diǎn)的受力： f

15、ff 面線點(diǎn)mmm RRR 面線點(diǎn) jsm RRR 與接觸形式及壓力與接觸形式及壓力F有關(guān)有關(guān) 試驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)且壓力相同時，線接觸的接觸電阻比試驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)且壓力相同時，線接觸的接觸電阻比 點(diǎn)、面接觸都低。這是因?yàn)辄c(diǎn)接觸的接觸點(diǎn)少、壓強(qiáng)大，面接點(diǎn)、面接觸都低。這是因?yàn)辄c(diǎn)接觸的接觸點(diǎn)少、壓強(qiáng)大，面接 觸的接觸點(diǎn)多、壓強(qiáng)小，線接觸壓力強(qiáng)度和接觸面積得到了較觸的接觸點(diǎn)多、壓強(qiáng)小，線接觸壓力強(qiáng)度和接觸面積得到了較 適當(dāng)?shù)呐浜?，故適當(dāng)?shù)呐浜希示€接觸廣泛用于高壓開關(guān)電器的可動接觸中線接觸廣泛用于高壓開關(guān)電器的可動接觸中， 而面接觸多用于固定連接。而面接觸多用于固定連接。 4. 接觸表面加

16、工情況接觸表面加工情況 p 接觸表面可以是粗加工（機(jī)械），也可以是精加工（研接觸表面可以是粗加工（機(jī)械），也可以是精加工（研 磨）。加工精度對接觸電阻有一定影響，它表現(xiàn)在接觸點(diǎn)數(shù)磨）。加工精度對接觸電阻有一定影響，它表現(xiàn)在接觸點(diǎn)數(shù) 的多少不同。的多少不同。 p 但實(shí)踐表明，過于精細(xì)的表面加工對于降低接觸電阻未必但實(shí)踐表明，過于精細(xì)的表面加工對于降低接觸電阻未必 是有利的。要綜合考慮接觸形式、接觸壓力等情況。是有利的。要綜合考慮接觸形式、接觸壓力等情況。 材料材料 接觸電阻接觸電阻 / F = 10 NF = 1000 N 機(jī)加工機(jī)加工1304 機(jī)加工，表機(jī)加工，表 面有油面有油 3403 研磨

17、加工研磨加工19001 研磨加工，研磨加工， 表面有油表面有油 28006 5. 接觸電阻的工程計算方法接觸電阻的工程計算方法 p 從上面的分析中我們可以看到，影響接觸電阻的因素很多，從上面的分析中我們可以看到，影響接觸電阻的因素很多， 要準(zhǔn)確的計算接觸電阻是很困難的，通常只能用要準(zhǔn)確的計算接觸電阻是很困難的，通常只能用經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式估估 算。算。 () j m K R F 與接觸形式 有關(guān) 點(diǎn)接觸：點(diǎn)接觸：m = 0.5 線接觸：線接觸：m = 0.75 面接觸：面接觸：m = 0.80.95 接觸材料接觸材料銀銀 - 銀銀銅銅 銅銅銅銅-銅（鍍錫）銅（鍍錫）鋁鋁 銅銅鋁鋁 黃銅黃銅 K6

18、0801401009801900 與接觸材料、表面加工等有關(guān)，由 實(shí)驗(yàn)確定 系數(shù)系數(shù)K K值：值： 合金合金 第三節(jié)第三節(jié) 電接觸在長期工作中的問題電接觸在長期工作中的問題 p 長期工作中的主要問題：長期工作中的主要問題： 發(fā)熱發(fā)熱 熔焊熔焊 磨損磨損 p所謂觸頭所謂觸頭磨損磨損是指觸頭在長期的通流與合分動作過程中，是指觸頭在長期的通流與合分動作過程中， 因污染、腐蝕、機(jī)械撞擊及電弧的燒蝕因污染、腐蝕、機(jī)械撞擊及電弧的燒蝕(熔化、飛濺、氣化熔化、飛濺、氣化) 等作用使觸頭導(dǎo)電狀態(tài)嚴(yán)重惡化甚至產(chǎn)生變形、材料脫落等作用使觸頭導(dǎo)電狀態(tài)嚴(yán)重惡化甚至產(chǎn)生變形、材料脫落 丟失等現(xiàn)象。丟失等現(xiàn)象。 p磨損的

19、結(jié)果又加劇發(fā)熱和熔焊的發(fā)生。磨損的結(jié)果又加劇發(fā)熱和熔焊的發(fā)生。 與接觸電阻異常惡化有關(guān)與接觸電阻異常惡化有關(guān) pRj的大小直接影響觸頭溫度及工作可靠性，設(shè)計和維護(hù)的大小直接影響觸頭溫度及工作可靠性，設(shè)計和維護(hù) 良好的斷路器，良好的斷路器， Rj不應(yīng)變化太大。不應(yīng)變化太大。 p新加工的觸頭，表面氧化膜很薄，觸頭接觸電阻較小。新加工的觸頭，表面氧化膜很薄，觸頭接觸電阻較小。 p經(jīng)過長期工作后，觸頭表面與周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，接經(jīng)過長期工作后，觸頭表面與周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，接 觸電阻會不斷增加。為了保證觸頭工作可靠，在長期工觸電阻會不斷增加。為了保證觸頭工作可靠，在長期工 作過程中，作過程中，必須保證

20、觸頭接觸電阻長期穩(wěn)定必須保證觸頭接觸電阻長期穩(wěn)定。為此，必。為此，必 須分析造成接觸電阻不穩(wěn)定的原因。須分析造成接觸電阻不穩(wěn)定的原因。 一、接觸電阻的異常惡化問題一、接觸電阻的異常惡化問題 p造成接觸電阻不穩(wěn)定的造成接觸電阻不穩(wěn)定的 原因有兩個原因有兩個: 一個是一個是化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕; 另一個是另一個是電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕。 1）化學(xué)腐蝕）化學(xué)腐蝕 p當(dāng)可分當(dāng)可分觸頭分開觸頭分開時，構(gòu)成接觸連接的金屬如銅、鋁及其合時，構(gòu)成接觸連接的金屬如銅、鋁及其合 金與周圍介質(zhì)中的某些成分，如空氣中的氧、變壓器油中金與周圍介質(zhì)中的某些成分，如空氣中的氧、變壓器油中 的有機(jī)酸等起化學(xué)作用，生成不導(dǎo)電的化學(xué)膜

21、，由此會出的有機(jī)酸等起化學(xué)作用，生成不導(dǎo)電的化學(xué)膜，由此會出 現(xiàn)很大的表面電阻。這一現(xiàn)象稱為現(xiàn)很大的表面電阻。這一現(xiàn)象稱為化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕。 p電接觸受化學(xué)腐蝕的程度與金屬種類、周圍介質(zhì)及接觸面電接觸受化學(xué)腐蝕的程度與金屬種類、周圍介質(zhì)及接觸面 的溫度有很大關(guān)系。但是在觸頭關(guān)合過程中，由于觸頭間的溫度有很大關(guān)系。但是在觸頭關(guān)合過程中，由于觸頭間 發(fā)生碰撞和滑動，又會使化學(xué)膜部分去除，使接觸電阻降發(fā)生碰撞和滑動，又會使化學(xué)膜部分去除，使接觸電阻降 低下來。低下來。 p當(dāng)觸頭當(dāng)觸頭長期閉合長期閉合時，接觸面雖不與周圍介質(zhì)相接觸，但周時，接觸面雖不與周圍介質(zhì)相接觸，但周 圍介質(zhì)中的氧分子等會從接觸點(diǎn)

22、周圍逐漸侵入，與金屬起圍介質(zhì)中的氧分子等會從接觸點(diǎn)周圍逐漸侵入，與金屬起 化學(xué)作用，形成金屬氧化物。這樣會使實(shí)際接觸面積減小，化學(xué)作用，形成金屬氧化物。這樣會使實(shí)際接觸面積減小， 接觸電阻增加。接觸電阻增加。接觸點(diǎn)溫度接觸點(diǎn)溫度愈高，氧分子活動能力越強(qiáng)，愈高，氧分子活動能力越強(qiáng)， 可以更深地侵入到金屬內(nèi)部可以更深地侵入到金屬內(nèi)部.這種作用更為嚴(yán)重。因此，為這種作用更為嚴(yán)重。因此，為 了使接觸電阻在長期工作情況下保持穩(wěn)定，必須保證了使接觸電阻在長期工作情況下保持穩(wěn)定，必須保證接觸接觸 點(diǎn)在長期工作下的溫度不應(yīng)過高點(diǎn)在長期工作下的溫度不應(yīng)過高。電接觸的長期允許溫度。電接觸的長期允許溫度 所以很低的

23、原因就在于此。所以很低的原因就在于此。 2）電化學(xué)腐蝕）電化學(xué)腐蝕 p措施：增加接觸壓力可以提高接觸電阻的穩(wěn)定性措施：增加接觸壓力可以提高接觸電阻的穩(wěn)定性;另一個有另一個有 效措施就是在容易腐蝕的金屬上覆蓋銀、錫等金屬。效措施就是在容易腐蝕的金屬上覆蓋銀、錫等金屬。 p不同金屬構(gòu)成電接觸時，還會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐不同金屬構(gòu)成電接觸時，還會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐 蝕會造成電接觸的嚴(yán)重破壞。蝕會造成電接觸的嚴(yán)重破壞。 p電化學(xué)腐蝕的原理也就是電化學(xué)腐蝕的原理也就是化學(xué)電池化學(xué)電池的原理。用不同金屬作的原理。用不同金屬作 電極插入電解液中時，就形成了一個電池。一個電極顯正電極插入電解液中時，

24、就形成了一個電池。一個電極顯正 極性，另一個電極顯負(fù)極性，電池的電動勢決定于金屬種極性，另一個電極顯負(fù)極性，電池的電動勢決定于金屬種 類。類。 ZnPt HCl electrons p各種金屬在電解液中的電位各種金屬在電解液中的電位(與氫相比較與氫相比較)，按電位高低排，按電位高低排 成次序，叫做成次序，叫做電化序表電化序表。 p 兩種金屬在表中的位置兩種金屬在表中的位置相隔越遠(yuǎn)相隔越遠(yuǎn)，組成電池時的，組成電池時的電動勢就電動勢就 越高越高。當(dāng)電池正負(fù)電極用導(dǎo)線短路后將有電流。當(dāng)電池正負(fù)電極用導(dǎo)線短路后將有電流I流通。在流通。在 電流流過的同時，負(fù)電極金屬溶解到電解液中，造成電流流過的同時，負(fù)

25、電極金屬溶解到電解液中，造成負(fù)電負(fù)電 極極金屬的腐蝕。電動勢越高，電流越大，腐蝕越嚴(yán)重。正金屬的腐蝕。電動勢越高，電流越大，腐蝕越嚴(yán)重。正 電極則不會出現(xiàn)這種腐蝕作用。電極則不會出現(xiàn)這種腐蝕作用。 p不同金屬構(gòu)成不同金屬構(gòu)成電接觸電接觸時也會發(fā)生類似的腐蝕現(xiàn)象。如銅鋁時也會發(fā)生類似的腐蝕現(xiàn)象。如銅鋁 接觸、銅鐵接觸等。接觸、銅鐵接觸等。 金屬金屬AlZnCrFeCdNiSnHCuAgPt 電位電位/V-1.34 -0.76 -0.56 -0.44-0.4-0.2-0.1400.3450.80.86 銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？銅板上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？ 銅器上的鐵鉚釘為什么特別容

26、易生銹？銅器上的鐵鉚釘為什么特別容易生銹？ p減少電化學(xué)腐蝕的措施減少電化學(xué)腐蝕的措施： 為了減少不同金屬接觸時出現(xiàn)的電化學(xué)腐蝕作用，應(yīng)注為了減少不同金屬接觸時出現(xiàn)的電化學(xué)腐蝕作用，應(yīng)注 意避免采用在電化序表中相距較遠(yuǎn)的金屬構(gòu)成電接觸。但在意避免采用在電化序表中相距較遠(yuǎn)的金屬構(gòu)成電接觸。但在 高壓斷路器中，常不可免地需要采用高壓斷路器中，常不可免地需要采用鋁銅鋁銅接觸。此時，可在接觸。此時，可在 鋁表面上用銅、銀或錫覆蓋，或在鋁、銅兩金屬間加上鋅墊鋁表面上用銅、銀或錫覆蓋，或在鋁、銅兩金屬間加上鋅墊 片以減少電化學(xué)腐蝕作用。也可在接觸面周圍涂抹油脂，防片以減少電化學(xué)腐蝕作用。也可在接觸面周圍涂

27、抹油脂，防 止水分侵入形成電解液。止水分侵入形成電解液。 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕電化腐蝕 條件條件 金屬跟非金屬單質(zhì)直接金屬跟非金屬單質(zhì)直接 接觸接觸 多種金屬或合金多種金屬或合金 跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象現(xiàn)象無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生 本質(zhì)本質(zhì)金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被分解較活潑金屬被分解 聯(lián)系聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍 p電流流經(jīng)電器的導(dǎo)電部分時，導(dǎo)電桿、觸頭等的溫度都電流流經(jīng)電器的導(dǎo)電部分時，導(dǎo)電桿、觸頭等的溫度都 要升高。開關(guān)電器的觸頭大多是用截面很大的紫銅制成，要升高。開關(guān)電器的觸頭大多是用截面很大

28、的紫銅制成， 紫銅導(dǎo)熱性又很好，因此觸頭部分的溫度幾乎相同，稱紫銅導(dǎo)熱性又很好，因此觸頭部分的溫度幾乎相同，稱 為觸頭的為觸頭的本體溫度本體溫度Tb； 二、觸頭溫升與熔焊二、觸頭溫升與熔焊 接觸面接觸面 本體本體 p在接觸處，由接觸電阻產(chǎn)生的熱損在接觸處，由接觸電阻產(chǎn)生的熱損 耗集中在很小范圍內(nèi)。這些熱量只耗集中在很小范圍內(nèi)。這些熱量只 能通過傳導(dǎo)向觸頭本體傳熱，因此能通過傳導(dǎo)向觸頭本體傳熱，因此 接觸點(diǎn)處的溫度接觸點(diǎn)處的溫度Tm要比觸頭本體溫要比觸頭本體溫 度高。度高。 Tb與與Tm之差稱為接觸點(diǎn)溫升之差稱為接觸點(diǎn)溫升 22 8 j jmb I R TT 對所有金屬材料：對所有金屬材料： L

29、T 22 8 j j I R LT 本體的絕本體的絕 對溫度對溫度 L稱為洛侖茲常數(shù)：稱為洛侖茲常數(shù)： 822 2.4 10LVK p這個計算結(jié)果表明，只要接觸電阻不大，在長期通過額定電流這個計算結(jié)果表明，只要接觸電阻不大，在長期通過額定電流 時，接觸點(diǎn)溫度與觸頭本體溫度相差無幾。但當(dāng)接觸電阻由時，接觸點(diǎn)溫度與觸頭本體溫度相差無幾。但當(dāng)接觸電阻由 6.6 增加為增加為66 時，接觸點(diǎn)溫升將由時，接觸點(diǎn)溫升將由0. 23K增大為增大為23K，接，接 觸電阻對接觸點(diǎn)溫升的影響已不容忽視了。觸電阻對接觸點(diǎn)溫升的影響已不容忽視了。 p由于接觸點(diǎn)處導(dǎo)電狀態(tài)的惡化破壞或在突然的短路電流作用下由于接觸點(diǎn)處導(dǎo)

30、電狀態(tài)的惡化破壞或在突然的短路電流作用下 熱效應(yīng)劇增，接觸處的溫度就可能達(dá)到金屬材料的熱效應(yīng)劇增，接觸處的溫度就可能達(dá)到金屬材料的軟化點(diǎn)或熔軟化點(diǎn)或熔 點(diǎn)點(diǎn)，使觸頭局部軟化或熔化。如果熔化較厲害就會造成，使觸頭局部軟化或熔化。如果熔化較厲害就會造成熔焊熔焊。 熔焊嚴(yán)重時就有可能將觸頭焊在一起而無法自行分開。熔焊嚴(yán)重時就有可能將觸頭焊在一起而無法自行分開。 【例【例】計算玫瑰觸頭在長期通過額定電流時的接觸點(diǎn)溫升】計算玫瑰觸頭在長期通過額定電流時的接觸點(diǎn)溫升j，已知，已知 額定電流額定電流I=600A，本體溫度，本體溫度90 C,接觸電阻接觸電阻Rj =6.6. 【解【解】觸頭本體絕對溫度為】觸頭

31、本體絕對溫度為 273363 b TtK 22 62 6 (600 6.6 10 ) 0.23 88 2.4 10363 j j I R K LT 三、觸頭的帶電關(guān)合與開斷三、觸頭的帶電關(guān)合與開斷 p觸頭開距觸頭開距：處于分閘位置時，開關(guān)一相的觸頭之間或其：處于分閘位置時，開關(guān)一相的觸頭之間或其 連接的任何導(dǎo)電部分之間的總間隙。它由開關(guān)在分閘位連接的任何導(dǎo)電部分之間的總間隙。它由開關(guān)在分閘位 置時動、靜觸頭間所需要的絕緣距離置時動、靜觸頭間所需要的絕緣距離(即斷口絕緣即斷口絕緣)所決所決 定。定。1 p觸頭行程觸頭行程：在分、合閘操作中，開關(guān)動觸頭起始位置到：在分、合閘操作中，開關(guān)動觸頭起始位

32、置到 終止位置的距離。終止位置的距離。 2 1. 與觸頭相關(guān)的術(shù)語與觸頭相關(guān)的術(shù)語 p接觸行程接觸行程：合閘操作中，開關(guān)觸頭接觸后：合閘操作中，開關(guān)觸頭接觸后 動觸頭繼續(xù)運(yùn)動的距離。對某些機(jī)構(gòu)應(yīng)為動觸頭繼續(xù)運(yùn)動的距離。對某些機(jī)構(gòu)應(yīng)為 直接帶動動觸頭的部件繼續(xù)運(yùn)行的距離。直接帶動動觸頭的部件繼續(xù)運(yùn)行的距離。 從圖可見，接觸行程為行程與開距之差。從圖可見，接觸行程為行程與開距之差。 3 p主觸頭主觸頭：斷路器通常都有多對供給自身或別的控制保護(hù)斷路器通常都有多對供給自身或別的控制保護(hù) 所用的輔助觸頭。主觸頭指開關(guān)主回路中的觸頭，在所用的輔助觸頭。主觸頭指開關(guān)主回路中的觸頭，在合合 閘閘位置時承載主回

33、路的電流。位置時承載主回路的電流。 p弧觸頭弧觸頭： 指在其上形成電弧的觸頭。弧觸頭兼作主觸頭，指在其上形成電弧的觸頭?；∮|頭兼作主觸頭， 也可設(shè)計成單獨(dú)的觸頭，以保護(hù)承載工作電流的觸頭免也可設(shè)計成單獨(dú)的觸頭，以保護(hù)承載工作電流的觸頭免 受電弧侵蝕。所有的大功率斷路器都設(shè)有弧觸頭受電弧侵蝕。所有的大功率斷路器都設(shè)有弧觸頭(僅真空僅真空 開關(guān)例外）。開關(guān)例外）。 p斷路器在空載操作時，動、靜觸頭間發(fā)生碰撞和摩擦，會造斷路器在空載操作時，動、靜觸頭間發(fā)生碰撞和摩擦，會造 成觸頭的變形和觸頭材料的損耗，這一現(xiàn)象稱為成觸頭的變形和觸頭材料的損耗，這一現(xiàn)象稱為機(jī)械磨損機(jī)械磨損。 一般說來，高壓斷路器觸頭的機(jī)械磨損并不嚴(yán)重一般說來，高壓斷路器觸頭的機(jī)械磨損并不嚴(yán)重. p斷路器開斷電路時，觸頭間要產(chǎn)生電弧。電弧的斷路器開斷電路時，觸頭間要產(chǎn)生電弧。電弧的高溫高溫作用會作用會 使觸頭表面燒損、變形、金屬材料流失，造成觸頭的使觸頭表面燒損、變形、金屬材料流失，造成觸頭的電磨損電磨損。 這一現(xiàn)象在斷路器開斷短路電流時尤為嚴(yán)重。因此