電氣裝置和電氣設備中的觸點

構成任何電路的各個元件的連接點稱為電觸點。

電接觸 — 允許傳輸電流的電線連接。形成電流導體的觸點稱為接觸體或正極和負極觸點，這取決於它們連接到電流源的哪一極。

“觸”字是“碰”、“觸”的意思。在由各種設備、機器、線路等組合而成的電氣系統中，需要使用數量龐大的觸點來連接它們。設備的可靠性和系統的運行在很大程度上取決於接觸連接的質量。

電接點的分類

電觸點是固定的和可移動的。固定觸點——各種類型的可拆卸和一體式，專為電線的長期連接而設計。可拆卸觸點由夾具、螺栓、螺釘等製成，一體式——通過錫焊、焊接或鉚接。動觸點分為斷續式（繼電器、按鈕、開關、接觸器等的觸點）和滑動式（集電器與電刷的觸點、開關、電位器等的觸點）。

最簡單的電接觸類型是接觸對。一種困難的觸點類型是，例如，形成雙並聯電路閉合或雙串聯閉合（後者稱為耦合）的觸點。啟動設備時切換電路的觸點稱為轉換。在開關時斷開電路的開關觸點稱為開關觸點，在開關時不斷開電路的稱為瞬態觸點。

根據形式，電觸頭分為：

• 點（頂—平面，球—平面，球—球），常用於敏感器件和開關較小負載的繼電器；

• 線性——發生在圓柱體形式的觸點和刷觸點上；

• 平面 - 在大電流開關設備中。

通常觸點附在板簧上，即所謂的觸點（由鎳銀、磷和鈹青銅製成，鋼材較少），在設備的整個使用壽命期間對其機械性能的穩定性有很高的要求，通常以數十和超過一百萬次循環計算。一組彈簧，以單獨塊的形式製成，同時切換，形成一個觸點組（或組）。

電接觸連接的性能特徵

由於接觸表面的粗糙度及其加工精度，觸點的接觸不會發生在整個表面上，而只會發生在個別點上。幾乎不管接觸類型如何，接觸元件的接觸總是發生在小面積上。

這是因為接觸元件的表面不可能完全平坦。因此，在實踐中，當接觸面相互接近時，它們首先與幾個突出的尖端（點）接觸，然後隨著壓力的增加，接觸材料發生變形，這些點變成小操場。

從一個觸點流向另一個觸點的電流線被這些觸點吸引。因此，觸點會在其連接的電路中引入一些額外的接觸電阻 Rk。

如果接觸表面覆蓋有薄膜，則 R 會增加。然而，由於隧道效應，非常薄的薄膜（高達 50 A）不會影響接觸電阻。較厚的薄膜可能會在接觸力或施加的應力下破裂。

接觸膜的電氣故障稱為燒結。如果薄膜沒有被破壞，那麼Rk主要由薄膜的電阻決定。觸點剝離後，以及觸點電路中有足夠的接觸力和電壓，其電阻主要由收縮區的電阻決定。

施加在觸點上的力越大，它們的材料越軟，接觸面的總接觸面積就越大，相應地，活性就越低 電阻 在交界處（在接觸面之間的過渡層區域）。這種有源電阻稱為瞬態電阻。

瞬態電阻 - 電觸點質量的主要參數之一，因為它表徵了接觸化合物中吸收的能量，這些能量會轉化為熱量並加熱觸點。接觸電阻會受到接觸表面的處理方式及其狀況的強烈影響。例如，鋁觸點上快速形成的氧化膜會顯著增加接觸電阻。

當電流通過觸點時，它們被加熱，並且由於過渡電阻的存在，在接觸表面觀察到最高溫度。由於接觸加熱，接觸材料的電阻以及相應的過渡電阻。

此外，接觸溫度的升高促進了其表面氧化物的形成，從而更顯著地增加了瞬態電阻。儘管隨著溫度的升高，觸點材料會有所軟化，這與接觸表面的增加有關，但通常，此過程會導致觸點損壞或它們的焊接。例如，後者對於打開的觸點非常危險，因為結果是，帶有這些觸點的設備將無法關閉電路。因此，對於不同類型的觸點，確定了長電流流過它們的最高允許溫度。

為了減少熱量，可以增加觸點金屬及其冷卻表面的質量，這將增強散熱。要降低接觸電阻，就必須增加接觸壓力，選擇合適的材料和触點類型。

例如，外部使用的開放式觸點建議採用易氧化的材料製成，或在其表面覆蓋一層防腐層。這種材料尤其包括銀，其可用於塗覆接觸表面。

銅牢不可破的觸點可以鍍錫（鍍錫表面更難氧化）。出於同樣的目的，接觸表面覆蓋有潤滑劑，例如凡士林。油浸觸點無需其他特殊措施即可很好地防止腐蝕。這用於油斷路器。

任何電氣設備的運行都包括 4 個階段——斷開狀態、短路、閉合狀態和斷開，每個階段都會影響觸點的可靠性。

在打開狀態下，外部環境作用於電接觸，結果在其表面形成薄膜。

在閉合狀態下，當觸點被壓在一起並且有電流通過時，它們會發熱並變形；在某些情況下，如果觸點過熱，可能會發生焊接。

當觸點閉合和打開時，會發生橋接或放電現象，並伴有金屬觸點的蒸發和轉移，改變其表面。此外，機械磨損也是可能的。相互碰撞和滑動而產生的接觸。

當觸點以非常小的距離彼此接近時，即使在小電源電壓下，場梯度變得如此之大以至於間隙的介電強度被擊穿並發生擊穿。如果表面有異物顆粒，尤其是含碳顆粒，那麼當它們接觸時，就會發生蒸發，為處理創造條件。

開業通常是工作中最難的部分。電觸點 根據電路參數（R、L 和 C）和打開時施加電壓的大小，會出現導致觸點磨損的現象。如果電路電壓大於電壓Upl，在觸點金屬熔化的地方，它們分離後，接觸力減小，因此接觸面積、電阻和溫度將增加。

當溫度超過金屬的熔點時，接觸面之間會形成熔化的金屬橋，逐漸拉伸，然後在最熱點處斷裂。橋破裂處的高溫促進彈射的開始。

電橋本身僅存在於電源電壓低於電弧電壓的歐姆電路中。如果電路中存在電感，則在電流中斷時由電感引起的過電壓會導致在低於電弧電流的電流和高於電弧電流的電流下出現火花 - 電弧。由於電路中幾乎總是存在電感，所以電橋在大多數情況下都伴隨著放電。電源插座上的最小火花電壓 — 270-300 V。

任何類型的觸點不僅必須在正常條件下提供連續運行而不會出現不可接受的過熱，而且還必須在短路模式下提供必要的熱阻和電動電阻。動分斷觸頭還應不被分閘時形成的電弧的高溫破壞，並在短路合閘時可靠閉合，不熔焊熔化。上述措施也有助於滿足這些要求。

金屬陶瓷觸點，它是碎銅粉與鎢或鉬和銀與鎢的混合物。

這種化合物同時具有 良好的導電性 由於使用銅或銀以及由於使用鎢或鉬而具有高熔點。

還有另一種方法可以消除現有的矛盾，即具有良好導電性的材料（銀、銅等）通常具有相對較低的熔點，而難熔材料（鎢、鉬）具有低導電性。這是使用由並聯連接的操作觸頭和起弧觸頭組成的雙觸頭系統。

工作觸點由高導電材料製成，電弧觸點由耐火材料製成。在正常模式下，當觸點閉合時，大部分電流流過工作觸點。

當電路斷電時，操作觸點首先打開，然後是電弧觸點。因此，實際上，電路被電弧觸點中斷，即使短路電流也不會造成很大的危險（對於顯著的短路電流，額外使用特殊的電弧裝置）。

當電路接通時，起弧觸點首先閉合，然後是操作觸點。因此，操作觸點實際上不會斷開或完全閉合電路。這消除了熔化和焊接的危險。

消除自發打開觸點的可能性 電動努力 當短路電流流動時，觸點系統的設計使得在這些條件下的電動力提供額外的接觸壓力，並防止在接通短路時觸點可能熔化和焊接，加速切換。

為了消除對接觸面產生顯著彈性衝擊的危險，使用特殊彈簧對觸點進行預壓......在這種情況下，可以確保高開關速度和消除可能的振動，因為彈簧是預壓的壓縮並接觸觸點後，推力不是從零開始增長，而是從某個指定值開始增長。模式，而且還需要短路模式下的熱電阻和電動電阻。

動分斷觸頭還應不被分閘時形成的電弧的高溫破壞，並在短路合閘時可靠閉合，不熔焊熔化。上述措施也有助於滿足這些要求。

由金屬陶瓷製成的觸點，它是粉碎的銅粉與鎢或與鉬和銀與鎢的混合物，特別能抵抗電弧的破壞作用。

這種化合物由於使用銅或銀而具有良好的導電性並且由於使用鎢或鉬而具有高熔點。

電氣裝置和電氣設備中觸點的基本設計

固定（剛性）牢不可破的接觸接頭的結構必須確保接觸面的可靠夾緊和最小的接觸電阻。用幾個小螺栓連接輪胎比用一個大螺栓連接輪胎更好，因為這樣可以提供更多的接觸點。連接輪胎時，接觸電阻低於使用螺栓時的接觸電阻，因為需要在輪胎上鑽孔。母線的焊接確保了高質量的接觸連接。

動斷觸頭——開關器件的基本元件……除了對所有觸頭的一般要求外，它們還必須具有抗電弧能力，在發生短路時能夠可靠地接通和斷開電路，以及承受一定次數的開關操作和停機而無機械損壞。

這種類型最簡單的觸點是平面切割觸點。接合時，活動刀片進入固定的彈簧加載鉗口之間。這種平面接觸的缺點是，由於這些表面的不規則性，接觸表面的接觸發生在幾個點上。

為了獲得線性接觸，在刀條上沖壓出半圓柱形突起，並用帶彈簧的鋼夾壓住刀條以增加壓力。斷開觸點最常用於斷路器和隔離開關。

自調心指接觸件的接觸部分做成指狀，在板中——呈板狀，在末端——呈平頂形式，在插座中——呈薄片狀（段），在刷子中 - 以彈性，薄銅或青銅板的刷子形式。

許多設計中指定的觸點部件（部分）可以在有限的範圍內改變它們相對於固定觸點的位置。提供靈活的載流連接以實現可靠的電氣連接。

斷開觸點的穩定性和所需的壓縮力通常通過板簧或螺旋彈簧來實現。

指觸頭和触頭在各種電流1000V以上的設備中用作操作觸頭和起弧觸頭，平面觸頭用作操作觸頭。端觸點用於 110 kV 及更高電壓，電流不超過 1 — 1.5 kA，作為操作和電弧觸點。電刷觸點用於各種電壓和大電流的設備中，但僅用作工作觸點，因為電弧會損壞相對較薄的電刷。