影响接触电阻的因素

影响接触电阻的因素接触电阻Ｒｊ由两部分组成，即收缩电阻Ｒｓ和表面膜电阻Ｒｂ。收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。表面膜电阻为在电接触的接触面上，由于污染而覆盖着一层导电性很差的物质，这就是接触电阻的另一部分——膜电阻。很多现场勘查人员对插片、插座烧毁的痕迹习惯归结为接触不良、接触电阻过大所致，其实导致接触电阻增大有很多原因。１、接触形式接触电阻的形式可分为三类：点接触、线接触和面接触。接触形式对收缩电阻Ｒｓ的影响主要表现在接触点的数目上。一般情况下，面接触的接触点数ｎ最大而Ｒｓ最小；点接触则ｎ最小，Ｒｓ最大；线接触则介于两者之间。接触形式对膜电阻Ｒｂ的影响主要是看每一个接触点所承受的压力Ｆ。一般情况下，在对触头外加压力Ｆ相同的情况下，点接触形式ｎ最小，单位面积承受压力Ｆ１最大，容易破坏表面膜，所以有可能使Ｒｂ减到最小；反之，面接触的Ｆ１就最小，对Ｒｂ的破坏力最小，Ｒｂ值有可能最大。在实际情况中，需要综合以上两个因素，对接触电阻的大小进行具体的分析判断。２、接触压力接触压力Ｆ对收缩电阻Ｒｓ值和表面膜电阻Ｒｂ值的影响最大，Ｆ的增加使接触点的有效接触面积增大，即接触点数ｎ增加，从而使Ｒｓ减小。当加大Ｆ超过一定值时，可使触头表面的气体分子层吸附膜减少到２～３个；当超过材料的屈服压强时，产生塑性变形，表面膜被压碎出现裂缝，从而增加了接触面积，这就使收缩电阻Ｒｓ因表面膜电阻Ｒｂ的减小而下降，Ｒｓ和Ｒｂ同时减小，从而使接触电阻大大下降。相反，当接触不到位、接触触头失去了弹性变形等原因使接触压力Ｆ下降时，接触面积减小，收缩电阻Ｒｓ增大，表面膜电阻Ｒｂ受Ｆ的破坏作用减弱或不受其影响，从而使表面膜电阻Ｒｂ增大。同时因Ｒｂ增大，使接触面积减小，从而使Ｒｊ增大，二者的综合作用使接触电阻整体上升。３、接触表面的光洁度接触表面的光洁度对接触电阻有一定的影响，这主要表现在接触点数ｎ的不同。接触表面可以是粗加工、精加工，甚至是采用机械或电化学抛光。不同的加工形式直接影响接触点数ｎ的多少，并最终影响接触电阻的大小。４、接触电阻在长期工作中的稳定性电阻接触在长期工作中要受到腐蚀作用：（１）化学腐蚀。电接触的长期允许温度一般都很低，虽然接触面的金属不与周围介质接触，但周围介质中的氧会从接触点周围逐渐侵入，并与金属起化学作用，形成金属氧化物，从而使实际接触面积减小，使Ｒｊ增加，接触点温度上升。温度越高，氧分子的活动力越强，可以更深地侵入到金属内部，这种腐蚀作用变得更为严重；（２）电化学腐蚀。不同的金属构成电接触时，能够发生这种腐蚀。它使负极金属溶解到电解液中，造成负电极金属的腐蚀。５、温度当接触点温度升高时，金属的电阻率就会有所增大，但材料的硬度有所降低，从而使接触点的有效面积增大。前者使Ｒｓ增大，后者使Ｒｓ减小，结果是两者互为补偿，故接触电阻变化甚微。但是，发热使接触面上生成氧化层薄膜，增加了接触电阻，这种接触电阻可成百成千倍地增大。其氧化速度与触头表面温度有关，当发热温度超过某一临界温度时，这个过程就会加速进行，这就限制了接触面的极限允许温度。否则，则将使接触电阻剧增，会引起恶性循环。另外，当发热温度超过一定值时，弹簧接触部分的弹性元件会被退火，使压力降低，也会使接触电阻增加，恶性循环加剧，最后会导致连接状态遭到破坏。６、材料性质构成电接触的金属材料的性质，直接影响接触电阻Ｒｊ的大小，比如：电阻率ρ、材料的布氏硬度ＨＢ、材料的化学性质、材料的金属化合物的机械强度等。以我国普遍使用的铜为例，铜有良好的导电和导热性能，其强度和硬度都比较高，熔点也较高，易于加工。因此铜线接头在接触良好的情况下，温度低于无接头部位的温度；但在高温下，其在大气或变压器油中也能氧化，生成ＣＵ２Ｏ，其导电性很差，氧化膜厚度随着时间和温度的增加而不断地增加，接触电阻也成倍地增加，有时甚至使用闭合电路出现断路现象。因此铜不适合于做非频繁操作电器的触头材料，对于频繁操作的接触器，电流大于１５０Ａ时，氧化膜在开闭时产生电弧的高温作用下分解，可采用铜触头。从整体减小接触电阻Ｒｊ的角度看，可在铜上镀银、镶银或锡，后两者的优点是ρ及ＨＢ值小，氧化膜机械强度很低，因此铜件上采取此措施可减小Ｒｊ。