JRC4562D電阻氣體放電(電弧與火花)和觸點(diǎn)磨損等三方面的問題,下面圍繞這些問題進(jìn)行討論。

圖5.1-3 觸點(diǎn)的接觸方式,(a)點(diǎn)接觸觸點(diǎn);(b)線接觸觸點(diǎn);(c)面接觸觸點(diǎn)

接觸電阻所謂接觸電阻,就是觸點(diǎn)接觸表面承受壓力時,在接觸層之間表現(xiàn)出來的電阻。接觸電阻的產(chǎn)生,主要有兩方面的原因。第一,由于接觸表面的凹凸不平,使導(dǎo)體的實(shí)際接觸面積減小了,因而電流流過接觸面時要發(fā)生嚴(yán)重的收縮現(xiàn)象而產(chǎn)生所謂收縮電阻;第二,接觸面暴露在空氣中,因而會在表面形成一層薄膜,如氧化膜之類附著在表面上,這就是表面膜電阻。所以,接觸電阻(Rj)由收縮電阻(凡)和表面膜電阻(Rm)兩部分組成。其表達(dá)式為Ri=Rs+Rmo

收縮電阻接觸表面不可能是完全吻合的,就是經(jīng)過精加工和研磨拋光工序的觸點(diǎn),也不可能是理想的平面,總會有波紋起伏和凹凸不平,因而實(shí)際接觸時只有一些小的凸起部分相接觸。當(dāng)電流通過時,從截面尺寸較大的導(dǎo)體進(jìn)入實(shí)際接觸面很小的接觸點(diǎn),電流分布線會發(fā)生劇烈的收縮現(xiàn)象,如圖5.1-4所示。這種由于接點(diǎn)處實(shí)際接觸面減小所呈現(xiàn)的電阻稱為收縮電阻。

膜電阻在電接觸的接觸面上,常常會附有一層導(dǎo)電性很差的膜,它形成的電阻稱為膜電阻。膜與純銀差不多,其他大多數(shù)金屬氧化物都比金屬本身導(dǎo)電率低很多。

對某些可靠性要求高的繼電器和接觸器,為防止觸點(diǎn)受污染,常采用密封結(jié)構(gòu),有的還在密封室內(nèi)充人惰性氣體或者抽成真空,以保證接觸電阻低而穩(wěn)定。

常用的觸點(diǎn)材料,傳遞弱電流的觸點(diǎn)材料多采用貴重金屬,如銀、鉑、鎢及它們的合金;對于中電流和強(qiáng)流的觸點(diǎn)材料,過去多用堅硬而且難熔的金屬和它們的合金,如接觸器觸點(diǎn)大多用銀一氧化鎘或者銀一氧化銅,后來則廣泛使用粉末冶金制造的金屬陶瓷材料。對于觸點(diǎn)材料的基本要求是:電阻率低、導(dǎo)熱系數(shù)高,同時,還要求觸點(diǎn)材料具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的加工性能。下面列舉幾種常用材料:

銀導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率高,接觸電阻小,軟硬合適,工藝性能好9和其他貴重金屬比,價格適中。銀雖會氧化,但氧化銀薄膜導(dǎo)電性與純銀差不多,而且容易破碎,對接觸電阻影響不大;但銀的硫化物薄膜電阻大,而且不易消除。因此,銀在繼電器的觸點(diǎn)中應(yīng)用較廣泛。

鉑銥合金(含銥10%左右),鉑的特性是熔點(diǎn)高(1778°C),不易氧化,抗電磨損性能好。鉑的電阻率雖然不低,但它的接觸電阻卻不大,而且穩(wěn)定。由于純鉑的硬度不高,所以一般不使用純鉑而使用鉑銥合金。使用鉑銥合金制成的觸點(diǎn),其使用壽命可以比純鉑增加1倍。

陶瓷合金作為強(qiáng)力電器觸頭的陶瓷合金是由難熔材料(如氧化鎘)的粉末和導(dǎo)電性能好的金屬(如銀)的粉末混合,并采用粉末冶金的方法燒結(jié)而成。在這種混合物中,難熔材料形成許多細(xì)孔成為骨架,易熔的導(dǎo)電金屬填充在骨架的孔隙中,這樣可以承受電弧的高溫而不致熔化,從而減小觸頭的磨損。

觸點(diǎn)間電弧的產(chǎn)生與滅弧方法,電弧的產(chǎn)生,在電工基礎(chǔ)中已討論了氣體導(dǎo)電的物理過程。當(dāng)觸點(diǎn)斷開通有電流的線路時,線路中的電流不是立即下降為零,它要穿過觸點(diǎn)間的空氣間隙持續(xù)導(dǎo)通一段時間,因而常常在觸點(diǎn)間產(chǎn)生電弧放電或火花。

當(dāng)斷開電路使觸點(diǎn)分離時,觸點(diǎn)間的壓力逐漸下降,接觸電阻逐漸增大,接觸面積極小。這就會使觸點(diǎn)溫度升高。當(dāng)溫度高到金屬熔點(diǎn)之后,金屬局部熔化,熔化的金屬橋接在兩個觸點(diǎn)之間,成為維持電流的道。這種現(xiàn)象叫做金屬橋或液橋。金屬橋存在時間很短,可由觸點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)動而被拉斷。在金屬橋斷開后,可能出現(xiàn)下面的情況:

觸點(diǎn)間直接生成電弧;

觸點(diǎn)間隙被擊穿而發(fā)生火花放電;

在金屬橋斷裂后的一瞬間出現(xiàn)短弧。

觸點(diǎn)在閉合過程中也可能發(fā)生類似的現(xiàn)象,特別是當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生“回跳”或“拍合”現(xiàn)象時,這種情況更為嚴(yán)重,可能會由于電弧而產(chǎn)生觸點(diǎn)的合間熔焊。

觸點(diǎn)斷開時直接生成電弧的條件,必須是被斷開電路的電流和斷開后加在觸點(diǎn)間的電壓與純銀差不多,其他大多數(shù)金屬氧化物都比金屬本身導(dǎo)電率低很多。

對某些可靠性要求高的繼電器和接觸器,為防止觸點(diǎn)受污染,常采用密封結(jié)構(gòu),有的還在密封室內(nèi)充人惰性氣體或者抽成真空,以保證接觸電阻低而穩(wěn)定。

常用的觸點(diǎn)材料,傳遞弱電流的觸點(diǎn)材料多采用貴重金屬,如銀、鉑、鎢及它們的合金;對于中電流和強(qiáng)流的觸點(diǎn)材料,過去多用堅硬而且難熔的金屬和它們的合金,如接觸器觸點(diǎn)大多用銀一氧化鎘或者銀一氧化銅,后來則廣泛使用粉末冶金制造的金屬陶瓷材料。對于觸點(diǎn)材料的基本要求是:電阻率低、導(dǎo)熱系數(shù)高,同時,還要求觸點(diǎn)材料具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的加工性能。下面列舉幾種常用材料:

銀導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率高,接觸電阻小,軟硬合適,工藝性能好9和其他貴重金屬比,價格適中。銀雖會氧化,但氧化銀薄膜導(dǎo)電性與純銀差不多,而且容易破碎,對接觸電阻影響不大;但銀的硫化物薄膜電阻大,而且不易消除。因此,銀在繼電器的觸點(diǎn)中應(yīng)用較廣泛。

鉑銥合金(含銥10%左右),鉑的特性是熔點(diǎn)高(1778°C),不易氧化,抗電磨損性能好。鉑的電阻率雖然不低,但它的接觸電阻卻不大,而且穩(wěn)定。由于純鉑的硬度不高,所以一般不使用純鉑而使用鉑銥合金。使用鉑銥合金制成的觸點(diǎn),其使用壽命可以比純鉑增加1倍。

陶瓷合金,作為強(qiáng)力電器觸頭的陶瓷合金是由難熔材料(如氧化鎘)的粉末和導(dǎo)電性能好的金屬(如銀)的粉末混合,并采用粉末冶金的方法燒結(jié)而成。在這種混合物中,難熔材料形成許多細(xì)孔成為骨架,易熔的導(dǎo)電金屬填充在骨架的孔隙中,這樣可以承受電弧的高溫而不致熔化,從而減小觸頭的磨損。

觸點(diǎn)間電弧的產(chǎn)生與滅弧方法,電弧的產(chǎn)生.

在電工基礎(chǔ)中已討論了氣體導(dǎo)電的物理過程。當(dāng)觸點(diǎn)斷開通有電流的線路時,線路中的電流不是立即下降為零,它要穿過觸點(diǎn)間的空氣間隙持續(xù)導(dǎo)通一段時間,因而常常在觸點(diǎn)間產(chǎn)生電弧放電或火花。

當(dāng)斷開電路使觸點(diǎn)分離時,觸點(diǎn)間的壓力逐漸下降,接觸電阻逐漸增大,接觸面積極小。這就會使觸點(diǎn)溫度升高。當(dāng)溫度高到金屬熔點(diǎn)之后,金屬局部熔化,熔化的金屬橋接在兩個觸點(diǎn)之間,成為維持電流的通道。這種現(xiàn)象叫做金屬橋或液橋。金屬橋存在時間很短,可由觸點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)動而被拉斷。在金屬橋斷開后,可能出現(xiàn)下面的情況:

觸點(diǎn)間直接生成電弧;

觸點(diǎn)間隙被擊穿而發(fā)生火花放電;

在金屬橋斷裂后的一瞬間出現(xiàn)短弧。

觸點(diǎn)在閉合過程中也可能發(fā)生類似的現(xiàn)象,特別是當(dāng)觸點(diǎn)發(fā)生“回跳”或“拍合”現(xiàn)象時,這種情況更為嚴(yán)重,可能會由于電弧而產(chǎn)生觸點(diǎn)的合間熔焊。

觸點(diǎn)斷開時直接生成電弧的條件,必須是被斷開電路的電流和斷開后加在觸點(diǎn)間的電壓.

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