电器理论基础教学课件ppt作者许志红第4章_电器的电接触理论课件.ppt

第4章 电器的电接触理论 福州大学 许志红 苏晶晶 第4章 电器的电接触理论 4.1 电器的电接触现象 4.2 电接触表面的物理图景 4.3 接触电阻的理论和计算 4.4 影响接触电阻的主要因素 4.5 接触区域的热效应 4.6 触头的振动与熔焊 4.7 触头磨损与材料转移 4.1 电器的电接触现象 电器的导电回路总是由若干元件构成，其中，两个零件通过机械连接方式互相接触而实现导电的现象——电接触 电接触的目的 —— 导电。 接触中出现的有关物理的、化学的、电的现象称为电接触现象。 电接触 —— 是所有电器设备中不可避免的，是一种普遍现象。 电器的电接触现象 1、可能存在的问题 4.1.1 电接触的分类 按结构形式不同，分三种。 4.1.1 电接触的分类 4.1.1 电接触的分类 电接触现象 电接触的主要要求 电接触的主要要求 4.2 电接触表面的物理景图 电接触表面的物理景图 4.3 接触电阻的理论和计算 4.3 接触电阻的理论和计算 4.3 接触电阻的理论和计算 产生接触电阻的主要原因 产生接触电阻的主要原因 接触电阻的组成 4.3.1 收缩电阻Rs 4.3.1 收缩电阻Rs 4.3.1 收缩电阻Rs 4.3.1 收缩电阻Rs 4.3.1 收缩电阻Rs 4.3.2 表面膜电阻Rb 表面膜类型 表面膜类型 表面膜类型 金属表面膜的形成 金属表面膜的形成 膜的导电性问题： 膜的导电性问题： 膜电阻的计算 绝缘暗膜的击穿 绝缘暗膜的击穿 绝缘暗膜击穿的机理： 绝缘暗膜击穿的机理： 接触电阻计算公式 4.4 影响接触电阻的主要因素 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——纯金属材料 （1）银 ? 与 HB 都小；在低温下不易氧化， 高温下 Ag2O ? Ag 、O2 ；银的氧化物的 ? 也很低。 从减少接触电阻角度看，银是最理想的材料。 但是，银的价格较贵，熔点低，适合小功率触头。 （2）铜：? 与HB比银略大； 在室温下，在大气中或变压器油中铜会氧化，形成Cu2O； 铜的氧化膜厚度随温度增高而增加。 从减小接触电阻看，铜是仅次于银的材料。 缺点是易氧化，使接触电阻随时间迅速增长。高压开关中，采用滚动接触，触头常常在密封的灭弧室中，因此，可以采用铜质触头，低压电器中基本上不采用铜材料作为触头材料。 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——纯金属材料 （3）金 金的导电性和导热性次于银和铜，突出的优点是不易氧化，接触电阻稳定。 缺点是价格贵，容易产生冷焊、变形和磨损。在电流小、电压低、触头压力不大的场合可以采用。 （4）铂 铂的导电性和导热性较差，但化学性能稳定，在空气中不氧化、不硫化，接触电阻非常稳定。 缺点是价格高，易产生金属桥，在有机蒸气中易生成有机膜，铂的合金可以用作弱电触头。 （5）钨 钨的许多性质和铂相近，但是，它硬度很高，耐热性、耐腐蚀性能好，抗电弧烧损和抗熔焊性能也很好， 缺点是在高温下容易形成不导电的氧化膜，需要大的接触压力，一般比较适合大功率触头。 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——金属系触头材料 （1）AgMeO系触头 Me是“Metal”的简称，代表Cd、Sn等，即银金属氧化物。 AgMeO材料的发展在微量添加剂上，增加添加剂的目的： 改善MeO的颗粒尺寸、形状及在银基体中的分布； 强化AgMeO的材料基体，增加液态银在触头表面的润湿效应； 改善工艺要求。 添加剂有：Mg、Li、Sn、Co、Al、K、Ca、Hg、Ru、Be等。 AgCdO：具有良好的耐侵蚀、抗熔焊和低值稳定的接触电阻，目前广泛应用在中等功率的开关电器中。 AgSnO2无毒、耐侵蚀，具有与AgCdO类似的良好性能，抗熔焊性比AgCdO好，接触电阻稍高。 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——金属系触头材料 （2）AgNi系触头 与AgMeO不同在于，当温度极高时，两种共存熔体的相互熔解度增加，使AgNi触头材料的镍颗粒形成均匀弥散分布。 原因：在高温熔体中，冷却后的镍重新沉积于银基体中。 当Ni含量增加，需要更高温度和更长时间使Ni溶解于银基体中。 当冷凝时，会在触头表面形成Ni的富集及部分Ni氧化物组分，因此Ni含量增加，接触电阻增加。 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——金属系触头材料 （3）AgC系触头 主要机制在于炭粒和大气中氧的作用，在被电弧加热的高温弧柱区域，炭粒发生显著燃烧，形成CO气体并逸出触头基体，从而在触头表面形成多孔疏松的富银层。 AgC材料在工作过程中始终保持着低值接触电阻 触头表面疏松多孔，无论纤维方向与接触面平行还是垂直，都具有良好的抗熔焊性 常用的几种金属材料在接触电阻方面的性能 ——金属系