第4章電弧的基本理論

1、第4章 電弧的基本理論電弧的實(shí)質(zhì)是高溫等離子體。等離子體：由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。等離子體分為：高溫等離子體和低溫等離子體。電弧是高溫等離子體。電弧的特點(diǎn)：導(dǎo)電性能強(qiáng)、能量集中、溫度高、亮度大、質(zhì)量輕、易變形等。41電弧的形成與去游離放電的形式：非自持式放電和自持式放電。非自持式放電：需要外部游離因素來維持的放電形式，主要指在氣體環(huán)境下，放電持續(xù)需要依靠外界游離因素所造成的原始游離才能實(shí)現(xiàn)。它的特點(diǎn)：1. 外因影響放電，外界游離因素消失，放電也會(huì)衰減直至停止；2. 具有飽和性，穩(wěn)定的外部因素單位時(shí)間里游

2、離出的帶電粒子數(shù)目是穩(wěn)定的，于是形成飽和形式的放電現(xiàn)象。自持式放電：指當(dāng)電場強(qiáng)度（場強(qiáng)）達(dá)到或超過一定值時(shí)，出現(xiàn)的電子崩可僅由電場的作用而自行維持和發(fā)展，不必再依賴外界游離因素的放電現(xiàn)象。電弧是一種自持式放電現(xiàn)象，即電極間的帶電質(zhì)點(diǎn)不斷產(chǎn)生和消失，處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。自持式放電：1. 放電不再依賴外界游離因素；2. 自持放電的條件是：電源的能量足以維持電弧的燃燒；3. 放電電流迅速增加，放電間隙電壓迅速降低；4. 伴隨有強(qiáng)光和高溫。4.1.1介質(zhì)中電弧形成的機(jī)理電弧的形成過程：介質(zhì)向等離子體態(tài)的轉(zhuǎn)化過程；電弧的產(chǎn)生和維持：弧隙里中性質(zhì)點(diǎn)（分子和原子）被游離的結(jié)果，游離就是中性質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為帶電質(zhì)

3、點(diǎn)的過程。從電弧的形成過程來看，游離過程分三種形式：1. 強(qiáng)電場發(fā)射：是在弧隙間最初產(chǎn)生電子的原因；2. 碰撞游離：由英國物理學(xué)家湯森德在1903年提出（湯森德機(jī)理）3. 熱游離：電弧產(chǎn)生之后，弧隙的溫度很高，在高溫作用下，氣體的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速度增加；具有足夠動(dòng)能的中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞，又可能游離出電子和離子。還有光游離、熱電子發(fā)射、金屬氣化等。4.1.2電弧的去游離過程去游離的主要形式：復(fù)合和擴(kuò)散。1. 復(fù)合去游離 復(fù)合：指正離子和負(fù)離子互相吸引，結(jié)合在一起，電荷互相中和的過程。2. 擴(kuò)散去游離擴(kuò)散：指帶電質(zhì)點(diǎn)從電弧內(nèi)部逸出而進(jìn)入周圍介質(zhì)的現(xiàn)象?；∠秲?nèi)的擴(kuò)散去游離的形式：濃度擴(kuò)散和溫度擴(kuò)散。游離

4、和去游離是電弧燃燒中兩個(gè)相反的過程。游離過程使弧道中的帶電離子增加，有助于電弧的燃燒；去游離過程使弧道中的帶電離子減少，有利于電弧的熄滅。 由焊接電源供給的，在兩極間產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的氣體放電現(xiàn)象叫電弧。電弧是由于電場過強(qiáng)，氣體發(fā)生電崩潰而持續(xù)形成等離子體，使得電流通過了通常狀態(tài)下的絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花現(xiàn)象。1808年漢弗里·；戴維（Humphry Davy）利用此一現(xiàn)象發(fā)明第一盞“電燈”電弧燈（voltaic arc lamp）。 主要分類 1按電流種類可分為：交流電弧、直流電弧和脈沖電弧。 2按電弧的狀態(tài)可分為：自由電弧和壓縮電弧（如等離子?。?3按電極材料可分

5、為：熔化極電弧和不熔化極電弧。 特點(diǎn)用途 導(dǎo)電性強(qiáng)、能量集中、溫度高、亮度大、質(zhì)量輕、易變性等。 電弧可作為強(qiáng)光源如弧光燈，紫外線源如太陽燈或強(qiáng)熱源如電弧爐。電弧具有熱效應(yīng)。 主要作用 電弧是高溫高導(dǎo)電率的游離氣體，它不僅對(duì)觸頭有很大的破壞作用，而且使斷開電路的時(shí)間延長。產(chǎn)生電流 當(dāng)用開關(guān)電器斷開電流時(shí)，如果電路電壓不低于1020伏，電流不小于80100mA，電器的觸頭間便會(huì)產(chǎn)生電弧。 因此，在了解開關(guān)電器的結(jié)構(gòu)和工作情況之前，首先來看看其是如何產(chǎn)生和熄滅的。 電弧的形成是觸頭間中性質(zhì)子(分子和原子)被游離的過程。開關(guān)觸頭分離時(shí)，觸頭間距離很小，電場強(qiáng)度E很高(E = U/d)。當(dāng)電場強(qiáng)度超過

6、3106V/m時(shí)，陰極表面的電子就會(huì)被電場力拉出而形成觸頭空間的自由電子。這種游離方式稱為：強(qiáng)電場發(fā)射。 從陰極表面發(fā)射出來的自由電子和觸頭間原有的少數(shù)電子，在電場力的作用下向陽極作加速運(yùn)動(dòng)，途中不斷地和中性質(zhì)點(diǎn)相碰撞。只要電子的運(yùn)動(dòng)速度v足夠高，電子的動(dòng)能A=1/2mv2足夠大，就可能從中性質(zhì)子中打出電子，形成自由電子和正離子。這種現(xiàn)象稱為碰撞游離。新形成的自由電子也向陽極作加速運(yùn)動(dòng)，同樣地會(huì)與中性質(zhì)點(diǎn)碰撞而發(fā)生游離。碰撞游離連續(xù)進(jìn)行的結(jié)果是觸頭間充滿了電子和正離子，具有很大的電導(dǎo)；在外加電壓下，介質(zhì)被擊穿而產(chǎn)生電弧，電路再次被導(dǎo)通。 觸頭間電弧燃燒的間隙稱為弧隙。電弧形成后，弧隙間的高溫使

7、陰極表面的電子獲得足夠的能量而向外發(fā)射，形成熱電場發(fā)射。同時(shí)在高溫的作用下(電弧中心部分維持的溫度可達(dá)10000以上)，氣體中性質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速度增加。當(dāng)具有足夠動(dòng)能的中性質(zhì)點(diǎn)相互碰撞時(shí)，將被游離而形成電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為熱游離。 隨著觸頭分開的距離增大，觸頭間的電場強(qiáng)度E逐漸減小，這時(shí)電弧的燃燒主要是依靠熱游離維持的。在開關(guān)電器的觸頭間，發(fā)生游離過程的同時(shí)，還發(fā)生著使帶電質(zhì)點(diǎn)減少的去游離過程。 電弧放電 兩個(gè)電極在一定電壓下由氣態(tài)帶電粒子，如電子或離子，維持導(dǎo)電的現(xiàn)象。激發(fā)試樣產(chǎn)生光譜。電弧放電主要發(fā)射原子譜線，是發(fā)射光譜分析常用的激發(fā)光源。通常分為直流電弧放電和交流電弧放電兩種。

8、 氣體放電中最強(qiáng)烈的一種自持放電。當(dāng)電源提供較大功率的電能時(shí)，若極間電壓不高（約幾十伏），兩極間氣體或金屬蒸氣中可持續(xù)通過較強(qiáng)的電流（幾安至幾十安）,并發(fā)出強(qiáng)烈的光輝,產(chǎn)生高溫（幾千至上萬度），這就是電弧放電。電弧是一種常見的熱等離子體（見等離子體應(yīng)用）。 電弧放電最顯著的外觀特征是明亮的弧光柱和電極斑點(diǎn)。電弧的重要特點(diǎn)是電流增大時(shí),極間電壓下降,弧柱電位梯度也低，每厘米長電弧電壓降通常不過幾百伏，有時(shí)在1伏以下?；≈碾娏髅芏群芨?每平方厘米可達(dá)幾千安，極斑上的電流密度更高。 電弧放電可分為 3個(gè)區(qū)域：陰極區(qū)、弧柱和陽極區(qū)。其導(dǎo)電的機(jī)理是：陰極依靠場致電子發(fā)射和熱電子發(fā)射效應(yīng)發(fā)射電子；弧柱依

9、靠其中粒子熱運(yùn)動(dòng)相互碰撞產(chǎn)生自由電子及正離子，呈現(xiàn)導(dǎo)電性，這種電離過程稱為熱電離；陽極起收集電子等作用，對(duì)電弧過程影響常較小。在弧柱中，與熱電離作用相反，電子與正離子會(huì)因復(fù)合而成為中性粒子或擴(kuò)散到弧柱外，這一現(xiàn)象稱為去電離。在穩(wěn)定電弧放電中，電離速度與去電離速度相同，形成電離平衡。此時(shí)弧柱中的平衡狀態(tài)可用薩哈公式描述。 能量平衡是描述電弧放電現(xiàn)象的又一重要定律。能量的產(chǎn)生是電弧的焦耳熱，能量的發(fā)散則通過輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)三種途徑。改變散熱條件可使電弧參數(shù)改變，并影響放電的穩(wěn)定性。 電弧通常可分為長弧和短弧兩類。長弧中弧柱起重要作用。短弧長度在幾毫米以下，陰極區(qū)和陽極區(qū)起主要作用。 根據(jù)電弧所處的

10、介質(zhì)不同又分為氣中電弧和真空電弧兩種。液體(油或水)中的電弧實(shí)際在氣泡中放電，也屬于氣中電弧。真空電弧實(shí)際是在稀薄的電極材料蒸氣中放電。這二種電弧的特性有較大差別。電弧是一束高溫電離氣體， 在外力作用下， 如氣流，外界磁場甚至電弧本身產(chǎn)生的磁場作用下會(huì)迅速移動(dòng)（每秒可達(dá)幾百米），拉長、卷曲形成十分復(fù)雜的形狀。電弧在電極上的孳生點(diǎn)也會(huì)快速移動(dòng)或跳動(dòng)。 在電力系統(tǒng)中，開關(guān)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)會(huì)出現(xiàn)電弧放電。由于電弧弧柱的電位梯度小，如大氣中幾百安以上電弧電位梯度只有15伏/厘米左右。在大氣中開關(guān)分?jǐn)?00千伏5安電路時(shí)，電弧長度超過7米。電流再大，電弧長度可達(dá)30米。因此要求高壓開關(guān)能夠迅速地在很小的封閉容

11、器內(nèi)使電弧熄滅，為此，專門設(shè)計(jì)出各種各樣的滅弧室。滅弧室的基本類型有：采用六氟化硫、真空和油等介質(zhì)；采用氣吹、磁吹等方式快速從電弧中導(dǎo)出能量；迅速拉長電弧等。直流電弧要比交流電弧難以熄滅。 電弧放電可用于焊接、冶煉、照明、噴涂等。這些場合主要是利用電弧的高溫、高能量密度、易控制等特點(diǎn)。在這些應(yīng)用中，都需使電弧穩(wěn)定放電。目前的電子產(chǎn)品，如等離子電視、等離子顯示器其顯示原理也是依賴電弧放電。 （一）電弧現(xiàn)象 電弧實(shí)際上是一種氣體游離的放電現(xiàn)象。當(dāng)斷路器切斷有電流的電路時(shí)，如果觸頭間的電壓大于10-20V 、電流大于80-100mH ，在切斷電路的瞬間，觸頭就會(huì)產(chǎn)生電弧。此時(shí)因觸頭間存在電弧，斷開的

12、電路仍然處于接通狀態(tài)。只有待電弧熄滅后，電路才算真正斷開。在配電網(wǎng)絡(luò)各種配電設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、架空和電纜線路等）正常運(yùn)行時(shí)，需要可靠地接通或斷開；在改變運(yùn)行方式時(shí)，又需要靈活地進(jìn)行切換操作；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，又必須迅速地切除故障部分，使無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。這些斷開和接通電路的任務(wù)必須由開關(guān)電器來承擔(dān)。在配電網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)的有斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、自動(dòng)開關(guān)、接觸器和負(fù)荷開關(guān)等。而這些開關(guān)電器在斷開具有一定電壓和電流的電路時(shí)，相互分開的開關(guān)觸頭之間產(chǎn)生一種強(qiáng)烈的白光，這種白光稱為電弧。 由于電弧能量集中、溫度高、亮度強(qiáng)，當(dāng)用10kV少油斷路器斷開20kA,的電流時(shí)，電弧功率可

13、高達(dá)10000kW以上，這樣高的能量幾乎全部變?yōu)闊崮?。所以電弧持續(xù)不息，就會(huì)燒壞設(shè)備觸頭和觸頭附近的絕緣，這不僅延長了斷路時(shí)間，甚至使斷路器內(nèi)部壓力劇增，引起油斷路器爆炸。因此，高壓開關(guān)電器在切斷高壓電路時(shí)，怎樣使電弧迅速熄滅是一個(gè)重要問題，為此我們首先應(yīng)了解電弧是怎樣形成的。 （二）形成電弧的四因素 1.強(qiáng)電場發(fā)射 當(dāng)開關(guān)觸頭剛分開的瞬間，觸頭之間的距離很近，所以分開的縫隙間電場強(qiáng)度 E很大，在此強(qiáng)電場作用下，電子從陰極表面被拉出而奔向陽極，這種現(xiàn)象稱為強(qiáng)電場發(fā)射。電場強(qiáng)度愈大，這種金屬表面發(fā)射電子量也愈增加。但隨著觸頭的逐漸分開，觸頭之間的距離增大，電場強(qiáng)度E 隨之減小，發(fā)射電子量也就迅速

14、減小了。 2.熱電發(fā)射 奔向陽極的自由電子，因具有很大的動(dòng)能，在運(yùn)動(dòng)的過程中，如果碰到中性原子，所持的一部分動(dòng)能就傳給原子；若自由電子所持能量足夠大時(shí)，可將中性原子的外圍電子撞擊出來，使它也變?yōu)樽杂呻娮?。新產(chǎn)生的自由電子和原來電子一起繼續(xù)受到電場的作用而運(yùn)動(dòng)，又繼續(xù)獲得新的動(dòng)能，再次碰撞出新的自由電子。如此繼續(xù)碰撞，在弧隙中的自由電子和離子濃度不斷增強(qiáng)，成為游離狀態(tài)，這種游離過程稱為碰撞游離。當(dāng)開關(guān)觸頭間積聚的自由電子和離子達(dá)到一定濃度時(shí)，觸頭間有足夠大的電導(dǎo)，使觸頭間的介質(zhì)擊穿，開始弧光放電，此時(shí)電路仍有電流通過，這就是電弧產(chǎn)生的主要原因。 3.碰撞游離 奔向陽極的自由電子，因具有很大的動(dòng)能

15、，在運(yùn)動(dòng)的過程中，如果碰到中性原子，所持的一部分動(dòng)能就傳給原子；若自由電子所持能量足夠大時(shí)，可將中性原子的外圍電子撞擊出來，使它也變?yōu)樽杂呻娮?。新產(chǎn)生的自由電子和原來電子一起繼續(xù)受到電場的作用而運(yùn)動(dòng)，又繼續(xù)獲得新的動(dòng)能，再次碰撞出新的自由電子。如此繼續(xù)碰撞，在弧隙中的自由電子和離子濃度不斷增強(qiáng)，成為游離狀態(tài)，這種游離過程稱為碰撞游離。當(dāng)開關(guān)觸頭間積聚的自由電子和離子達(dá)到一定濃度時(shí)，觸頭間有足夠大的電導(dǎo)，使觸頭間的介質(zhì)擊穿，開始弧光放電，此時(shí)電路仍有電流通過，這就是電弧產(chǎn)生的主要原因。 4.熱游離 熱游離是維持電弧燃燒的主要原因。在弧光放電和觸頭拉開距離增大后，弧柱的電場強(qiáng)度減小，碰撞游離減弱。

16、這時(shí)由于弧光放電產(chǎn)生的高溫使弧心有大量的電子移動(dòng)，弧心的溫度可達(dá)100000C以上，而電弧表面的溫度可達(dá)到3000-4000c以上。電弧的高溫，依靠通過它的電流所產(chǎn)生的熱來維持，即依靠電網(wǎng)的電能來維持。因?yàn)榛⌒牟糠值臍怏w（介質(zhì)）溫度很高，在弧心區(qū)域內(nèi)，氣體中的質(zhì)點(diǎn)將發(fā)生迅速而又不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)在這樣高溫下，如果具有足夠動(dòng)能的高速中性質(zhì)點(diǎn)互相碰撞時(shí)，中性質(zhì)點(diǎn)將會(huì)被電離，形成自由電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為氣體的熱游離，弧柱的導(dǎo)電性主要靠這種現(xiàn)象來維持。 上述電弧形成的四因素，實(shí)際上是個(gè)連續(xù)過程。當(dāng)觸頭剛開始分開時(shí)，強(qiáng)電場發(fā)射和熱電發(fā)射所產(chǎn)生的自由電子，在電場作用下移向陽極。以后，電子在運(yùn)動(dòng)的過程中，

17、產(chǎn)生碰撞使弧道中的氣體游離，進(jìn)而產(chǎn)生電弧。由于游離現(xiàn)象的存在和電弧的產(chǎn)生又使熱游離繼續(xù)進(jìn)行，電弧持續(xù)不斷的燃燒。其實(shí)，電弧形成的這些因素都是貫穿在電弧形成的整個(gè)過程中，只不過在某一過程中哪個(gè)因素起主要作用而已，切不要把電弧的形成過程誤解為一個(gè)單獨(dú)因素作用的結(jié)果。 電弧的特點(diǎn)是： （1）起弧電壓、電流數(shù)值低 （2）電弧能量集中，溫度很高 （3）電弧是一束質(zhì)量很輕的游離態(tài)氣體，在外力作用下，很易彎曲、變形。 （4）電弧有良好的導(dǎo)電性能、具有很高的電導(dǎo)： （5）電弧有陰極區(qū)（包括陰極斑點(diǎn)）、弧柱區(qū)（包括弧柱、弧焰）、陽極區(qū)（包括陽極斑點(diǎn)）三部分組成。 游離作用： 當(dāng)開關(guān)工作時(shí)，介質(zhì)會(huì)由絕緣狀態(tài)變成導(dǎo)

18、電狀態(tài)。介質(zhì)的放電現(xiàn)象是由于電場、熱、光的作用下，介質(zhì)里的中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生自由電子、正、負(fù)離子的結(jié)果。這種現(xiàn)象我們稱為游離作用。在介質(zhì)中產(chǎn)生的游離作用達(dá)到一定程度時(shí)，介質(zhì)將被擊穿，而產(chǎn)生電弧放電。 電弧的形成是由于介質(zhì)的游離而發(fā)生的。電弧游離的方式有利用氣體或油熄滅電弧。在開關(guān)電器中利用各種形式的滅弧室使氣體或油產(chǎn)生巨大的壓力并有力地吹向弧隙，電弧在氣流或油流中被強(qiáng)烈地冷卻和去游離，并且其中的游離物質(zhì)被未游離物質(zhì)所代替，電弧便迅速熄滅。氣體或油吹動(dòng)的方式有縱吹和橫吹兩種，縱吹使電弧冷卻變細(xì)，然后熄滅;橫吹是把電弧拉長切斷而熄滅。不少斷路器采用縱橫混合吹弧方式，以取得更好滅弧效果。 采用多斷口。高壓

19、斷路器常制成每相有兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的斷口，使加于每個(gè)斷口的電壓降低，電弧易于熄滅。42熄滅電弧的措施熄滅電弧的基本方法是削弱游離作用和加強(qiáng)去游離作用。熄滅電弧的主要方法及相應(yīng)的滅弧裝置：1. 采用優(yōu)良的滅弧絕緣介質(zhì)電力系統(tǒng)設(shè)備中常用的滅弧介質(zhì)：氣體介質(zhì)：六氟化硫氣體、氫氣、空氣等；液態(tài)介質(zhì)：開關(guān)油（常用25號(hào)變壓器油）；固態(tài)介質(zhì)：石英砂。2. 采用難熔的金屬作開關(guān)觸頭采用金屬鎢或其合金作為引弧觸頭；3. 迅速拉長電弧 采用強(qiáng)力分閘彈簧裝置；4. 吹弧吹弧的方式：縱吹和橫吹。5. 利用短弧原理滅弧常用于低壓開關(guān)電器中，采用金屬柵片作為滅弧裝置；6. 磁吹低壓開關(guān)電器廣泛應(yīng)用的是利用電磁力驅(qū)動(dòng)和拉長

20、電弧至固體介質(zhì)滅弧罩或金屬柵片滅弧罩中滅弧。目前磁吹主要的額滅弧方式有：彎曲的電弧產(chǎn)生的電動(dòng)力、鄰近鐵磁材料的影響、有串聯(lián)線圈的磁吹等；7. 利用固體介質(zhì)的狹縫和狹溝滅弧常見的固體介質(zhì)有絕緣柵片、滅弧罩和石英砂填料等；8. 采用多斷口滅弧減少開關(guān)電器的尺寸和成比例地提高可開斷的總電壓；為了防止各斷口處因電壓分布不均勻造成電弧重燃現(xiàn)象的發(fā)生，在各斷口處應(yīng)加裝均壓電容或均壓電阻。9. 真空滅弧 通過前面的一系列理論分析，我們可以找出加速電弧熄滅的很多方法，例如：拉長電弧、降低溫度、將長弧變?yōu)槎袒?、將電弧放置于特殊介質(zhì)中，增大電弧周圍氣體介質(zhì)的壓力等。為了減少電弧對(duì)觸頭的燒損和限制電弧擴(kuò)展的空間，通

21、常要將這些方法加以應(yīng)用，為此而采用的裝置稱為滅弧裝置。一個(gè)滅弧裝置可以采用某一種方法進(jìn)行熄弧。但在大多數(shù)情況下，則是綜合采用幾種方法，以增加滅弧效果。例如拉長和冷卻電弧往往是一起運(yùn)用的。 一、拉長電弧 電弧拉長以后，電弧電壓就增大，改變了電弧的伏安特性。在直流電弧中，其靜伏安特性上移，電弧可以熄滅。在交流電弧中，由于燃弧電壓的提高，電弧重燃困難。 電弧的拉長可以沿電弧的軸向(縱向)拉長，也可以沿垂直于電弧軸向(橫向)拉長，如圖212所示。圖212拉長電弧 1機(jī)械力拉長 電弧沿軸向拉長的情況是很多的，電器觸頭分?jǐn)噙^程實(shí)際上就是將電弧不斷地拉長。刀開關(guān)中閘刀的拉開也拉長電弧，電焊過程中將焊鉗提高可

22、使電弧拉長并熄滅。 2回路電動(dòng)力拉長圖213觸頭回路電動(dòng)力吹弧（a）常用觸頭回路電動(dòng)力吹?。唬╞）增磁型觸頭回路電動(dòng)力吹弧1觸頭橋；2動(dòng)觸頭；3電?。?靜觸頭；5靜觸頭座；6磁性片。 載流導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力，如果把電弧看作為一根軟導(dǎo)體，那么受到電動(dòng)力它就會(huì)發(fā)生變形，即拉長。如圖213所示，在一對(duì)橋式雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)型式的觸頭斷開時(shí)，電弧受回路電動(dòng)力F的作用被橫向拉長，也就是圖212中受F2作用力的情況。橫向拉長時(shí)電弧與周圍介質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而加強(qiáng)了冷卻，這樣就加速了電弧的熄滅。有時(shí)為了使磁場集中，在觸頭上添加磁性片6，以增大吹弧力，如圖213（b）所示。因利用回路本身滅弧的電動(dòng)力不夠大，電弧拉長和運(yùn)

23、動(dòng)的速度都較小，所以這種方法一般僅用于小容量的電器中。開斷大電流時(shí)，為了有較大的電動(dòng)力而專門設(shè)置了一個(gè)產(chǎn)生磁場的吹弧線圈，這種利用磁場力使電弧運(yùn)動(dòng)而熄滅的方法稱為磁吹滅弧。如圖214所示。由于這個(gè)磁場力比較大，其拉長電弧的效果也較好，如圖212中F3所示的情況。圖214磁吹滅弧裝置示意圖1磁吹鐵心；2導(dǎo)弧角；3滅弧罩；4磁吹線圈；5鐵夾板；6靜觸頭；7動(dòng)觸頭；8絕緣套。 磁吹線圈4是接在引出線和靜觸頭6之間，通過絕緣套與磁吹鐵芯絕緣，導(dǎo)弧角2和靜觸頭6固裝在一起。磁吹線圈4中的磁吹鐵芯1兩端各裝有一片導(dǎo)磁夾板5，磁夾板5同時(shí)夾于滅弧室兩側(cè)，用來加強(qiáng)弧區(qū)磁場。設(shè)在滅弧室中的動(dòng)靜觸頭就處在磁板之間

24、。 當(dāng)觸頭分開有電弧燃燒時(shí)，磁吹線圈和電弧本身均在電弧周圍產(chǎn)生磁場。由圖可見，在弧柱下方一側(cè)，磁吹線圈的磁通和電弧的磁通是相疊加的，而在弧柱上方一側(cè)，兩磁通是相削弱的，因此就產(chǎn)生磁吹力。電弧在磁吹力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)，電弧被拉長，電弧的根部離開靜觸頭而移到導(dǎo)弧角2上，進(jìn)一步拉長電弧，使電弧迅速熄滅。 導(dǎo)弧角2是根據(jù)回路電動(dòng)力原理設(shè)置的，用來引導(dǎo)電弧很快離開觸頭且按一定方向運(yùn)動(dòng)，以保護(hù)觸頭接觸面免受電弧的燒傷。 由于磁吹線圈與電路的連接方式不同而形成串激線圈和并激線圈之分。 上述所介紹的這種磁吹線圈和觸頭相串聯(lián)的激磁方法稱為串激法。它的優(yōu)點(diǎn)是：電流流向改變但磁吹力方向不變，即磁吹方向不隨電流極性的

25、改變而改變。具有這種磁吹的電器稱為“無極性電器”。同時(shí)因?yàn)槭谴?，通過磁吹線圈的電流與弧電流相同，因此弧電流越大則滅弧效力就越強(qiáng)；反之弧電流小時(shí)，滅弧效力就弱。所以串激法適用于切斷大電流的電器中。 在熄滅直流電弧時(shí)，外加磁場除了串激法外，還有并激法和它激法。它們的工作原理相同。 并激法的磁吹線圈不是和負(fù)載回路串聯(lián)，而是直接跨接在電源上。它的優(yōu)點(diǎn)是，可產(chǎn)生一個(gè)與回路電流無關(guān)的恒定磁場。這樣，在一定的恒定磁場下，不論開斷大電流或小電流，都可使電弧很快熄滅。但是由此產(chǎn)生的缺點(diǎn)是使電器的接線帶有極性，即當(dāng)觸頭上電流反向時(shí)，必須同時(shí)改變并激線圈的極性，否則磁吹力就會(huì)反向，所以使用中不太方便。 所謂它激法

26、，就是用永久磁鐵來代替并激法的磁吹線圈，它的磁吹特性和并激法相似。不同點(diǎn)是無需線圈和電源，因而結(jié)構(gòu)更趨簡單。 二、滅弧罩 滅弧罩是讓電弧與固體介質(zhì)相接觸，降低電弧溫度，從而加速電弧熄滅的比較常用的裝置。其結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，但其基本構(gòu)成單元為“縫”。我們將滅弧罩壁與壁之間構(gòu)成的間隙稱作“縫”。根據(jù)縫的數(shù)量可分為單縫和多縫。根據(jù)縫的寬度與電弧直徑之比可分為窄縫與寬縫?？p的寬度小于電弧直徑的稱窄縫，反之，大于電弧直徑的稱寬縫。根據(jù)縫的軸線與電弧軸線間的相對(duì)位置關(guān)系可分為縱縫與橫縫?？p的軸線和電弧軸線相平行的稱為縱縫，兩者相垂直的則稱為橫縫。 1縱縫滅弧罩 圖215所示為一縱向窄縫的滅弧情況，當(dāng)電

27、弧受力被拉入窄縫后，電弧與縫壁能緊密接觸。在繼續(xù)受力情況下，電弧在移動(dòng)過程中能不斷改變與縫壁接觸的部位，因而冷卻效果好，對(duì)熄弧有利。但是在頻繁開斷電流時(shí)，縫內(nèi)殘余的游離氣體不易排出，這對(duì)熄弧不利。所以此種形式適用于操作頻率不高的場合。圖215縱向窄縫式滅弧罩 圖216所示為一縱向?qū)捒p的滅弧情況，寬縫滅弧罩的特點(diǎn)與窄縫的正好相反，冷卻效果差，但排出殘余游離氣體的性能好。圖216中所示情況是將一寬縫中又設(shè)置了若干絕緣隔板，這樣就形成了縱向多縫。電弧進(jìn)入滅弧罩后，被隔板分成兩個(gè)直徑較原來小的電弧，并和縫壁接觸而冷卻，冷卻效果加強(qiáng)，熄弧性能提高。此外，由于縫較寬，熄弧后殘存的游離氣體容易排出，所以這種

28、結(jié)構(gòu)型式適用于較頻繁開斷的場合。圖217縱向曲縫式滅弧罩 圖217所示為縱向曲縫式滅弧罩的滅弧情況?？v向曲縫式又稱迷宮式，它的縫壁制成凹凸相間的齒狀，上下齒相互錯(cuò)開。同時(shí)，在電弧進(jìn)入處齒長較短，愈往深處，齒長愈長。當(dāng)電弧受到外力作用從下向上進(jìn)入滅弧罩的過程中，它不僅與縫壁接觸面積越來越大，而且長度也愈來愈長。這就加強(qiáng)了冷卻作用，具有很強(qiáng)的滅弧能力。但是，也正因?yàn)榭p隙愈往深處愈小，電弧在縫內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力愈來愈大。所以，這種結(jié)構(gòu)的滅弧罩，一定要配合以較大的讓電弧運(yùn)動(dòng)的力。否則，其滅弧效果反而不好。 2橫縫滅弧罩 為了加強(qiáng)冷卻效果，橫縫滅弧罩往往以多縫的結(jié)構(gòu)型式使用，也就是稱為橫向絕緣柵片，如圖

29、218所示。當(dāng)電弧進(jìn)入滅弧罩后，受到絕緣柵片的阻擋，電弧在外力作用下便發(fā)生彎曲，從而拉長了電弧，并加強(qiáng)了冷卻。為了分析電弧與絕緣柵片接觸時(shí)的情況，以圖219來放大說明：設(shè)磁通方向?yàn)榇怪毕蚶?，電弧AB、BC和CD段所受的電動(dòng)力都使電弧壓向絕緣棚片頂部，而DE段所受的電動(dòng)力使電弧拉長，CD段和EF段相互作用產(chǎn)生斥力。這樣一些力的作用，使電弧拉長并與縫壁接觸面增大而且緊密，所以能收到比較好的滅弧效果。 由于滅弧罩要受電弧高溫的作用，所以對(duì)滅弧罩的材料也有一定的要求，如：受電弧高溫作用不會(huì)因熱變形、絕緣性能不能下降，機(jī)械強(qiáng)度好且易加工制造等。滅弧罩材料過去廣泛采用石棉水泥和陶土材料?，F(xiàn)在逐漸改為采用耐

30、弧陶瓷和耐弧塑料，它們在耐弧性能與機(jī)械強(qiáng)度方面都有所提高。圖218橫向絕緣柵片式滅弧罩1滅弧罩；2電弧。圖219電弧在橫向絕緣柵片滅弧罩中的放大圖 三、油冷滅弧裝置 油冷滅弧是將電弧置于液體介質(zhì)(一般為變壓器油)中，電弧將油汽化、分解而形成油氣。油氣中主要成分是氫，在油中以氣泡的形式包圍電弧。氫氣具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，這就使電弧的熱量容易散發(fā)。另外，由于存在著溫度差，所以氣泡產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，又進(jìn)一步加強(qiáng)了電弧的冷卻。若再要提高其滅弧效果，可在油箱中加設(shè)一定機(jī)構(gòu)，使電弧定向發(fā)生運(yùn)動(dòng)，這就是油吹滅弧。由于電弧在油中滅弧能力比大氣中拉長電弧大得多，所以這種方法一般用于高壓電器中，如油開關(guān)。 四、氣吹滅弧裝置

31、 氣吹滅弧是利用壓縮空氣來熄滅電弧的。壓縮空氣作用于電弧，可以很好地冷卻電弧、提高電弧區(qū)的壓力、很快帶走殘余的游離氣體，所以有較高的滅弧性能。按照氣流吹弧的方向，它可以分為橫吹和縱吹兩類。橫吹滅弧裝置的絕緣件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電流小時(shí)橫吹過強(qiáng)會(huì)引起很高的過電壓，故已被淘汰。圖220表示了縱吹(徑向吹)的一種形式。壓縮空氣沿電弧徑向吹入，然后通過動(dòng)觸頭的噴口、內(nèi)孔向大氣排出，電弧的弧根能很快被吹離觸頭表面，因而觸頭接觸表面不易燒損。因?yàn)閴嚎s空氣的壓力與電弧本身無關(guān)，所以使用氣吹滅弧時(shí)要注意熄滅小電流電弧時(shí)容易引起過電壓。由于氣吹滅弧的滅弧能力較強(qiáng)，故一般運(yùn)用在高壓電器中，例如韶山系列機(jī)車的空氣斷路器（主

32、斷路器）。圖220氣吹滅弧裝置1動(dòng)觸頭；2滅弧室瓷罩；3靜觸頭；4壓縮空氣；5電弧。圖221橫向金屬柵片滅弧罩結(jié)構(gòu)、原理示意圖（a）電弧在橫向金屬柵中狀況；（b）橫向金屬柵對(duì)電弧的作用；（c）橫向金屬柵滅弧原理。1入柵片前的電??；2金屬柵；3入柵片后的電弧。 五、橫向金屬柵片滅弧 橫向金屬柵片又稱去離子?xùn)?，它利用的是短弧滅弧原理。用磁性材料的金屬片置于電弧中，將電弧分成若干短弧，利用交流電弧的近陰極效應(yīng)和直流電弧的近極壓降來達(dá)到熄滅電弧的目的。 橫向金屬柵片滅弧情況如圖221所示。柵片的材料一般采用鐵。當(dāng)電弧靠近鐵柵片時(shí)，由于鐵片為磁性材料，所以柵片本身就具有一個(gè)把電弧拉入柵片的磁場力（當(dāng)電弧

33、移近金屬柵的上沿時(shí)，鐵柵片又具有把電弧拉回的特性，可防止電弧逸出柵外，燒損它物）。當(dāng)電弧被這個(gè)磁場力或外力作用剛進(jìn)入鐵片柵中時(shí)，由于磁阻較大，鐵片柵對(duì)電弧的吸力不大。為了減小電弧剛進(jìn)入鐵柵片時(shí)的空氣阻力，鐵柵片作成楔口并交叉裝配，如圖221(b)所示，即只讓電弧先進(jìn)入一半鐵片柵中以增大最初接觸電弧的鐵片片距。隨著電弧繼續(xù)進(jìn)入鐵片柵中，磁阻減小，鐵片對(duì)電弧的拉力增大，足以使電弧進(jìn)入所有的鐵片柵中。電弧進(jìn)入柵片后分成許多串聯(lián)短弧，電流回路產(chǎn)生作用于各短弧上的電動(dòng)力使短弧繼續(xù)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。此時(shí)應(yīng)注意短弧被拉回向觸頭方向運(yùn)動(dòng)的力，它會(huì)使電弧重燃并燒損觸頭。為了消除這種現(xiàn)象，可以采用凹形柵片和O形柵片。鐵柵

34、片在使用時(shí)一般外表面要鍍上一層銅，以增大傳熱能力和防止鐵片生銹。 橫向金屬柵片滅弧裝置主要用于交流電器，因?yàn)樗蓪⑵鹗冀橘|(zhì)強(qiáng)度成倍的增長。對(duì)于直流電弧而言，因無近陰極效應(yīng)，只能靠成倍提高極旁壓降來進(jìn)行滅弧。由于極旁壓降值較小，要想達(dá)到較好的滅弧效果，金屬柵片的數(shù)量太大，會(huì)造成滅弧裝置體積龐大。所以直流電器中很少采用。 六、真空滅弧裝置 真空滅弧是使觸頭電弧的產(chǎn)生和熄滅在真空中進(jìn)行，它是依據(jù)零點(diǎn)熄弧原理，以真空為熄弧介質(zhì)工作的。在真空中氣體很稀薄，電子的自由行程遠(yuǎn)大于觸頭間的距離。當(dāng)真空度為105mm汞柱時(shí)，電子的自由行程達(dá)43m。自由電子在弧隙中作定向運(yùn)動(dòng)時(shí)幾乎不會(huì)和氣體分子或原子相碰撞，不會(huì)

35、產(chǎn)生碰撞游離。所以將觸頭置于真空中斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧則是由于陰極發(fā)射電子和產(chǎn)生的金屬蒸氣被電離而形成的。當(dāng)電弧電流接近零時(shí)，陰極發(fā)射的電子和金屬蒸氣減少，弧隙中殘留的金屬蒸氣和等離子體向周圍真空迅速擴(kuò)散。這樣，弧隙可以在數(shù)微秒之內(nèi)由導(dǎo)電狀態(tài)恢復(fù)到真空間隙的絕緣水平。因此，在真空中觸頭有很高的介質(zhì)恢復(fù)速度、絕緣能力和分?jǐn)嚯娏鞯哪芰Α?真空電弧按其電流的大小可分為擴(kuò)散弧和收縮弧兩種。擴(kuò)散弧的電流較小(幾百至幾千安培)，此時(shí)電弧分裂為許多并聯(lián)的支弧。每一支弧有自己的陰極斑點(diǎn)和弧柱，陰極斑點(diǎn)互相排斥且均勻分布在陰極上。在電磁場的作用下陰極斑點(diǎn)不斷地沿左旋方向運(yùn)動(dòng)，觸頭表面的平均溫度較低且分布均勻。陽極此

36、時(shí)不存在陽極斑點(diǎn)。陰極斑點(diǎn)既發(fā)射電子又產(chǎn)生金屬蒸氣。當(dāng)電流接近于零值時(shí)，最終只剩下一個(gè)斑點(diǎn)。電流過零時(shí)，電弧自行熄滅。當(dāng)擴(kuò)散弧的電流增加到足夠大時(shí)，陰極斑點(diǎn)相互聚成一團(tuán)，運(yùn)動(dòng)速度很小甚至不再運(yùn)動(dòng)。陰極表面不但產(chǎn)生大量的金屬蒸氣，而且有一部分金屬直接以顆?；蛞旱蔚男问较蚧∠秶娚?。陽極此時(shí)也出現(xiàn)熾熱的陽極斑點(diǎn)且蒸發(fā)和噴射一定數(shù)量的金屬，觸頭的電磨損迅速增加。當(dāng)真空滅弧裝置中出現(xiàn)收縮弧后，就不能再開斷電路。電弧由擴(kuò)散弧轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s弧的電流，也就是該真空滅弧裝置的極限開斷電流，它隨觸頭材料和直徑大小而不同。 在開斷交流電路時(shí)，當(dāng)被開斷的電流減小到某一數(shù)值時(shí)，擴(kuò)散弧會(huì)發(fā)生電流突然被截?cái)嗟默F(xiàn)象，稱之為截流。

37、這樣，在開斷感性負(fù)載電流時(shí)，弧隙上將產(chǎn)生很高的過電壓，這是使用真空滅弧裝置應(yīng)注意的問題。43電弧的特性及其分析4.3.1直流電弧直流電?。涸谥绷麟娐分挟a(chǎn)生的電弧。直流電弧靜態(tài)伏安曲線的分析：1. =0時(shí)，電路參數(shù)使電弧穩(wěn)定燃燒；2. 0時(shí)，電路參數(shù)使電弧電流有增加的趨勢；3. 0時(shí)，電路參數(shù)使電弧電流有減少的趨勢；增大該區(qū)間的方法主要有：1. 增高弧隙的靜態(tài)伏安曲線，即加大弧隙間距、將長弧分割成短弧、橫吹拉長電弧、增強(qiáng)電弧的表面冷卻等；2. 降低電源的電壓或增大回路中電阻值；直流電路不宜采用滅弧能力強(qiáng)的開關(guān)電器，防止出現(xiàn)操作過電壓。 4.3.2交流電弧交流電?。航涣麟娐分挟a(chǎn)生的電弧。電弧兩次自

38、然熄滅，甲流電路較直流電路易于切斷。熱擊穿：當(dāng)電流過零、電弧暫時(shí)熄滅時(shí)，弧隙溫度繼續(xù)下降，去游離作用繼續(xù)加強(qiáng)，弧隙介質(zhì)絕緣強(qiáng)度繼續(xù)回升，但因熱慣性而使弧隙溫度仍然較高，甚至游離也未完全停止，當(dāng)游離作用強(qiáng)過去游離作用時(shí)，電弧可以重燃。電擊穿：電流過零后，弧隙中也同時(shí)存在著弧隙介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)過程和弧隙電壓的恢復(fù)過程，在恢復(fù)過程中，若恢復(fù)電壓高于介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，電弧將重燃。交流電路電弧熄滅后，應(yīng)注意：1. 加強(qiáng)弧隙間的冷卻，防止熱擊穿；2. 加強(qiáng)弧隙間的絕緣恢復(fù)，防止電擊穿；44接觸電阻的概念4.4.1電氣觸頭電氣觸頭：兩個(gè)或幾個(gè)導(dǎo)體之間互相接觸的部分。根據(jù)工作情況及在電路中的作用，觸頭可分為三

39、類：1. 固定觸頭固定觸頭：連接兩金屬導(dǎo)體的端接部分相對(duì)固定不動(dòng)的觸頭，如母線的連接、載流導(dǎo)體和設(shè)備的連接等的觸頭。作用：安全可靠地傳送工作電流，并在必要時(shí)為電氣連接的裝、拆提供方便；2. 可動(dòng)觸頭可動(dòng)觸頭的兩個(gè)部分（即動(dòng)觸頭和靜觸頭）可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但始終不脫離接觸，如電機(jī)中的滑環(huán)與炭刷。作用：在動(dòng)靜觸頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸面之間安全可靠地通過長期工作電流和短時(shí)的短路電流。3. 可斷觸頭由靜觸頭和可以操動(dòng)的動(dòng)觸頭組成，在工作中可以分?jǐn)嗪完P(guān)合。根據(jù)其分?jǐn)嗪完P(guān)合時(shí)所起的作用，分為：不帶電流分?jǐn)嗪完P(guān)合的可斷觸頭；可帶負(fù)荷電流分?jǐn)嗪完P(guān)合的可斷觸頭；可帶短路電流分?jǐn)嗪完P(guān)合的可斷觸頭。可斷觸頭可在最困難的條件下

40、進(jìn)行工作。4.4.2觸頭的接觸電阻及接觸原理觸頭是電氣裝置中的關(guān)鍵部分，對(duì)裝置工作的可靠性具有重大的影響。觸頭的接觸形式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種。 接觸電阻，為金手指與接連器的接觸點(diǎn)。“接觸對(duì)”導(dǎo)體件呈現(xiàn)的電阻稱為接觸電阻。 一般要求接觸電阻在10-20 M以下。 有的開關(guān)則要求在100-500uohm以下。有些電路對(duì)接觸電阻的變化很敏感。 應(yīng)該指出， 開關(guān)的接觸電阻是在開關(guān)在若干次的接觸中的所允許的接觸電阻的最大值。 相關(guān)資料 Contact Area 接觸電阻 在電路板上是專指金手指與連接器之接觸點(diǎn)，當(dāng)電流通過時(shí)所呈現(xiàn)的電阻之謂。為了減少金屬表面氧化物的生成，通常陽性的金手指部份，及

41、連接器的陰性卡夾子皆需鍍以金屬，以抑抵其“接載電阻”的發(fā)生。其他電器品的插頭擠入插座中，或?qū)п樑c其接座間也都有接觸電阻存在。 接觸電阻產(chǎn)生的原因 物體電阻的產(chǎn)生是因?yàn)樵陔妶鲎饔孟拢矬w內(nèi)部電子的振動(dòng)與原子內(nèi)其他物質(zhì)的振動(dòng)相互碰撞引起的（這里說得比較簡潔，具體情況非常復(fù)雜），而接觸點(diǎn)由于是兩種物質(zhì)的接觸，自然會(huì)有更多的雜質(zhì)和其他物質(zhì)，這樣接觸電阻就會(huì)產(chǎn)生。 無論使用哪一種接觸，導(dǎo)體接觸的不連續(xù)性會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加的電阻稱為“接觸電阻”。所以接觸電阻可以定義為電流通過接觸點(diǎn)時(shí)在接觸處產(chǎn)生的電阻，一般它是收縮電阻和膜電阻之和。它比接觸器自身的電阻(在沒有接觸面存在時(shí))要大。這個(gè)電阻值將決定連接的質(zhì)量，因

42、為：接觸電阻阻值越高，則接觸電阻上的壓降越大，因而接觸點(diǎn)釋放的熱量將越多。如果溫度上升到一定的極限，接觸點(diǎn)就會(huì)損壞。溫度越高，損壞就越快。一般要求接觸電阻在10-20 mohm以下。 有的開關(guān)則要求在100-500uohm以下。有些電路對(duì)接觸電阻的變化很敏感。接觸電阻 產(chǎn)生原因接觸電阻產(chǎn)生的原因有兩個(gè)：第一，由于接觸面的凹凸不平，金屬的實(shí)際接觸面減小了，這樣，當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，使電流線在接觸面附近發(fā)生了嚴(yán)重的收縮現(xiàn)象，即在接觸面附近導(dǎo)體有效的導(dǎo)電截面大大縮小，因而造成電阻的增加，這個(gè)電阻稱為收縮電阻。第二，接觸面在空氣中可能迅速形成一層導(dǎo)電性能很差的氧化膜附著于表面，也使電阻增大了，這部分電阻

43、稱為膜電阻。因此，接觸電阻是由收縮電阻和膜電阻組成。接觸電阻 組成部分接觸電阻應(yīng)由以下幾部分組成1) 集中電阻電流通過實(shí)際接觸面時(shí)，由于電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。2) 膜層電阻由于接觸表面膜層及其他污染物所構(gòu)成的膜層電阻。從接觸表面狀態(tài)分析;表面污染膜可分為較堅(jiān)實(shí)的薄膜層和較松散的雜質(zhì)污染層。故確切地說，也可把膜層電阻稱為界面電阻，或表面電阻。3) 導(dǎo)體電阻實(shí)際測量電連接器接觸件的接觸電阻時(shí)，都是在接點(diǎn)引出端進(jìn)行的，故實(shí)際測得的接觸電阻還包含接觸表面以外接觸件和引出導(dǎo)線本身的導(dǎo)體電阻。導(dǎo)體電阻主要取決于金屬材料本身的導(dǎo)電性能，它與周圍環(huán)境溫度的關(guān)系可用溫

44、度系數(shù)來表征。為便于區(qū)分，將集中電阻加上膜層電阻稱為真實(shí)接觸電阻。而將實(shí)際測得包含有導(dǎo)體電阻的稱為總接觸電阻。接觸電阻 原理觸點(diǎn)有四種工作狀態(tài)，即：閉合狀態(tài)、斷開過程、斷開狀態(tài)、閉合過程。 在理想情況下，觸點(diǎn)閉合時(shí)其接觸電阻為零;觸點(diǎn)斷開時(shí)接觸電阻為無窮大;在閉合過程中接觸電阻瞬時(shí)由無窮大變?yōu)榱?在斷開過程中接觸電阻瞬時(shí)由零變?yōu)闊o窮大。但實(shí)際上，在閉合狀態(tài)時(shí)耦合觸點(diǎn)間有接觸電阻存在，若接觸電阻太大，就可能導(dǎo)致被控電路壓降過大或不通;在斷開狀態(tài)時(shí)要求觸點(diǎn)間有一定的絕緣電阻，若絕緣電阻不足就可能導(dǎo)致?lián)舸┓烹姡率贡豢仉娐穼?dǎo)通;在閉合過程中有觸點(diǎn)彈跳現(xiàn)象，可能破壞觸點(diǎn)的可靠閉合;在斷開過程中可能產(chǎn)生

45、電弧破壞觸點(diǎn)可靠斷開接觸電阻 測量除用毫歐計(jì)外,也可用伏-安計(jì)法，安培-電位計(jì)法。在連接微弱信號(hào)電路中，設(shè)定的測試數(shù)條件對(duì)接觸電阻檢測結(jié)果有一定影響。因?yàn)榻佑|表面會(huì)附有氧化層，油污或其他污染物，兩接觸件表面會(huì)產(chǎn)生膜層電阻。由于膜層為不良導(dǎo)體，隨膜層厚度增加，接觸電阻會(huì)迅速增大。膜層在高的接觸壓力下會(huì)機(jī)械擊穿，或在高電壓、大電流下會(huì)發(fā)生電擊穿。但對(duì)某些小型連接器設(shè)計(jì)的接觸壓力很小，工作電流電壓僅為mA和mV級(jí)，膜層電阻不易被擊穿，接觸電阻增大可能影響電信號(hào)的傳輸。接觸電阻 磨損機(jī)理磨損機(jī)理有以下四個(gè)主要步驟：1. 在黏附力作用下，產(chǎn)生磨損微粒2. 這些磨損微粒在表面的微觀小孔里氧化和積累3. 被

46、氧化的微粒由于接觸面的磨擦運(yùn)動(dòng)從小孔中飛出4. 形成一層薄的碎片，這層碎片然后轉(zhuǎn)化為粉末，這種粉末起到潤滑劑的作用，減少磨損的效率接觸電阻 影響因素主要受接觸件材料、正壓力、表面狀態(tài)、使用電壓和電流等因素影響。接觸電阻主要受接觸件材料、接觸壓力、接觸形式、表面狀態(tài)、溫度、使用電壓和電流等因素影響。1) 接觸件材料電連接器技術(shù)條件對(duì)不同材質(zhì)制作的同規(guī)格插配接觸件，規(guī)定了不同的接觸電阻考核指標(biāo)。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)包括金屬材料的電阻率、布氏硬度HB、化學(xué)性能以及金屬化合物的機(jī)械強(qiáng)度和電阻率等。材料的電阻率或硬度越大，則接觸電阻也越大。2) 接觸壓力/正壓力接觸件的正壓力是指彼此接觸的表面產(chǎn)生并垂直于接觸表面的力。隨正壓力增加，接觸微點(diǎn)數(shù)量及面積也逐漸增加，同時(shí)接觸微點(diǎn)從彈性變形過渡到塑性變形。由于集中電阻逐漸減小，而使接觸電阻降低。接觸正壓力主要取決于接觸件的幾何形狀和材料性能。實(shí)驗(yàn)表明，在接觸壓力較小時(shí)，接觸電阻上下限的差別高達(dá)10倍之多。而當(dāng)壓力增大后，接觸電阻的分散度逐漸變小，接觸電阻上下限的差別減少到1.5倍。3)接觸形式接觸形式不同也會(huì)影響接觸電阻的大小。接觸形式主要分為三種：點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸，接觸壓力較小時(shí);點(diǎn)接觸的接觸電阻較低;接觸壓力較