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發(fā)布日期:2022-11-05 點(diǎn)擊率:77
電流通過兩導(dǎo)體電接觸處的主要現(xiàn)象是在接觸處出現(xiàn)局部高溫。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是由于在接觸處存在一個(gè)附加電阻,該電阻被稱為接觸電阻。接觸電阻由收縮電阻和表面膜電阻兩部分組成。
收縮電阻:任何用肉眼看來磨得非常光滑的金屬表面,實(shí)際上都是粗糙不平的,當(dāng)兩金屬表面互相接觸時(shí),只有少數(shù)凸出的點(diǎn)或者小面發(fā)生了真正的接觸,其中僅僅是一部分導(dǎo)電斑點(diǎn)才能導(dǎo)電。當(dāng)電流通過這些很小的導(dǎo)電斑點(diǎn)時(shí),電流線必然發(fā)生收縮現(xiàn)象。由于電流線的收縮,電阻值相應(yīng)增大。這個(gè)因電流線收縮而形成的附加電阻稱為收縮電阻。接觸元件地總收縮電阻的大小與接觸元件材料的電阻率成正比,與導(dǎo)電斑點(diǎn)的直徑成反比。
表面膜電阻:由于接觸點(diǎn)上導(dǎo)體表面氧化膜、硫化膜、油膜、水膜及塵埃等的存在,改變了電流通路中的位勢分布,影響自由電子的運(yùn)動(dòng),也會引入一個(gè)額外電阻增量,這個(gè)電阻增量稱為表面膜電阻。它的存在使接觸電阻增大,并引起接觸電阻不穩(wěn)定,甚至破壞電接觸連接的正常導(dǎo)電。為了減小膜電阻,可以增加接觸壓力把膜壓碎。
一般來說,電接觸表面氧化膜居多,而氧化膜多半是半導(dǎo)體,電阻率很高。氧化物薄膜使接觸電阻大大增加。
在高壓或低壓強(qiáng)電流電器中,觸頭的接觸壓力通常都很大,足以將表面膜壓碎且容易在膜間形成大于1000KV/cm的高場強(qiáng)將膜擊穿,故接觸電阻主要為收縮電阻。低壓小容量電器中的主要問題則是表面膜電阻。
在電氣應(yīng)用中,我們希望接觸處的電阻盡可能地減少,而且保持長期穩(wěn)定。影響接觸電阻的因素主要由接觸形式、接觸壓力、溫度、化學(xué)腐蝕、接觸面的光潔度、導(dǎo)體材料性質(zhì)等。
增大接觸壓力,可使接觸電阻減小。接觸點(diǎn)溫度升高后,金屬的電阻率增大,但材料的硬度有所降低,使有效接觸面積增大,接觸點(diǎn)增加。但是如果溫度急劇升高,由于溫度足夠高,就會使接觸面氧化,加劇氧化膜的生長變厚,導(dǎo)致發(fā)熱更甚,形成惡性循環(huán)。為了使接觸電阻保持穩(wěn)定,電接觸的長期工作允許溫度規(guī)定得很低。
為了減少電化學(xué)腐蝕作用,不宜采用在電化順序表中相距較遠(yuǎn)的金屬構(gòu)成電接觸。在兩種金屬的接觸面,用電鍍或噴涂等方法,覆蓋同一種金屬,可以減少電化學(xué)腐蝕,但覆蓋層金屬應(yīng)具有較穩(wěn)定的化學(xué)性能及良好的電性能。
構(gòu)成電接觸的金屬材料性質(zhì)直接影響接觸電阻的大小,這些性質(zhì)主要由材料的電阻率、材料的硬度、材料的化學(xué)性能等。
接觸表面可以是粗加工,也可以是精加工,表面光潔度對接觸電阻有一定的影響。例如對于大、中電流觸頭表面,不要求精加工,重要的是平整。兩個(gè)平整而較粗糙的平面接觸在一起,觸點(diǎn)數(shù)目較多,且能有效地清除氧化膜。相反,精加工的光滑表面,當(dāng)裝配稍有歪斜時(shí),接觸點(diǎn)顯著減少。光滑表面的接觸電阻較穩(wěn)定一些,但可能比相對粗糙接觸面的接觸電阻更大一些,加工過于精細(xì)不一定能降低接觸電阻。