接觸電阻知識大全

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  接觸電阻*概述

  無論使用哪一種接觸,導體接觸的不連續性會產生一個附加的電阻——稱為“接觸電阻”。所以接觸電阻可以定義為電流通過接觸點時在接觸處產生的電阻,一般它是收縮電阻和膜電阻之和。它比接觸器自身的電阻(在沒有接觸面存在時)要大。這個電阻值將決定連接的質量,因為:接觸電阻阻值越高,則接觸電阻上的壓降越大,因而接觸點釋放的熱量將越多。如果溫度上升到一定的極限,接觸點就會損壞。溫度越高,損壞就越快。一般要求接觸電阻在10-20 mohm以下。 有的開關則要求在100-500uohm以下。有些電路對接觸電阻的變化很敏感。

  接觸電阻*產生原因

  接觸電阻產生的原因有兩個:

  **,由于接觸面的凹凸不平,金屬的實際接觸面減小了,這樣,當電流流過導體時,使電流線在接觸面附近發生了嚴重的收縮現象,即在接觸面附近導體有效的導電截面大大縮小,因而造成電阻的增加,這個電阻稱為收縮電阻。

  第二,接觸面在空氣中可能迅速形成一層導電性能很差的氧化膜附著于表面,也使電阻增大了,這部分電阻稱為膜電阻。因此,接觸電阻是由收縮電阻和膜電阻組成。

  接觸電阻*組成部分

  接觸電阻應由以下幾部分組成

  1) 集中電阻

  電流通過實際接觸面時,由于電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。

  2) 膜層電阻

  由于接觸表面膜層及其他污染物所構成的膜層電阻。從接觸表面狀態分析;表面污染膜可分為較堅實的薄膜層和較松散的雜質污染層。故確切地說,也可把膜層電阻稱為界面電阻,或表面電阻。

  3) 導體電阻

  實際測量電連接器接觸件的接觸電阻時,都是在接點引出端進行的,故實際測得的接觸電阻還包含接觸表面以外接觸件和引出導線本身的導體電阻。導體電阻主要取決于金屬材料本身的導電性能,它與周圍環境溫度的關系可用溫度系數來表征。為便于區分,將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。

  接觸電阻*原理

  觸點有四種工作狀態,即:閉合狀態、斷開過程、斷開狀態、閉合過程。 在理想情況下,觸點閉合時其接觸電阻為零;觸點斷開時接觸電阻為無窮大;在閉合過程中接觸電阻瞬時由無窮大變為零;在斷開過程中接觸電阻瞬時由零變為無窮大。但實際上,在閉合狀態時耦合觸點間有接觸電阻存在,若接觸電阻太大,就可能導致被控電路壓降過大或不通;在斷開狀態時要求觸點間有一定的絕緣電阻,若絕緣電阻不足就可能導致擊穿放電,致使被控電路導通;在閉合過程中有觸點彈跳現象,可能破壞觸點的可靠閉合;在斷開過程中可能產生電弧破壞觸點可靠斷開

  接觸電阻*測量

  除用毫歐計外,也可用伏-安計法,安培-電位計法。

  在連接微弱信號電路中,設定的測試數條件對接觸電阻檢測結果有一定影響。因為接觸表面會附有氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會產生膜層電阻。由于膜層為**導體,隨膜層厚度增加,接觸電阻會迅速增大。膜層在高的接觸壓力下會機械擊穿,或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。

  接觸電阻*磨損機理

  磨損機理有以下四個主要步驟:

  1. 在黏附力作用下,產生磨損微粒

  2. 這些磨損微粒在表面的微觀小孔里氧化和積累

  3. 被氧化的微粒由于接觸面的磨擦運動從小孔中飛出

  4. 形成一層薄的碎片,這層碎片然后轉化為粉末,這種粉末起到潤滑劑的作用,減少磨損的效率

  接觸電阻*影響因素

  主要受接觸件材料、正壓力、表面狀態、使用電壓和電流等因素影響。

  接觸電阻主要受接觸件材料、接觸壓力、接觸形式、表面狀態、溫度、使用電壓和電流等因素影響。

  1) 接觸件材料

  電連接器技術條件對不同材質制作的同規格插配接觸件,規定了不同的接觸電阻考核指標。構成電接觸的金屬材料的性質直接影響接觸電阻的大小,這些性質包括金屬材料的電阻率ρ、布氏硬度HB、化學性能以及金屬化合物的機械強度和電阻率等。材料的電阻率或硬度越大,則接觸電阻也越大。

  2) 接觸壓力/正壓力

  接觸件的正壓力是指彼此接觸的表面產生并垂直于接觸表面的力。隨正壓力增加,接觸微點數量及面積也逐漸增加,同時接觸微點從彈性變形過渡到塑性變形。由于集中電阻逐漸減小,而使接觸電阻降低。接觸正壓力主要取決于接觸件的幾何形狀和材料性能。實驗表明,在接觸壓力較小時,接觸電阻上下限的差別高達10倍之多。而當壓力增大后,接觸電阻的分散度逐漸變小,接觸電阻上下限的差別減少到1.5倍。

  3)接觸形式

  接觸形式不同也會影響接觸電阻的大小。接觸形式主要分為三種:點接觸、線接觸和面接觸,接觸壓力較小時;點接觸的接觸電阻較低;接觸壓力較大時,面接觸的接觸電阻較低;在更大接壓力時,三種接觸形式的接觸電阻是差不多大小的。

  這幾種接觸形式對接觸電阻的影響是不相同的。點接觸時對接觸電阻的影響主要是收縮電阻大,而面接觸時對接觸電阻的影響則是膜電阻,線電阻介于兩者之間。因而,接觸電阻的大小不僅取決于收縮電阻,還有膜電阻的影響。而接觸壓力對接觸電阻的影響是十分重要的,沒有足夠的壓力,只靠加大接觸面,并不能使接觸電阻有明顯的下降。增加接觸壓力,可以增加接觸點的有效接觸面積,同時,當接觸點的壓強超過一定值時,可以使觸點的材料產生塑性變形,表面膜被壓碎出現裂縫,增大了金屬的接觸面,使接觸電阻迅速下降,因此,加大接觸壓力,使收縮電阻和膜電阻都減小,總的接觸電阻將減小。

  4) 表面狀態

  接觸件表面一是由于塵埃、松香、油污等在接點表面機械附著沉積形成的較松散的表膜,這層表膜由于帶有微粒物質極易嵌藏在接觸表面的微觀凹坑處,使接觸面積縮小,接觸電阻增大,且極不穩定。二是由于物理吸附及化學吸附所形成的污染膜,對金屬表面主要是化學吸附,它是在物理吸附后伴隨電子遷移而產生的。故對一些高可靠性要求的產品,如航天用電連接器必須要有潔凈的裝配生產環境條件,完善的清洗工藝及必要的結構密封措施,使用單位必須要有良好的貯存和使用操作環境條件。

  5)溫度

  溫度對接觸電阻也有影響,主要有二個方面的原因:一是電阻率的改變,電阻率隨溫度升高而增加;二是材料硬度的改變,當材料溫度上升到接近軟化點是,硬度將急劇下降。

  6) 使用電壓

  使用電壓達到一定閾值,會使接觸件膜層被擊穿,而使接觸電阻迅速下降。但由于熱效應加速了膜層附近區域的化學反應,對膜層有一定的修復作用。于是阻值呈現非線性。在閾值電壓附近,電壓降的微小波動會引起電流可能二十倍或幾十倍范圍內變化。使接觸電阻發生很大變化,不了解這種非線***,就會在測試和使用接觸件時產生錯誤。

  7)電流

  當電流超過一定值時,接觸件界面微小點處通電后產生的焦耳熱作用而使金屬軟化或熔化,會對集中電阻產生影響,隨之降低接觸電阻。

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