城轨车辆电气设备检查维护之触头

第四单元触头1、工作可靠，接触电阻要小；2、有足够的机械强度；3、长期通过额定电流时，温升不超过规定值；4、通过短路电流时，有足够的电动稳定性与热稳定性；5、有足够抵抗外界腐蚀(如氧化、化学气体腐蚀)的能力；6、寿命长。此外，还要求触头所用的材料要少，重量轻，价格便宜，便于制造和维护。5-1触头特点第四单元触头图3－1触头的接触式

（a）点接触；（b）线接触；（c）面接触。5-3触头接触面形式的选择触头接触面形式分为点接触、线接触和面接触三种。对于点、线、面三种接触形式，它们各自的特点和适用场合如下：a．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)。触头间是“点”与“点”的接触。特点：单位压力大，接触电阻小，散热条件差，械强度较弱。用于大电流是不合适的，只适用于开断负荷小的触头。

b．线接触

线接触:是指两个导体沿着线或较窄的面积发生的接触(如圆柱对圆柱、圆柱对平面)。特点：线接触容易做到触头间有滑动和滚动，从而使触头的工作条件得到改善。得到广泛的采用。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主触头。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。c．面接触面接触：是指两个导体有着较广的表面发生接触(如平面对平面)。特点：接触面积和触头压力均较大，接触电阻很不稳定。其触头在开闭过程中接触面间无相对滑移，不能清除氧化膜等高电阻物质，所以在此种触头面上需嵌上贵重的银片。应用较少，仅用于大电流，接触压力大的场合，如固定母线接触、大容量的接触器和断路器的主触头。闸刀开关常采用面接触的形式。第四单元触头5-2触头的分类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。2．按开断点数目可分为单断点式和双断点式。3．按触头正常工作位置可分为常开触头和常闭触头。4．按结构和形状可分为指形触头和桥式触头等。5．按触头相互运动状态可分为滑动式和滚动式两种。后者比前者的机械磨损小，传动力也大为减小。6．按触头的接触方式可分为面接触、线接触和点接触三种。第四单元触头5-4触头的参数

触头的参数:触头的结构尺寸、开距、超程、研距、触头初压力和终压力。

a.触头的结构尺寸:主要是根据触头工作时的发热条件确定，同时要考虑到它的机械强度与工作寿命等条件。

b.触头的开距

开距(或行程)：触头处于断开位置时，动静触头之间的最小距离s。

开距作用：是触头的一个主要参数。保证在开断正常电流时能可靠地熄弧，能使触头间具有足够的绝缘能力，当电源出现不正常的过电压时不致击穿。它不仅影响触头与灭弧系统的尺寸，而且影响到电磁传动机构的尺寸。

注意：从减小电器的尺寸和减少触头闭合时振动的观点出发，在保证可靠开断电路的原则下，触头开距越小越好。c.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r。

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。

注意：超程不宜取得过大，因为当超程大时，在一定的吸力情况下，触头的初压力相应要小些。而初压力小，对减小触头振动是不利的。

触头的参数

（a）断开状态；

（b）刚接触时；

（c）闭合状态。

d.触头初压力

触头压力：触头闭合后，其接触处有一定的互压力。

初压力：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,这就是初压力。

e.触头终压力动、静触头闭合，触头间的接触压力称为终压力FZ。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。第四单元触头

接触电阻的产生接触电阻由导体间接触所产生的附加电阻。接触电阻包括收缩电阻和表面膜电阻5-5触头接触电阻的产生第四单元触头影响接触电阻的因素接触压力触头材料触头温度触头表面情况电化学腐蚀5-6影响触头接触电阻的因素第四单元触头5-7减少接触电阻的方法增加接触点数目选择合适的材料使触头具有研磨过程清洁触头

触头的接触电阻5-9减小振动的方法减小触头振动有如下几种方法：1．使触头具有一定的初压力；2．降低动触头的闭合速度，以减小碰撞动能；3．减小动触头的质量；第四单元触头触头的振动5-8产生振动的原因

触头在闭合过程中，触头间的碰撞、触头间的电动斥力和衔铁与铁心的碰撞引起触头的机械振动。触头振动过程示意图

（a）触头碰撞开始瞬间；（b）触头碰撞后瞬间；（c）触头振动变化过程。

1－静触头；2－动触头；3－触头弹簧；4－动触头支架；

xSD－塑性和弹性变形量；xD－弹性变形量；xm－最大振幅。接触点电流线密集情况示意图在触头带电接通时，由于实际接触的只有几个点，在接触点处便产生电流线的密集或弯曲。畸变的电流线和通过反向电流的平行导体一样，相互作用产生斥力，使触头趋于分离，该电动力称为收缩电动力。第四单元触头5-10熔焊的概念触头的熔焊主要发生在触头闭合有载电路的过程中和触头处于闭合状态时。由热效应而引起的触头熔接，称为触头的“熔焊”。还有一种触头熔接现象，产生于常温状态，通常称为“冷焊”。纯净的金属接触面在触头压力作用下，由于金属原子间化学亲和力的作用，使两个触头表面结合在一起，产生“冷焊”现象。第四单元触头5-12触头电磨损

触头的电磨损形式主要有两种，即液桥的金属转移和电弧的烧损。液桥的形成和金属转移由于液桥的金属转移作用，经过很多次的操作后，触头的阳极因金属损耗而形成凹坑，阴极则因金属增多而形成针刺，凸出于接触表面。电弧对触头的腐蚀电弧对触头的腐蚀十分严重，电弧磨损要比液桥引起的金属转移高出5～10倍。第四单元触头触头的磨损

5-11触头磨损的原因触头在多次接通和断开有载电路后，它的接触表面将逐渐产生磨耗和损坏，这种现象称为触头的磨损。触头磨损包括机械磨损、化学磨损和电磨损。机械磨损:在触头闭合和打开时研磨和机械碰撞所造成的，它使得触头接触面产生压皱、裂痕或塑性变形和磨损。化学磨损是由于周围介质中的腐蚀性气体或蒸汽对触头材料浸蚀所造成的。机械磨损和化学磨损一般很小，约占全部磨损的10％左右。

电磨损主要发生在触头的闭合和开断过程中，尤其以触头开断过程中产生的电磨损为主。在触头闭合电流时产生的电磨损，主要是由于触头碰撞引起的振动所产生的，在触头开断电流时所产生的电磨损，主要是由高温电弧造成的。第四单元触头5-13减小电磨损的方法减小触头的电磨损，提高触头的寿命，一般可从两方面着手，即减小触头在开断过程中的磨损和减小触头在闭合过程中的磨损。1．减小触头开断过程中的磨损

(1)合理选择灭弧系统的参数，例如磁吹的磁感应强度B。(2)对于交流电器(如交流接触器)宜采用去离子栅灭弧系统，利用交流电流通过自然零点时不再重燃而熄弧，减小触头的电磨损。(3)采用熄灭火花的电路，以减小触头的电磨损。(4)正确选用触头材料。2．减小触头闭合时的磨损触头闭合时的磨损主要是由于触头在闭合过程中的振动所引起的,为了减小触头的电磨损，必须减小触头的机械振动。第四单元触头

五、触头的材料

5-16金属陶冶材料金属陶冶材料:银-氧化镉、银-氧化铜、银-石墨，银-钨等等。银-氧化镉具有好的导电性与导热性，接触电阻低且稳定，是一种理想的触头材料，广泛用于大中型电器中银-氧化铜抗熔焊性好，无毒，使用寿命长，价格便宜，导电性好，得到广泛应用。银-石墨导电性好，接触电阻小。缺点是电磨损大。银-钨具有导电性好、熔点高、抗熔焊的优点常用作触头材料。第四单元触头

五、触头的材料

5-15触头的合金材料合金材料：银铜合金、银钨、钯铜、钯铱，等等。（1）银铜合金适当提高铜的含量，可提高合金的硬度与耐磨性。（2）银钨、钯铜合金具有较高硬度和耐磨性，抗熔焊，主要用于小功