第十四章触头 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件,主要是其触头来实现的。触头 是有触点电器的执行元件,又是电器中最薄弱的环节,其工作的优劣直接影响到 电器的性能。 本章就触头在不同工作状态下出现的主要问题,如接触电阻、振动等,进行 一定的分析,找出减少其危害的一些实用方法并对触头的一些基本参数作一介 第一节概述 、触头的分类 触头作为电器的执行机构,是非常重要的部件,它对电器的工作性能、总体 结构、尺寸有着决定性的影响。触头的工作性能和质量直接影响到电器可靠性 触头在正常工作情况下经常要受到机槭撞击、电弧等的有害作用,很容易损坏, 故它又是有触头电器的一个薄弱环节。 触头可按以下方法分类: 1.按触头工作情况可分为有载开闭和无载开闭两种。前者在触头开断或闭 合过程中,允许触头中有电流通过,后者在触头开断或闭合过程中,不允许触头 中有电流通过,而在闭合后才允许触头中通过电流,如转换开关等。无载开闭触 头,由于触头开断时无载,故无电弧产生,对触头的工作十分有利 2.按开断点数目可分为单断点式和双断点式触头 3.接触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头 4.按结构形状可分为指形触头和桥式触头等。 5.按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触3种。 、触头接触面形式 触头接触面形式分为点接触、线接触和面接触3种,如图14-1所示, 图14-1触头的接触式 (a)点接触;(b)线接触:(c)面接触
第十四章 触 头 电路的通断和转换是通过电器中的执行部件，主要是其触头来实现的。触头 是有触点电器的执行元件，又是电器中最薄弱的环节，其工作的优劣直接影响到 电器的性能。 本章就触头在不同工作状态下出现的主要问题，如接触电阻、振动等，进行 一定的分析，找出减少其危害的一些实用方法并对触头的一些基本参数作一介 绍。 第一节 概 述 一、触头的分类 触头作为电器的执行机构，是非常重要的部件，它对电器的工作性能、总体 结构、尺寸有着决定性的影响。触头的工作性能和质量直接影响到电器可靠性。 触头在正常工作情况下经常要受到机械撞击、电弧等的有害作用，很容易损坏， 故它又是有触头电器的一个薄弱环节。 触头可按以下方法分类： 1．按触头工作情况可分为有载开闭和无载开闭两种。前者在触头开断或闭 合过程中，允许触头中有电流通过，后者在触头开断或闭合过程中，不允许触头 中有电流通过，而在闭合后才允许触头中通过电流，如转换开关等。无载开闭触 头，由于触头开断时无载，故无电弧产生，对触头的工作十分有利。 2．按开断点数目可分为单断点式和双断点式触头。 3．接触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头。 4．按结构形状可分为指形触头和桥式触头等。 5．按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触 3 种。 二、触头接触面形式 触头接触面形式分为点接触、线接触和面接触 3 种，如图 14—1 所示。 图 14—1 触头的接触式 (a)点接触；(b)线接触；(c)面接触
点接触 点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头(如球 面对球面,球面对平面)。它用于20A以下的小电流电器,如继电器的触头,接 触器和自动开关的联锁触头等。由于接触面积小,保证其工作可靠性所需的接触 互压力也较小。 2.线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生接触的触头(如圆柱对圆柱、 圆柱对平面)。其接触面积和接触压力均适中,常用于几十安至几百安电流的中 等容量的电器,如接触器、自动开关及高压开关电器的触头 触头实现电联接,一般采用触头弹簧压紧,压力较小,并考虑到装配检修的 方便和工作可靠,多采用点接触或线接触的形式。在近代高压断路器和低压自动 开关中,有的采用多个线接触和点接触并联使用,以减小接触电阻,使得工作可 靠,制造检修方便。 3.面接触 面接触头是指两个导体有着较广表面发生接触的触头(如平面对平面)。其 接触面积和触头压力均较大,多用于大电流的电器,例如大容量的接触器和断路 器的主触头 为了保证电器可靠工作,对触头有如下要求:工作可靠;有足够的机械强度 长期通过额定电流时,温升不超过规定值:通过短路电流时,有足够的热稳定性 和电动稳定性;有足够抵抗外界腐蚀(如氧化、化学气体腐蚀)的能力;寿命长。 三、触头的参数 触头的参数主要有触头的结构尺寸、开距、超程、研距、触头初压力和终压 力等。 1.触头的结构尺寸 触头的结构尺寸,主要是根据触头工作时的发热条件确定,同时也要考虑到 它的机械强度与工作寿命等条件。 2.触头的开距 触头处于断开位置时,动静触头之间的最小距离S称为触头的开距(或行 程),如图14-2所示。触头开距必须保证触头分断电路时能可靠地灭弧,并且
1．点接触 点接触触头是指两个导体只在一点或者很小的面积上发生接触的触头（如球 面对球面，球面对平面）。它用于 20 A 以下的小电流电器，如继电器的触头，接 触器和自动开关的联锁触头等。由于接触面积小，保证其工作可靠性所需的接触 互压力也较小。 2．线接触 线接触是指两个导体沿着线或较窄的面积发生接触的触头（如圆柱对圆柱、 圆柱对平面）。其接触面积和接触压力均适中，常用于几十安至几百安电流的中 等容量的电器，如接触器、自动开关及高压开关电器的触头。 触头实现电联接，一般采用触头弹簧压紧，压力较小，并考虑到装配检修的 方便和工作可靠，多采用点接触或线接触的形式。在近代高压断路器和低压自动 开关中，有的采用多个线接触和点接触并联使用，以减小接触电阻，使得工作可 靠，制造检修方便。 3．面接触 面接触头是指两个导体有着较广表面发生接触的触头（如平面对平面）。其 接触面积和触头压力均较大，多用于大电流的电器，例如大容量的接触器和断路 器的主触头。 为了保证电器可靠工作，对触头有如下要求：工作可靠；有足够的机械强度； 长期通过额定电流时，温升不超过规定值；通过短路电流时，有足够的热稳定性 和电动稳定性；有足够抵抗外界腐蚀（如氧化、化学气体腐蚀）的能力；寿命长。 三、触头的参数 触头的参数主要有触头的结构尺寸、开距、超程、研距、触头初压力和终压 力等。 1．触头的结构尺寸 触头的结构尺寸，主要是根据触头工作时的发热条件确定，同时也要考虑到 它的机械强度与工作寿命等条件。 2．触头的开距 触头处于断开位置时，动静触头之间的最小距离 S 称为触头的开距（或行 程），如图 14—2 所示。触头开距必须保证触头分断电路时能可靠地灭弧，并且
有足够的绝缘能力 从减小电器的尺寸和减小触头闭合时振动的观点出发,在可靠开断电路的原 则下,触头开距越小越好。触头开距的大小与开断电流大小、线路电压、线路参 数以及灭弧装置等有关。 触头的超程 触头的超程是指触头对完全闭合后,如果将静触头移开,动触头在触头弹簧 的作用下继续前移的距离厂,如图14-2所示。触头超程是用来保证在触头允许 磨损的范围内仍能可靠地接触。一般在计算时选取超程r=(0.6-0.8),式中t为 新触头的厚度。 图14-2触头的参数 (a)断开状态:(b刚接触时;(c)闭合状态 4触头的初压力 触头闭合后,其接触处有一定的互压力,称为触头压力。触头压力是由触头 弹簧产生的。触头弹簧有一预压缩,使得动触头刚与静触头接触时就有一互压力 F,称为触头初压力,它是由调节触头弹簧预压缩量来保证的。初压力可以降 低触头闭合过程的振动。 5触头终压力
有足够的绝缘能力。 从减小电器的尺寸和减小触头闭合时振动的观点出发，在可靠开断电路的原 则下，触头开距越小越好。触头开距的大小与开断电流大小、线路电压、线路参 数以及灭弧装置等有关。 3．触头的超程 触头的超程是指触头对完全闭合后，如果将静触头移开，动触头在触头弹簧 的作用下继续前移的距离厂，如图 14—2 所示。触头超程是用来保证在触头允许 磨损的范围内仍能可靠地接触。一般在计算时选取超程 r = (0.6 − 0.8)t ，式中 t 为 新触头的厚度。 图 14—2 触头的参数 (a)断开状态；(b)刚接触时；(c)闭合状态。 4.触头的初压力 触头闭合后，其接触处有一定的互压力，称为触头压力。触头压力是由触头 弹簧产生的。触头弹簧有一预压缩，使得动触头刚与静触头接触时就有一互压力 F0 ，称为触头初压力，它是由调节触头弹簧预压缩量来保证的。初压力可以降 低触头闭合过程的振动。 5.触头终压力
动、静触头闭合终了时,触头间的接触压力称为终压力F。它是由触头弹 簧最终压缩量来决定的。它使触头闭合时的实际接触面积增加,使闭合状态时的 接触电阻小而稳定。 6.触头的研距 一般线接触触头的动、静触头开始接触时,其接触线在a点处(见图14--3), 在触头闭合过程中,接触线逐渐移动,最后停在b点处接触,以导通工作电流 由于在动触头上的ab和静触头上的ab长度不一样,因此,在两者接触过程中, 不仅有相对滚动,而且有相对滑动存在,整个接触过程称为触头的研磨过程。触 头的滚动量与滑动量之和称为研距。触头表面有滑动,可以擦除触头表面的氧化 层及脏物,减小接触电阻。触头表面有滚动可以使正常工作接触线(最终接触线) 和开始接触线(最后分开线)错开,以免电弧烧损正常工作的接触线,保证触头 接触良好。 开始接触线L最终接触线 触头研距 图14一3触头的研磨过程及研距 触头的开距、超程、初压力和终压力都是必须进行检测的重要参数。在电器 的使用和维修中常用这些参数来反映触头的工作情况及检验电器的工作状态。 触头有4种工作情况: 1.触头处于闭合状态 触头处于闭合状态时的主要任务是保证能过规定的电流,且触头温升不超过 允许值,主要问题是触头的发热及热和电动稳定性,触头的发热是由接触电阻引 起的,故应设法减小接触电阻。 触头闭合过程 触头在闭合过程中会因碰撞而产生机械振动,这个过程的主要问题是减小机 械振动,从而减小触头的磨损,避免触头熔焊 3.触头处于断开状态 触头处于断开状态时,必须有足够的开距,以保证可靠地熄灭电弧和开断电
动、静触头闭合终了时，触头间的接触压力称为终压力 F z 。它是由触头弹 簧最终压缩量来决定的。它使触头闭合时的实际接触面积增加，使闭合状态时的 接触电阻小而稳定。 6．触头的研距 一般线接触触头的动、静触头开始接触时，其接触线在 a 点处（见图 14—3）， 在触头闭合过程中，接触线逐渐移动，最后停在 b 点处接触，以导通工作电流。 由于在动触头上的 ab 和静触头上的 a’b’长度不一样，因此，在两者接触过程中， 不仅有相对滚动，而且有相对滑动存在，整个接触过程称为触头的研磨过程。触 头的滚动量与滑动量之和称为研距。触头表面有滑动，可以擦除触头表面的氧化 层及脏物，减小接触电阻。触头表面有滚动可以使正常工作接触线（最终接触线） 和开始接触线（最后分开线）错开，以免电弧烧损正常工作的接触线，保证触头 接触良好。 图 14—3 触头的研磨过程及研距 触头的开距、超程、初压力和终压力都是必须进行检测的重要参数。在电器 的使用和维修中常用这些参数来反映触头的工作情况及检验电器的工作状态。 触头有 4 种工作情况： 1．触头处于闭合状态 触头处于闭合状态时的主要任务是保证能过规定的电流，且触头温升不超过 允许值，主要问题是触头的发热及热和电动稳定性，触头的发热是由接触电阻引 起的，故应设法减小接触电阻。 2．触头闭合过程 触头在闭合过程中会因碰撞而产生机械振动，这个过程的主要问题是减小机 械振动，从而减小触头的磨损，避免触头熔焊。 3．触头处于断开状态 触头处于断开状态时，必须有足够的开距，以保证可靠地熄灭电弧和开断电
触头的开断过程 触头开断过程是触头最繁重的工作过程。当触头开断电路时,一般会在触头 间产生电弧, 这个过程的主要问题是熄灭电弧,减小由电弧而产生的触头电磨损。 第二节触头的接触电阻 、接触电阻的产生 图14-4a所示为一段完整的导体,通以电流I,用电压表测量出其AB长 度上的电压降为U,则AB段导体的电阻力 R 4接触电阻 如果将此导体截断,仍通以原来的电流,测得AB两点之间的电压降为Uc 见图3-4(b,U比U大得多,AB两点之间的电阻为 R R除含有该段导体材料的电阻R外,还有附加电阻R,即 r=R+R (14-1) 称附加电阻R。为接触电阻。动静触头接触时同样也存在接触电阻 接触电阻包括收缩电阻和表面膜电阻。 1.收缩电阻 接触处的表面无论经过多么细致的加工处理,从微观角度分析,其表面总是 凹凸不平的,它们不是整个面积接触,而是只有若干小的突起部分相接触,如图
路。 4．触头的开断过程 触头开断过程是触头最繁重的工作过程。当触头开断电路时，一般会在触头 间产生电弧， 这个过程的主要问题是熄灭电弧，减小由电弧而产生的触头电磨损。 第二节 触头的接触电阻 一、接触电阻的产生 图 14—4(a)所示为一段完整的导体，通以电流 I ，用电压表测量出其 AB 长 度上的电压降为 U ，则 AB 段导体的电阻力 I U R = 图 14—4 接触电阻 如果将此导体截断，仍通以原来的电流，测得 AB 两点之间的电压降为 Uc 见图 3－4(b)，Uc 比 U 大得多，AB 两点之间的电阻为 I U R c c = Rc 除含有该段导体材料的电阻 R 外，还有附加电阻 Rj ，即 Rc = R + Rj （14—1） 称附加电阻 R。为接触电阻。动静触头接触时同样也存在接触电阻。 接触电阻包括收缩电阻和表面膜电阻。 1．收缩电阻 接触处的表面无论经过多么细致的加工处理，从微观角度分析，其表面总是 凹凸不平的，它们不是整个面积接触，而是只有若干小的突起部分相接触，如图