城軌車輛電氣設備檢查維護之觸頭

第四單元觸頭1、工作可靠，接觸電阻要小；2、有足夠的機械強度；3、長期通過額定電流時，溫升不超過規(guī)定值；4、通過短路電流時，有足夠的電動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性；5、有足夠抵抗外界腐蝕(如氧化、化學氣體腐蝕)的能力；6、壽命長。此外，還要求觸頭所用的材料要少，重量輕，價格便宜，便于制造和維護。5-1觸頭特點第四單元觸頭圖3－1觸頭的接觸式

（a）點接觸；（b）線接觸；（c）面接觸。5-3觸頭接觸面形式的選擇觸頭接觸面形式分為點接觸、線接觸和面接觸三種。對于點、線、面三種接觸形式，它們各自的特點和適用場合如下：a．點接觸點接觸觸頭:是指兩個導體只在一點或者很小的面積上發(fā)生接觸的觸頭(如球面對球面，球面對平面)。觸頭間是“點”與“點”的接觸。特點：單位壓力大，接觸電阻小，散熱條件差，械強度較弱。用于大電流是不合適的，只適用于開斷負荷小的觸頭。

b．線接觸

線接觸:是指兩個導體沿著線或較窄的面積發(fā)生的接觸(如圓柱對圓柱、圓柱對平面)。特點：線接觸容易做到觸頭間有滑動和滾動，從而使觸頭的工作條件得到改善。得到廣泛的采用。常用于幾十安至幾百安電流的中等容量的電器，如接觸器、自動開關及高壓開關電器的主觸頭。觸頭實現(xiàn)電聯(lián)接，一般采用觸頭彈簧壓緊，壓力較小，并考慮到裝配檢修的方便和工作可靠，多采用點接觸或線接觸的形式。c．面接觸面接觸：是指兩個導體有著較廣的表面發(fā)生接觸(如平面對平面)。特點：接觸面積和觸頭壓力均較大，接觸電阻很不穩(wěn)定。其觸頭在開閉過程中接觸面間無相對滑移，不能清除氧化膜等高電阻物質，所以在此種觸頭面上需嵌上貴重的銀片。應用較少，僅用于大電流，接觸壓力大的場合，如固定母線接觸、大容量的接觸器和斷路器的主觸頭。閘刀開關常采用面接觸的形式。第四單元觸頭5-2觸頭的分類觸頭可按以下方法分類：1．按觸頭工作情況可分為有載開閉和無載開閉。2．按開斷點數(shù)目可分為單斷點式和雙斷點式。3．按觸頭正常工作位置可分為常開觸頭和常閉觸頭。4．按結構和形狀可分為指形觸頭和橋式觸頭等。5．按觸頭相互運動狀態(tài)可分為滑動式和滾動式兩種。后者比前者的機械磨損小，傳動力也大為減小。6．按觸頭的接觸方式可分為面接觸、線接觸和點接觸三種。第四單元觸頭5-4觸頭的參數(shù)

觸頭的參數(shù):觸頭的結構尺寸、開距、超程、研距、觸頭初壓力和終壓力。

a.觸頭的結構尺寸:主要是根據(jù)觸頭工作時的發(fā)熱條件確定，同時要考慮到它的機械強度與工作壽命等條件。

b.觸頭的開距

開距(或行程)：觸頭處于斷開位置時，動靜觸頭之間的最小距離s。

開距作用：是觸頭的一個主要參數(shù)。保證在開斷正常電流時能可靠地熄弧，能使觸頭間具有足夠的絕緣能力，當電源出現(xiàn)不正常的過電壓時不致?lián)舸Ｋ粌H影響觸頭與滅弧系統(tǒng)的尺寸，而且影響到電磁傳動機構的尺寸。

注意：從減小電器的尺寸和減少觸頭閉合時振動的觀點出發(fā)，在保證可靠開斷電路的原則下，觸頭開距越小越好。c.觸頭的超程

觸頭的超程:是指觸頭對完全閉合后，如果將靜觸頭移開，動觸頭在觸頭彈簧的作用下繼續(xù)前移的距離r。

觸頭超程是用來保證在觸頭允許磨損的范圍內(nèi)仍能可靠地接觸。

注意：超程不宜取得過大，因為當超程大時，在一定的吸力情況下，觸頭的初壓力相應要小些。而初壓力小，對減小觸頭振動是不利的。

觸頭的參數(shù)

（a）斷開狀態(tài)；

（b）剛接觸時；

（c）閉合狀態(tài)。

d.觸頭初壓力

觸頭壓力：觸頭閉合后，其接觸處有一定的互壓力。

初壓力：彈簧有一預壓縮，使得動觸頭剛與靜觸頭接觸時，就有一互壓力F0,這就是初壓力。

e.觸頭終壓力動、靜觸頭閉合，觸頭間的接觸壓力稱為終壓力FZ。它是由觸頭彈簧最終壓縮量來決定的。它使觸頭閉合時的實際接觸面積增加，使閉合狀態(tài)時的接觸電阻小而穩(wěn)定。第四單元觸頭

接觸電阻的產(chǎn)生接觸電阻由導體間接觸所產(chǎn)生的附加電阻。接觸電阻包括收縮電阻和表面膜電阻5-5觸頭接觸電阻的產(chǎn)生第四單元觸頭影響接觸電阻的因素接觸壓力觸頭材料觸頭溫度觸頭表面情況電化學腐蝕5-6影響觸頭接觸電阻的因素第四單元觸頭5-7減少接觸電阻的方法增加接觸點數(shù)目選擇合適的材料使觸頭具有研磨過程清潔觸頭

觸頭的接觸電阻5-9減小振動的方法減小觸頭振動有如下幾種方法：1．使觸頭具有一定的初壓力；2．降低動觸頭的閉合速度，以減小碰撞動能；3．減小動觸頭的質量；第四單元觸頭觸頭的振動5-8產(chǎn)生振動的原因

觸頭在閉合過程中，觸頭間的碰撞、觸頭間的電動斥力和銜鐵與鐵心的碰撞引起觸頭的機械振動。觸頭振動過程示意圖

（a）觸頭碰撞開始瞬間；（b）觸頭碰撞后瞬間；（c）觸頭振動變化過程。

1－靜觸頭；2－動觸頭；3－觸頭彈簧；4－動觸頭支架；

xSD－塑性和彈性變形量；xD－彈性變形量；xm－最大振幅。接觸點電流線密集情況示意圖在觸頭帶電接通時，由于實際接觸的只有幾個點，在接觸點處便產(chǎn)生電流線的密集或彎曲。畸變的電流線和通過反向電流的平行導體一樣，相互作用產(chǎn)生斥力，使觸頭趨于分離，該電動力稱為收縮電動力。第四單元觸頭5-10熔焊的概念觸頭的熔焊主要發(fā)生在觸頭閉合有載電路的過程中和觸頭處于閉合狀態(tài)時。由熱效應而引起的觸頭熔接，稱為觸頭的“熔焊”。還有一種觸頭熔接現(xiàn)象，產(chǎn)生于常溫狀態(tài)，通常稱為“冷焊”。純凈的金屬接觸面在觸頭壓力作用下，由于金屬原子間化學親和力的作用，使兩個觸頭表面結合在一起，產(chǎn)生“冷焊”現(xiàn)象。第四單元觸頭5-12觸頭電磨損

觸頭的電磨損形式主要有兩種，即液橋的金屬轉移和電弧的燒損。液橋的形成和金屬轉移由于液橋的金屬轉移作用，經(jīng)過很多次的操作后，觸頭的陽極因金屬損耗而形成凹坑，陰極則因金屬增多而形成針刺，凸出于接觸表面。電弧對觸頭的腐蝕電弧對觸頭的腐蝕十分嚴重，電弧磨損要比液橋引起的金屬轉移高出5～10倍。第四單元觸頭觸頭的磨損

5-11觸頭磨損的原因觸頭在多次接通和斷開有載電路后，它的接觸表面將逐漸產(chǎn)生磨耗和損壞，這種現(xiàn)象稱為觸頭的磨損。觸頭磨損包括機械磨損、化學磨損和電磨損。機械磨損:在觸頭閉合和打開時研磨和機械碰撞所造成的，它使得觸頭接觸面產(chǎn)生壓皺、裂痕或塑性變形和磨損。化學磨損是由于周圍介質中的腐蝕性氣體或蒸汽對觸頭材料浸蝕所造成的。機械磨損和化學磨損一般很小，約占全部磨損的10％左右。

電磨損主要發(fā)生在觸頭的閉合和開斷過程中，尤其以觸頭開斷過程中產(chǎn)生的電磨損為主。在觸頭閉合電流時產(chǎn)生的電磨損，主要是由于觸頭碰撞引起的振動所產(chǎn)生的，在觸頭開斷電流時所產(chǎn)生的電磨損，主要是由高溫電弧造成的。第四單元觸頭5-13減小電磨損的方法減小觸頭的電磨損，提高觸頭的壽命，一般可從兩方面著手，即減小觸頭在開斷過程中的磨損和減小觸頭在閉合過程中的磨損。1．減小觸頭開斷過程中的磨損

(1)合理選擇滅弧系統(tǒng)的參數(shù)，例如磁吹的磁感應強度B。(2)對于交流電器(如交流接觸器)宜采用去離子柵滅弧系統(tǒng)，利用交流電流通過自然零點時不再重燃而熄弧，減小觸頭的電磨損。(3)采用熄滅火花的電路，以減小觸頭的電磨損。(4)正確選用觸頭材料。2．減小觸頭閉合時的磨損觸頭閉合時的磨損主要是由于觸頭在閉合過程中的振動所引起的,為了減小觸頭的電磨損，必須減小觸頭的機械振動。第四單元觸頭

五、觸頭的材料

5-16金屬陶冶材料金屬陶冶材料:銀-氧化鎘、銀-氧化銅、銀-石墨，銀-鎢等等。銀-氧化鎘具有好的導電性與導熱性，接觸電阻低且穩(wěn)定，是一種理想的觸頭材料，廣泛用于大中型電器中銀-氧化銅抗熔焊性好，無毒，使用壽命長，價格便宜，導電性好，得到廣泛應用。銀-石墨導電性好，接觸電阻小。缺點是電磨損大。銀-鎢具有導電性好、熔點高、抗熔焊的優(yōu)點常用作觸頭材料。第四單元觸頭

五、觸頭的材料

5-15觸頭的合金材料合金材料：銀銅合金、銀鎢、鈀銅、鈀銥，等等。（1）銀銅合金適當提高銅的含量，可提高合金的硬度與耐磨性。（2）銀鎢、鈀銅合金具有較高硬度和耐磨性，抗熔焊，主要用于小功