开关电器触头熔焊机理分析

《开关电器触头熔焊机理分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、开关电器触头熔焊机理分析开关电器触头熔)枕理分析低压电器(2006No9)开关电器触头熔焊机理分析米刘向军(福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350002)摘要:描述了开关电器触头熔焊的物理本质,分析了触头熔焊的影响因素,例如触头弹跳特征,触头极性,触头材料性质(包括热力学性质,力学性质和冶金学特征等),电弧能量和电弧效应等.在此基础上,提出了触头熔焊机理.关键词:开关;触头;熔焊中图分类号:TM501.3文献标识码:A文章编号:1001-5531(2006)09-0011-04AnalysisofWeldingMechanismonElectricalContacto

2、fSwitches作者:刘向军(1970一),女,副教授,博士,研究方向为电接触理论及应用,电器动态过程及控制.LIUXiang-jun(CollegeofElectricalEngineering&Automation,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:Thephysicalessenceofcontactweldingofswitchapparatuswasdescribed.Theinfluencefactorsofthecontactwelding,suchascontactbouncing,conta

3、ctpolarity,contactmaterialproperty(includingcharacteristicsofthermodynamics,mechanicsandmetallurgyetc.),arcenergyandarceffectetc.wereanalyzed.Basedonsaidfactors,theweldingmechanismofthecontactwasproposed.Keywords:switch;electricalcontact;welding0引言触头是开关电器实现电路转换的重要部件,使用过程中,触头会遇到非常复杂的情况,除了机械

4、力和摩擦力作用外,因电弧引起的烧损,熔焊和材料转移等因素,都会对触头工作性能造成严重影响.随着信息电子,自动化,汽车及航空航天技术的发展,对小型化,大功率和高可靠性继电器,开关等机电元器件的需求越来越大,对其性能指标和可靠性要求也越来越高.因触头系统体积的减小而导致的触头熔焊发生概率增大问题也日益突出.本文旨在对开关电器银基触头熔焊的影响因素进行分析,提出触头熔焊机理,为减小触头熔焊概率,提高开关电器的电寿命和可靠性提供依据.1触头熔焊的物理本质熔焊是开关电器触头失效的主要形式之一,触头闭合过程中,由于闭合时的预击穿电弧或触头弹跳过程中形成的电弧,使动,静触头接触面金基金项

5、目:福建省教育厅资助项目(JB03004)属熔融而形成熔焊.当触头的分断力大于触头的熔焊力时,所造成的熔焊可以恢复,称为可恢复的熔焊;反之,称为不可恢复的熔焊.本文主要讨论不可恢复的熔焊问题.金属无论固态还是液态,都是通过金属键使其原子牢固地结合在一起的.若两触头表面相互接触,当距离相当于触头材料的晶格参数,即0.3～0.5nm时,就能在两触头之问形成金属键,造成触头的熔焊J.实际上,触头表面不可能达到如此高的光洁度,如果没有热或力的作用,一般不会出现触头的熔焊.但是,在电弧的高温作用下,触头表面的材料软化,熔化甚至汽化,金属原子的运动大大加剧,两触头的金属原子相互扩散,并

6、形成金属键,冷却时在接触面之间形成共同的晶粒,使触头熔合在一起.2熔焊的影响因素触头抗熔焊性能的影响因素错综复杂,主要有:①弹跳特征;②触头极性;③材料性质;低压电器(2006No9)开关也器触头熔焊祝理分析④电弧能量;⑤电弧效应.2.1弹跳特征对熔焊的影响触头在接通负载电流时,可能产生两种形式的弹跳:①伴有熔桥形成的弹跳,在触头间隙形成液态的金属桥;②伴有电弧形成的熔焊,液态金属熔桥断裂后形成电弧』.伴有电弧形成的弹跳,因电弧长度很短,弹跳过程中电弧产生的热量几乎完全传输给触头,使触头表面熔化,故伴有电弧形成的弹跳对触头抗熔焊性能有决定性的影响.熔焊特性取决于弹跳时所产生

7、的电弧电压,电弧电流及电弧持续时间.某些研究者在如何解决弹跳对触头电弧侵蚀和抗熔焊性能的不良影响方面进行了许多研究工作,其中包括利用电子线路控制线圈,通过控制触头分断速度来获得良好的速度特性;利用自适应混合型互补式电磁开关新技术,将高频技术应用于传统的电磁开关中,实现触头完全无电弧通断操作』,从而降低熔焊发生的可能性.2.2触头极性对熔焊的影响在直流短弧作用下,材料从阳极转移到阴极,并在阳极和阴极的接触部位形成由阳极材料所组成的熔池.当熔池中的金属凝固后,在熔池的局部区域形成熔焊点.此时,触头的抗熔焊性主要取决于阳