母线接头两个面之间的接触界面由大量单独的点接触组成,其面积随着施加的压力增加而增加,尖端被压碎。因此,有两个主要因素影响表面的实际界面电阻。
1. 表面状况
2. 总施加压力
在高温或恶劣环境下操作时,为防止或延缓氧化的发生,在接触表面上涂敷的涂层类型也很重要。
1. 接触面状况
接头的接触面状况对其效率有重要影响。铜表面应平整、清洁,但无需抛光。通常不需要机械加工。由于效果非常好,因此不需要完美的平面接合面!在大多数情况下,只需确保接头紧密清洁即可。尤其是使用挤压铜棒的铸件、机械加工的接头。氧化物、硫化物和其他表面污染物都会对母线造成腐蚀。铜和所有其他常见金属一样,即使在常温下自由暴露于空气中,也很容易形成非常薄的表面氧化膜,铝的氧化速度也很快,其氧化物的电阻率也更高。
氧化铜电阻的负温度系数意味着接头导电率随着温度升高而升高。当然,这意味着可以在连接前不进行清洁的情况下进行接合,以确保氧化物层足够薄,在施加接触压力时接触表面会发生峰值变形,从而氧化膜破裂。
镀银或镀镍。这类镀层的使用越来越多。特别是根据美国标准制造的设备,这些设备要求在高温操作时使用镀锌。镀镍提供比银更硬的表面,因此可能更可取。这些镀层的应用成本很高,必须在最终连接过程之前进行保护,因为它们总是非常薄的涂层,因此很容易损坏。在长时间的高温循环下,这些接头的稳定性也存在一些疑问。在连接后的一段时间内,可能会产生非常高的接触电阻。因此,天然金属接头在大多数情况下是可推广的。
2. 压力对接触电阻的影响
接触电阻是压力,取决于总施加压力的接触面积。如果总施加的压力一定,接触面积是变化的,如:开关片在弹簧负载触点之间移动,总接触电阻实际上保持恒定。这可以用以下公式表示:
R=C/Pn
其中R=触点电阻
P=总触点压力
n=04和1之间的指数
C =常数
施加的总压力越大,接头阻力越低,因此对于高效接头,通常需要高压。这有一个优点,即高压有助于防止接头坏死。
使用压敏材料可以获得真实与表观接触面积的视觉表示,如下所示。尽管理论接触面积(白色正方形横截面的总面积)很大,但受连接压缩力影响的面积(由压缩力变为红色)要小得多。
随着压力的增加,接头电阻迅速下降,但超过约15N/mm2的压力,则几乎没有进一步改善。必须遵守某些预防措施,以确保接触压力不会过高,因为导体材料或其螺栓和夹具的验证应力不得超过这一点很重要.
当棒材在负载下作用下升温时,钢螺栓产生的接触压力会增加,因为棒材和钢材之间的膨胀系数存在差异。因此,必须将初始接触压力保持在这样一个水平,即在工作温度下接触压力不会过大。如果超过了排的弹性极限,则由于接合材料变形或腐蚀,当接头恢复到其冷态时,其接触压力将降低。为了避免这种情况,最好使用碟形弹簧垫圈,其弹簧额定值选择为在冷热工作条件下保持基本恒定的接触压力。这种类型的接头劣化很可能发生在软材料上,例如铝与高导电性铜相比,材料弹性极限较低。
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