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接触电阻对电器温升的影响

1 引言
我厂是生产接触器和断路器的主要厂家，二者是控制线路和输配电线路中不可缺少的电器元件，由于存在一些质量问题，往往影响它的使用寿命，从长期的使用和用户的反映中，大电流规格产品的温升升高问题比较突出。
我们知道，运行中的电器由于导体通过电流，产生电阻损耗，磁性材料在交变电场作用下产生介质损耗等原因而产生发热现象。对我厂的接触器和断路器而言，影响其发热的最主要因素则是电阻损耗，因为介质损耗在产品设计完成时就已恒定，而电阻损耗则往往因各种各样的原因而造成，如接触不良等造成损耗成倍增长。电阻损耗的增大使的导体温升过高，超过极限允许值，严重影响电器的电气性能，造成损坏，使绝缘材料的介电强度下降。进一步引起接触电阻剧增，电阻损耗也增大，温升更高，使电器烧毁，所以解决温升升高的问题对于提高其使用性能，延长寿命，减少损失有着非常重要的价值和经济意义。
2 接触电阻增大的原因及对温升的影响
当两个金属导体相接触时，在接触区域内存在着一个附加电阻，称为接触电阻。接触电阻由收缩电阻和膜电阻组成。即：
Rj=Rs+Rb (1)
Rs：收缩电阻
Rb：表面膜电阻
导体总电阻R为：R=Rl+Rj (2)
Rl—导体固有电阻
Rj—接触电阻(R1=ρ.1/s; ρ为电阻系数；1为导体长度；s为截面面积，
(3)
F—加于两导体的机械压力(N)
HB—材料的布氏硬度
—与材料变形情况有关的系数，一般情况为0.3～1，当接触面较平，弹性变形是主要的，则取小值，接触点全部是塑性变形时,=1
n—接触点数目
表面膜电阻Rb则与表面覆盖层的性质有关。
可见，通过上面的3个公式分析得出，对于一个已设计好的产品，R1是相对固定的，导体总电阻R因Rj的变化而变，而Rj又因Rs和Rb的变化而变。其Rs由公式(3)得出，一是导体材料选定，则其大小由F和n决定，在我厂所生产的电器中，往往由于这些质量问题接触电阻Rj增大，从而使的温升升高。
(1)铆接质量：焊接和铆接都要求紧密联接、牢固可靠，若有松动，则造成被联接件之间接触电阻增大，铆质量差，松动不易发现，发现了不易修理，而其影响却是十分严重的，触头的温升明显升高。曾做过试验，通过更换铆接质量合格的触关后立即解决了其温升升高的问题，平均各点温升降低了50多度。
(2)焊接质量：由于点焊具有操作方便、效率高的特点。在电器生产中最为常用，但点焊也有焊接质量不稳定，不能直观检查(我厂检验方法：人为破坏)，易造成虚焊、点焊等缺点。对于所有导电部分的焊接都要求牢固连接，并保证有一定的接触面积是有难度的，但是如果焊接不牢或焊接面积不够，则导电截面缩小(如图1所示)，在接触面附近电流线发生剧烈收缩，收缩电阻Rs急剧增大，由公式(3)得出，Rs增大，电阻损耗发热Q=I2Rt增大，增大，温升升高，此类问题大都发生在关键导电部位，如动静触头、热元件、软联接等。

图 1
曾用一台一相焊接不牢的产品做试验，试验时①～④处温升超过允许值10～50℃(如图2所示)，更换触头平均各点温升降低40多度。见表1。

图 2
(3)触头压力：接触电阻与压力的常用经验公式是：Rj=kj/(0.102F)m
式中 F—触头压力(N)
m—与接触形式有关的系数
Kj—与接触材料，表面情况、接触方式等

所以，增大触头压力F可使接触电阻Rj减少，其原因是增加接触点的有效接触面积以及有效地抑制表面膜对接触电阻的影响。前者可使收缩电阻减少，后者可使膜电阻减少，即当接触压力F增大，在接触点超过一定值时，可使触头表面气体分子层等吸附膜减少到2～3个分子层；当超过材料屈服点强度时，产生塑性形，表面膜被压碎，增大了金属的接触面，使接触电阻迅速下降，并得到较稳定的值。
(4)触头表面镀层的影响：为了降低成本，节约贵重金属。目前大多数生产厂家都把触头表面镀银改为镀锡或镀银层变薄等。但由于镀锡以后在银触头表面增加了一层锡层，使银触头失去了意义，并且，锡的电阻率(0.128)比银的电阻率(0.016)大8倍，因而表面膜电阻Rb也增大8～9倍，从而温升升高。若镀银层太薄，触头则相当于裸件，通电发热后容易氧化，氧化层电阻远远大铜的电阻，温升自然升高。由以上分析可见，接触电阻对电器温升影响很大，要使温升符合标准要求，接触电阻就必须足够小。
3 从实践和试验中得出减少接触电阻的几点措施
为了使电器温升符合标准要求，由以上分析得出几条减少接触电阻的措施，以此来提高产品质量，保证使用性能和使用寿命。
(1)保证铆接质量，不得使被联接件之间有间隙有松动现象。
(2)提高焊接质量，对导电零部件的焊接一定要焊牢焊全。如银触头的焊接，要保证能承受一定的抗拉强度，具有足够的焊接面积。
(3)严格检查触头间超行程、终压力等参数，保证各参数符合要求。
(4)减少表面薄膜电阻Rb，对触头表面的油污层，氧化层要清除干净，镀银的要保证镀银厚度。