城軌車輛電氣設(shè)備檢查維護(hù)之觸頭

第四單元觸頭1、工作可靠，接觸電阻要?。?、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；3、長(zhǎng)期通過(guò)額定電流時(shí)，溫升不超過(guò)規(guī)定值；4、通過(guò)短路電流時(shí)，有足夠的電動(dòng)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性；5、有足夠抵抗外界腐蝕(如氧化、化學(xué)氣體腐蝕)的能力；6、壽命長(zhǎng)。此外，還要求觸頭所用的材料要少，重量輕，價(jià)格便宜，便于制造和維護(hù)。5-1觸頭特點(diǎn)第四單元觸頭圖3－1觸頭的接觸式

（a）點(diǎn)接觸；（b）線接觸；（c）面接觸。5-3觸頭接觸面形式的選擇觸頭接觸面形式分為點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種。對(duì)于點(diǎn)、線、面三種接觸形式，它們各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合如下：a．點(diǎn)接觸點(diǎn)接觸觸頭:是指兩個(gè)導(dǎo)體只在一點(diǎn)或者很小的面積上發(fā)生接觸的觸頭(如球面對(duì)球面，球面對(duì)平面)。觸頭間是“點(diǎn)”與“點(diǎn)”的接觸。特點(diǎn)：?jiǎn)挝粔毫Υ?，接觸電阻小，散熱條件差，械強(qiáng)度較弱。用于大電流是不合適的，只適用于開斷負(fù)荷小的觸頭。

b．線接觸

線接觸:是指兩個(gè)導(dǎo)體沿著線或較窄的面積發(fā)生的接觸(如圓柱對(duì)圓柱、圓柱對(duì)平面)。特點(diǎn)：線接觸容易做到觸頭間有滑動(dòng)和滾動(dòng)，從而使觸頭的工作條件得到改善。得到廣泛的采用。常用于幾十安至幾百安電流的中等容量的電器，如接觸器、自動(dòng)開關(guān)及高壓開關(guān)電器的主觸頭。觸頭實(shí)現(xiàn)電聯(lián)接，一般采用觸頭彈簧壓緊，壓力較小，并考慮到裝配檢修的方便和工作可靠，多采用點(diǎn)接觸或線接觸的形式。c．面接觸面接觸：是指兩個(gè)導(dǎo)體有著較廣的表面發(fā)生接觸(如平面對(duì)平面)。特點(diǎn)：接觸面積和觸頭壓力均較大，接觸電阻很不穩(wěn)定。其觸頭在開閉過(guò)程中接觸面間無(wú)相對(duì)滑移，不能清除氧化膜等高電阻物質(zhì)，所以在此種觸頭面上需嵌上貴重的銀片。應(yīng)用較少，僅用于大電流，接觸壓力大的場(chǎng)合，如固定母線接觸、大容量的接觸器和斷路器的主觸頭。閘刀開關(guān)常采用面接觸的形式。第四單元觸頭5-2觸頭的分類觸頭可按以下方法分類：1．按觸頭工作情況可分為有載開閉和無(wú)載開閉。2．按開斷點(diǎn)數(shù)目可分為單斷點(diǎn)式和雙斷點(diǎn)式。3．按觸頭正常工作位置可分為常開觸頭和常閉觸頭。4．按結(jié)構(gòu)和形狀可分為指形觸頭和橋式觸頭等。5．按觸頭相互運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為滑動(dòng)式和滾動(dòng)式兩種。后者比前者的機(jī)械磨損小，傳動(dòng)力也大為減小。6．按觸頭的接觸方式可分為面接觸、線接觸和點(diǎn)接觸三種。第四單元觸頭5-4觸頭的參數(shù)

觸頭的參數(shù):觸頭的結(jié)構(gòu)尺寸、開距、超程、研距、觸頭初壓力和終壓力。

a.觸頭的結(jié)構(gòu)尺寸:主要是根據(jù)觸頭工作時(shí)的發(fā)熱條件確定，同時(shí)要考慮到它的機(jī)械強(qiáng)度與工作壽命等條件。

b.觸頭的開距

開距(或行程)：觸頭處于斷開位置時(shí)，動(dòng)靜觸頭之間的最小距離s。

開距作用：是觸頭的一個(gè)主要參數(shù)。保證在開斷正常電流時(shí)能可靠地熄弧，能使觸頭間具有足夠的絕緣能力，當(dāng)電源出現(xiàn)不正常的過(guò)電壓時(shí)不致?lián)舸?。它不僅影響觸頭與滅弧系統(tǒng)的尺寸，而且影響到電磁傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸。

注意：從減小電器的尺寸和減少觸頭閉合時(shí)振動(dòng)的觀點(diǎn)出發(fā)，在保證可靠開斷電路的原則下，觸頭開距越小越好。c.觸頭的超程

觸頭的超程:是指觸頭對(duì)完全閉合后，如果將靜觸頭移開，動(dòng)觸頭在觸頭彈簧的作用下繼續(xù)前移的距離r。

觸頭超程是用來(lái)保證在觸頭允許磨損的范圍內(nèi)仍能可靠地接觸。

注意：超程不宜取得過(guò)大，因?yàn)楫?dāng)超程大時(shí)，在一定的吸力情況下，觸頭的初壓力相應(yīng)要小些。而初壓力小，對(duì)減小觸頭振動(dòng)是不利的。

觸頭的參數(shù)

（a）斷開狀態(tài)；

（b）剛接觸時(shí)；

（c）閉合狀態(tài)。

d.觸頭初壓力

觸頭壓力：觸頭閉合后，其接觸處有一定的互壓力。

初壓力：彈簧有一預(yù)壓縮，使得動(dòng)觸頭剛與靜觸頭接觸時(shí)，就有一互壓力F0,這就是初壓力。

e.觸頭終壓力動(dòng)、靜觸頭閉合，觸頭間的接觸壓力稱為終壓力FZ。它是由觸頭彈簧最終壓縮量來(lái)決定的。它使觸頭閉合時(shí)的實(shí)際接觸面積增加，使閉合狀態(tài)時(shí)的接觸電阻小而穩(wěn)定。第四單元觸頭

接觸電阻的產(chǎn)生接觸電阻由導(dǎo)體間接觸所產(chǎn)生的附加電阻。接觸電阻包括收縮電阻和表面膜電阻5-5觸頭接觸電阻的產(chǎn)生第四單元觸頭影響接觸電阻的因素接觸壓力觸頭材料觸頭溫度觸頭表面情況電化學(xué)腐蝕5-6影響觸頭接觸電阻的因素第四單元觸頭5-7減少接觸電阻的方法增加接觸點(diǎn)數(shù)目選擇合適的材料使觸頭具有研磨過(guò)程清潔觸頭

觸頭的接觸電阻5-9減小振動(dòng)的方法減小觸頭振動(dòng)有如下幾種方法：1．使觸頭具有一定的初壓力；2．降低動(dòng)觸頭的閉合速度，以減小碰撞動(dòng)能；3．減小動(dòng)觸頭的質(zhì)量；第四單元觸頭觸頭的振動(dòng)5-8產(chǎn)生振動(dòng)的原因

觸頭在閉合過(guò)程中，觸頭間的碰撞、觸頭間的電動(dòng)斥力和銜鐵與鐵心的碰撞引起觸頭的機(jī)械振動(dòng)。觸頭振動(dòng)過(guò)程示意圖

（a）觸頭碰撞開始瞬間；（b）觸頭碰撞后瞬間；（c）觸頭振動(dòng)變化過(guò)程。

1－靜觸頭；2－動(dòng)觸頭；3－觸頭彈簧；4－動(dòng)觸頭支架；

xSD－塑性和彈性變形量；xD－彈性變形量；xm－最大振幅。接觸點(diǎn)電流線密集情況示意圖在觸頭帶電接通時(shí)，由于實(shí)際接觸的只有幾個(gè)點(diǎn)，在接觸點(diǎn)處便產(chǎn)生電流線的密集或彎曲?；兊碾娏骶€和通過(guò)反向電流的平行導(dǎo)體一樣，相互作用產(chǎn)生斥力，使觸頭趨于分離，該電動(dòng)力稱為收縮電動(dòng)力。第四單元觸頭5-10熔焊的概念觸頭的熔焊主要發(fā)生在觸頭閉合有載電路的過(guò)程中和觸頭處于閉合狀態(tài)時(shí)。由熱效應(yīng)而引起的觸頭熔接，稱為觸頭的“熔焊”。還有一種觸頭熔接現(xiàn)象，產(chǎn)生于常溫狀態(tài)，通常稱為“冷焊”。純凈的金屬接觸面在觸頭壓力作用下，由于金屬原子間化學(xué)親和力的作用，使兩個(gè)觸頭表面結(jié)合在一起，產(chǎn)生“冷焊”現(xiàn)象。第四單元觸頭5-12觸頭電磨損

觸頭的電磨損形式主要有兩種，即液橋的金屬轉(zhuǎn)移和電弧的燒損。液橋的形成和金屬轉(zhuǎn)移由于液橋的金屬轉(zhuǎn)移作用，經(jīng)過(guò)很多次的操作后，觸頭的陽(yáng)極因金屬損耗而形成凹坑，陰極則因金屬增多而形成針刺，凸出于接觸表面。電弧對(duì)觸頭的腐蝕電弧對(duì)觸頭的腐蝕十分嚴(yán)重，電弧磨損要比液橋引起的金屬轉(zhuǎn)移高出5～10倍。第四單元觸頭觸頭的磨損

5-11觸頭磨損的原因觸頭在多次接通和斷開有載電路后，它的接觸表面將逐漸產(chǎn)生磨耗和損壞，這種現(xiàn)象稱為觸頭的磨損。觸頭磨損包括機(jī)械磨損、化學(xué)磨損和電磨損。機(jī)械磨損:在觸頭閉合和打開時(shí)研磨和機(jī)械碰撞所造成的，它使得觸頭接觸面產(chǎn)生壓皺、裂痕或塑性變形和磨損?；瘜W(xué)磨損是由于周圍介質(zhì)中的腐蝕性氣體或蒸汽對(duì)觸頭材料浸蝕所造成的。機(jī)械磨損和化學(xué)磨損一般很小，約占全部磨損的10％左右。

電磨損主要發(fā)生在觸頭的閉合和開斷過(guò)程中，尤其以觸頭開斷過(guò)程中產(chǎn)生的電磨損為主。在觸頭閉合電流時(shí)產(chǎn)生的電磨損，主要是由于觸頭碰撞引起的振動(dòng)所產(chǎn)生的，在觸頭開斷電流時(shí)所產(chǎn)生的電磨損，主要是由高溫電弧造成的。第四單元觸頭5-13減小電磨損的方法減小觸頭的電磨損，提高觸頭的壽命，一般可從兩方面著手，即減小觸頭在開斷過(guò)程中的磨損和減小觸頭在閉合過(guò)程中的磨損。1．減小觸頭開斷過(guò)程中的磨損

(1)合理選擇滅弧系統(tǒng)的參數(shù)，例如磁吹的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。(2)對(duì)于交流電器(如交流接觸器)宜采用去離子?xùn)艤缁∠到y(tǒng)，利用交流電流通過(guò)自然零點(diǎn)時(shí)不再重燃而熄弧，減小觸頭的電磨損。(3)采用熄滅火花的電路，以減小觸頭的電磨損。(4)正確選用觸頭材料。2．減小觸頭閉合時(shí)的磨損觸頭閉合時(shí)的磨損主要是由于觸頭在閉合過(guò)程中的振動(dòng)所引起的,為了減小觸頭的電磨損，必須減小觸頭的機(jī)械振動(dòng)。第四單元觸頭

五、觸頭的材料

5-16金屬陶冶材料金屬陶冶材料:銀-氧化鎘、銀-氧化銅、銀-石墨，銀-鎢等等。銀-氧化鎘具有好的導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，接觸電阻低且穩(wěn)定，是一種理想的觸頭材料，廣泛用于大中型電器中銀-氧化銅抗熔焊性好，無(wú)毒，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格便宜，導(dǎo)電性好，得到廣泛應(yīng)用。銀-石墨導(dǎo)電性好，接觸電阻小。缺點(diǎn)是電磨損大。銀-鎢具有導(dǎo)電性好、熔點(diǎn)高、抗熔焊的優(yōu)點(diǎn)常用作觸頭材料。第四單元觸頭

五、觸頭的材料

5-15觸頭的合金材料合金材料：銀銅合金、銀鎢、鈀銅、鈀銥，等等。（1）銀銅合金適當(dāng)提高銅的含量，可提高合金的硬度與耐磨性。（2）銀鎢、鈀銅合金具有較高硬度和耐磨性，抗熔焊，主要用于小功