接触电阻知识大全

分享到:
点击量: 106977

  接触电阻*概述

  无论使用哪一种接触,导体接触的不连续性会产生一个附加的电阻——称为“接触电阻”。所以接触电阻可以定义为电流通过接触点时在接触处产生的电阻,一般它是收缩电阻和膜电阻之和。它比接触器自身的电阻(在没有接触面存在时)要大。这个电阻值将决定连接的质量,因为:接触电阻阻值越高,则接触电阻上的压降越大,因而接触点释放的热量将越多。如果温度上升到一定的极限,接触点就会损坏。温度越高,损坏就越快。一般要求接触电阻在10-20 mohm以下。 有的开关则要求在100-500uohm以下。有些电路对接触电阻的变化很敏感。

  接触电阻*产生原因

  接触电阻产生的原因有两个:

  第一,由于接触面的凹凸不平,金属的实际接触面减小了,这样,当电流流过导体时,使电流线在接触面附近发生了严重的收缩现象,即在接触面附近导体有效的导电截面大大缩小,因而造成电阻的增加,这个电阻称为收缩电阻。

  第二,接触面在空气中可能迅速形成一层导电性能很差的氧化膜附着于表面,也使电阻增大了,这部分电阻称为膜电阻。因此,接触电阻是由收缩电阻和膜电阻组成。

  接触电阻*组成部分

  接触电阻应由以下几部分组成

  1) 集中电阻

  电流通过实际接触面时,由于电流线收缩(或称集中)显示出来的电阻。将其称为集中电阻或收缩电阻。

  2) 膜层电阻

  由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。从接触表面状态分析;表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。故确切地说,也可把膜层电阻称为界面电阻,或表面电阻。

  3) 导体电阻

  实际测量电连接器接触件的接触电阻时,都是在接点引出端进行的,故实际测得的接触电阻还包含接触表面以外接触件和引出导线本身的导体电阻。导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性能,它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。为便于区分,将集中电阻加上膜层电阻称为真实接触电阻。而将实际测得包含有导体电阻的称为总接触电阻。

  接触电阻*原理

  触点有四种工作状态,即:闭合状态、断开过程、断开状态、闭合过程。 在理想情况下,触点闭合时其接触电阻为零;触点断开时接触电阻为无穷大;在闭合过程中接触电阻瞬时由无穷大变为零;在断开过程中接触电阻瞬时由零变为无穷大。但实际上,在闭合状态时耦合触点间有接触电阻存在,若接触电阻太大,就可能导致被控电路压降过大或不通;在断开状态时要求触点间有一定的绝缘电阻,若绝缘电阻不足就可能导致击穿放电,致使被控电路导通;在闭合过程中有触点弹跳现象,可能破坏触点的可靠闭合;在断开过程中可能产生电弧破坏触点可靠断开

  接触电阻*测量

  除用毫欧计外,也可用伏-安计法,安培-电位计法。

  在连接微弱信号电路中,设定的测试数条件对接触电阻检测结果有一定影响。因为接触表面会附有氧化层,油污或其他污染物,两接触件表面会产生膜层电阻。由于膜层为不良导体,随膜层厚度增加,接触电阻会迅速增大。膜层在高的接触压力下会机械击穿,或在高电压、大电流下会发生电击穿。但对某些小型连接器设计的接触压力很小,工作电流电压仅为mA和mV级,膜层电阻不易被击穿,接触电阻增大可能影响电信号的传输。

  接触电阻*磨损机理

  磨损机理有以下四个主要步骤:

  1. 在黏附力作用下,产生磨损微粒

  2. 这些磨损微粒在表面的微观小孔里氧化和积累

  3. 被氧化的微粒由于接触面的磨擦运动从小孔中飞出

  4. 形成一层薄的碎片,这层碎片然后转化为粉末,这种粉末起到润滑剂的作用,减少磨损的效率

  接触电阻*影响因素

  主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。

  接触电阻主要受接触件材料、接触压力、接触形式、表面状态、温度、使用电压和电流等因素影响。

  1) 接触件材料

  电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件,规定了不同的接触电阻考核指标。构成电接触的金属材料的性质直接影响接触电阻的大小,这些性质包括金属材料的电阻率ρ、布氏硬度HB、化学性能以及金属化合物的机械强度和电阻率等。材料的电阻率或硬度越大,则接触电阻也越大。

  2) 接触压力/正压力

  接触件的正压力是指彼此接触的表面产生并垂直于接触表面的力。随正压力增加,接触微点数量及面积也逐渐增加,同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。由于集中电阻逐渐减小,而使接触电阻降低。接触正压力主要取决于接触件的几何形状和材料性能。实验表明,在接触压力较小时,接触电阻上下限的差别高达10倍之多。而当压力增大后,接触电阻的分散度逐渐变小,接触电阻上下限的差别减少到1.5倍。

  3)接触形式

  接触形式不同也会影响接触电阻的大小。接触形式主要分为三种:点接触、线接触和面接触,接触压力较小时;点接触的接触电阻较低;接触压力较大时,面接触的接触电阻较低;在更大接压力时,三种接触形式的接触电阻是差不多大小的。

  这几种接触形式对接触电阻的影响是不相同的。点接触时对接触电阻的影响主要是收缩电阻大,而面接触时对接触电阻的影响则是膜电阻,线电阻介于两者之间。因而,接触电阻的大小不仅取决于收缩电阻,还有膜电阻的影响。而接触压力对接触电阻的影响是十分重要的,没有足够的压力,只靠加大接触面,并不能使接触电阻有明显的下降。增加接触压力,可以增加接触点的有效接触面积,同时,当接触点的压强超过一定值时,可以使触点的材料产生塑性变形,表面膜被压碎出现裂缝,增大了金属的接触面,使接触电阻迅速下降,因此,加大接触压力,使收缩电阻和膜电阻都减小,总的接触电阻将减小。

  4) 表面状态

  接触件表面一是由于尘埃、松香、油污等在接点表面机械附着沉积形成的较松散的表膜,这层表膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处,使接触面积缩小,接触电阻增大,且极不稳定。二是由于物理吸附及化学吸附所形成的污染膜,对金属表面主要是化学吸附,它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。故对一些高可靠性要求的产品,如航天用电连接器必须要有洁净的装配生产环境条件,完善的清洗工艺及必要的结构密封措施,使用单位必须要有良好的贮存和使用操作环境条件。

  5)温度

  温度对接触电阻也有影响,主要有二个方面的原因:一是电阻率的改变,电阻率随温度升高而增加;二是材料硬度的改变,当材料温度上升到接近软化点是,硬度将急剧下降。

  6) 使用电压

  使用电压达到一定阈值,会使接触件膜层被击穿,而使接触电阻迅速下降。但由于热效应加速了膜层附近区域的化学反应,对膜层有一定的修复作用。于是阻值呈现非线性。在阈值电压附近,电压降的微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。使接触电阻发生很大变化,不了解这种非线***,就会在测试和使用接触件时产生错误。

  7)电流

  当电流超过一定值时,接触件界面微小点处通电后产生的焦耳热作用而使金属软化或熔化,会对集中电阻产生影响,随之降低接触电阻。