觸頭是一切有觸點(diǎn)電器的執(zhí)行部分,這些電器就是通過在銜鐵帶動(dòng)下觸頭的動(dòng)作來接通與分?jǐn)嚯娐返摹R虼耍|頭工作的好壞也直接影響整個(gè)電路的工作性能。
1)觸頭的結(jié)構(gòu)形式和接觸方式
觸頭主要有兩種結(jié)構(gòu)形式:橋式觸頭和指形觸頭,橋式觸頭的結(jié)構(gòu)形式如圖1.8所示。觸頭的接觸方式一般有三種,點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸,如圖1.9所示。
(1)橋式觸頭的兩個(gè)觸頭串于同一個(gè)電路中,電路的通斷由兩個(gè)觸頭同時(shí)完成。橋式觸頭多為面接觸方式,允許通過很大的電流,常用于大容量的接觸器中做主觸頭用。指形觸頭多為線接觸方式,它的接觸區(qū)域是一條直線或一條窄面,允許通過的電流也比較大,常用于中等容量的接觸器中,做主觸頭用。由于指形觸頭在通斷過程中是滾動(dòng)接觸,以既可產(chǎn)生摩擦自動(dòng)消除觸頭表面的氧化膜,保證觸頭的良好接觸,又可緩沖觸頭閉合時(shí)的撞擊能量,改善觸頭的電器性能。
(2)點(diǎn)接觸方式的觸頭因允許通過的電流很小,所以只能用于電流較小的電器中,如繼電器的觸頭和接觸器的輔助觸頭就常采用這種接觸方式。
2)觸頭的接觸電阻及其減小方法
觸頭的接觸電阻包括“膜電阻”和“收縮電阻”。“膜電阻”是觸頭表面的氧化膜產(chǎn)生的電阻,“收縮電阻”是由于動(dòng)靜觸頭的接觸面不是十分光滑,閉合時(shí)使有效導(dǎo)電面積減小而增加的電阻。接觸電阻的存在,不僅會(huì)造成一定的電壓損失,而且會(huì)使觸頭發(fā)熱而溫度升高,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致觸頭熔焊而不能正常工作。
為了減小接觸電阻,可采用安裝觸頭彈簧以增加接觸壓力,在銅基觸頭上鍍銀以減小接觸電阻,在大容量電器中采用指形觸頭以自動(dòng)清除氧化膜,用無水乙醇或四氯化碳及時(shí)擦拭觸頭以清除觸頭表面塵垢等方法解決。
3)觸頭分?jǐn)鄷r(shí)電弧的產(chǎn)生及常用滅弧方法
觸頭分?jǐn)鄷r(shí),在剛出現(xiàn)斷口之際,由于兩觸頭間距離極小,其間將形成很強(qiáng)的電場,使陰極中的自由電子溢出到氣隙中并向陽極加速運(yùn)動(dòng),這稱為場致發(fā)射。場致發(fā)射的電子在前進(jìn)途中撞擊氣體原子,使之電離,分裂成為電子和正離子,這稱為撞擊電離。電離產(chǎn)生的電子在向陽極運(yùn)動(dòng)的過程中又將撞擊其他原子使其電離,電離產(chǎn)生的正離子則向陰極運(yùn)動(dòng),撞擊陰極使陰極溫度逐漸升高,從而發(fā)射出電子,這稱為熱電子發(fā)射。發(fā)射的熱電子在向陽極運(yùn)動(dòng)的過程中再參與撞擊電離。當(dāng)隙間溫度升高到一定程度后,氣體原子相互間的劇烈碰撞也會(huì)產(chǎn)生電離,這稱為熱游離。以上發(fā)射、電離和游離的結(jié)果,在觸頭間隙間產(chǎn)生大量的帶電粒子,在電場作用下,大量帶電粒子作定向運(yùn)動(dòng)形成電流,于是絕緣的氣體就變成了導(dǎo)體,致使兩個(gè)觸頭間出現(xiàn)強(qiáng)烈的火花,這就是所謂的“電弧”。可以看出,電弧的產(chǎn)生實(shí)際上是一種氣體放電現(xiàn)象。
電弧的存在不僅延遲了電路的分?jǐn)鄷r(shí)間,其高溫還易燒損觸頭和電器中的其他部件甚至引起火災(zāi)和爆炸事故,因此應(yīng)采取適當(dāng)措施迅速將其熄滅。常用的滅弧方法有以下幾種。
(1)雙斷口滅弧。雙斷口就是在一個(gè)回路中有兩個(gè)產(chǎn)生和斷開電弧的間隙。橋式雙斷口觸頭系統(tǒng)如圖1.10所示。當(dāng)觸頭分?jǐn)鄷r(shí),在左右兩個(gè)斷口處產(chǎn)生兩個(gè)彼此串聯(lián)的電弧,由于兩個(gè)電弧的電流方向相反,所以兩個(gè)電弧在回路磁場產(chǎn)生的電動(dòng)力F的作用下,向兩側(cè)方向運(yùn)動(dòng),使電弧受到拉長和冷卻,迅速熄滅。
(2)磁吹滅弧。在一個(gè)與觸頭串聯(lián)的磁吹線圈產(chǎn)生的磁場作用下,電弧受到電磁力的作用而被拉長,被吹入由固體介質(zhì)構(gòu)成的滅弧罩內(nèi),與固體介質(zhì)接觸而被冷卻熄滅,如圖1.11所示。
(3)金屬柵片滅弧。圖1.12為金屬柵片滅弧的示意圖。當(dāng)觸頭分?jǐn)鄷r(shí),產(chǎn)生的電弧在電動(dòng)力的作用下被推入一組金屬柵片中而被分割成許多串聯(lián)的短弧,此時(shí)彼此絕緣的柵片就成為短弧的電極。要維持電弧燃燒必須在電極附近有一定的電壓降,稱為臨極壓降。一對(duì)臨極壓降為12V-20V。由于電弧被分割成許多串聯(lián)的短弧后使所需的總的電壓降增大,從而使電源電壓不足以繼續(xù)維持電弧,再加上金屬柵片要吸收電弧的熱量,所以電弧將迅速熄滅。
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