當(dāng)兩個(gè)金屬導(dǎo)體相接觸時(shí),在接觸區(qū)域內(nèi)存在著一個(gè)附加電阻,稱(chēng)為接觸電阻。接觸電阻由收縮電阻和膜電阻組成。即:
rj=rs+rb (1)
rs:收縮電阻
rb:表面膜電阻
導(dǎo)體總電阻r為:r=rl+rj (2)
rl—導(dǎo)體固有電阻
rj—接觸電阻(r1=ρ.1/s; ρ為電阻系數(shù);1為導(dǎo)體長(zhǎng)度;s為截面面積,
(3)
f—加于兩導(dǎo)體的機(jī)械壓力(n)
hb—材料的布氏硬度
—與材料變形情況有關(guān)的系數(shù),一般情況為0.3~1,當(dāng)接觸面較平,彈性變形是主要的,則取小值,接觸點(diǎn)全部是塑性變形時(shí),=1
n—接觸點(diǎn)數(shù)目
表面膜電阻rb則與表面覆蓋層的性質(zhì)有關(guān)。
可見(jiàn),通過(guò)上面的3個(gè)公式分析得出,對(duì)于一個(gè)已設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品,r1是相對(duì)固定的,導(dǎo)體總電阻r因rj的變化而變,而rj又因rs和rb的變化而變。其rs由公式(3)得出,一是導(dǎo)體材料選定,則其大小由f和n決定,在我廠所生產(chǎn)的電器中,往往由于這些質(zhì)量問(wèn)題接觸電阻rj增大,從而使的溫升升高。
(1)鉚接質(zhì)量:焊接和鉚接都要求緊密聯(lián)接、牢固可靠,若有松動(dòng),則造成被聯(lián)接件之間接觸電阻增大,鉚質(zhì)量差,松動(dòng)不易發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了不易修理,而其影響卻是十分嚴(yán)重的,觸頭的溫升明顯升高。曾做過(guò)試驗(yàn),通過(guò)更換鉚接質(zhì)量合格的觸關(guān)后立即解決了其溫升升高的問(wèn)題,平均各點(diǎn)溫升降低了50多度。
(2)焊接質(zhì)量:由于點(diǎn)焊具有操作方便、效率高的特點(diǎn)。在電器生產(chǎn)中最為常用,但點(diǎn)焊也有焊接質(zhì)量不穩(wěn)定,不能直觀檢查(我廠檢驗(yàn)方法:人為破壞),易造成虛焊、點(diǎn)焊等缺點(diǎn)。對(duì)于所有導(dǎo)電部分的焊接都要求牢固連接,并保證有一定的接觸面積是有難度的,但是如果焊接不牢或焊接面積不夠,則導(dǎo)電截面縮小(如圖1所示),在接觸面附近電流線發(fā)生劇烈收縮,收縮電阻rs急劇增大,由公式(3)得出,rs增大,電阻損耗發(fā)熱q=i2rt增大,增大,溫升升高,此類(lèi)問(wèn)題大都發(fā)生在關(guān)鍵導(dǎo)電部位,如動(dòng)靜觸頭、熱元件、軟聯(lián)接等。
圖 1
曾用一臺(tái)一相焊接不牢的產(chǎn)品做試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)①~④處溫升超過(guò)允許值10~50℃(如圖2所示),更換觸頭平均各點(diǎn)溫升降低40多度。見(jiàn)表1。
圖 2
(3)觸頭壓力:接觸電阻與壓力的常用經(jīng)驗(yàn)公式是:rj=kj/(0.102f)m
式中 f—觸頭壓力(n)
m—與接觸形式有關(guān)的系數(shù)
kj—與接觸材料,表面情況、接觸方式等
所以,增大觸頭壓力f可使接觸電阻rj減少,其原因是增加接觸點(diǎn)的有效接觸面積以及有效地抑制表面膜對(duì)接觸電阻的影響。前者可使收縮電阻減少,后者可使膜電阻減少,即當(dāng)接觸壓力f增大,在接觸點(diǎn)超過(guò)一定值時(shí),可使觸頭表面氣體分子層等吸附膜減少到2~3個(gè)分子層;當(dāng)超過(guò)材料屈服點(diǎn)強(qiáng)度時(shí),產(chǎn)生塑性形,表面膜被壓碎,增大了金屬的接觸面,使接觸電阻迅速下降,并得到較穩(wěn)定的值。
(4)觸頭表面鍍層的影響:為了降低成本,節(jié)約貴重金屬。目前大多數(shù)生產(chǎn)廠家都把觸頭表面鍍銀改為鍍錫或鍍銀層變薄等。但由于鍍錫以后在銀觸頭表面增加了一層錫層,使銀觸頭失去了意義,并且,錫的電阻率(0.128)比銀的電阻率(0.016)大8倍,因而表面膜電阻rb也增大8~9倍,從而溫升升高。若鍍銀層太薄,觸頭則相當(dāng)于裸件,通電發(fā)熱后容易氧化,氧化層電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大銅的電阻,溫升自然升高。由以上分析可見(jiàn),接觸電阻對(duì)電器溫升影響很大,要使溫升符合標(biāo)準(zhǔn)要求,接觸電阻就必須足夠小。