任务三 电气触头的基本知识
认知1 电气触头的概念和接触电阻
一、触头的概念
电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。
二、对电气触头的基本要求
电气触头直接影响到设备和装置的工作可靠性，决定了开关电器的品质。（1）结构可靠，便于调整、维修和更换。
（2）接触电阻小且稳定，有良好的导电性能和接触性能。（3）通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值。
（4）通过短路电流时，具有足够动、热稳定性。
（5）开断规定短路电流时，触头不被灼伤，磨损尽可能小，不发生熔焊现象。三、触头的接触电阻
触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触头的接触电阻值。
正常情况下，触头间的接触压力、表面加工情况、表面氧化程度及接触情况等都会影响接触电阻值。下面分析影响接触电阻的主要因素。
1.触头间的压力
图414 不同压力作用时两触头
表面的接触情况（F2＞F1）
即使精细加工的触头表面，从微观上看也是凹凸不平的，触头接触面积的大小受施加压力大小的影响，如图414所示。在不加外力情况下，将两个触头对接放置时，触头间仅有一点a接触，如图4 14（a）所示。施加外力F1时，a点被压平形成接触面；若施加比F1更大的外力F2，则a接触面增大，
同时又将b点接触并形成新的接触面，总的接触面增大了，接触电阻就小了。故压力是影响接触电阻的重要因素。
在开关电器中，一般在触头上附加刚性弹簧，目的是增大并保持触头间的接触压力，使触头接触可靠，减小接触电阻并保持稳定。
2.触头材料及预防氧化的措施
触头一般由铜、黄铜和青铜材料制成。为防止触头表面被氧化，一般要采取镀锡、镀银和涂防腐漆和凡士林等措施加以防护。
3.不同材料的触头连接
一些电气设备，如变压器、电机等采用铜制引出端头，如果是在屋外和潮湿的场所中，就不能将铝导体用螺栓与铜端头连接。因为铜铝直接接触会形成电位差（约为1.86V），当含有溶解盐的水分渗入接触面的缝隙时，会产生电解反应，铝被强烈地电腐蚀，导致触头损坏，并可能酿成重大事故。为了避免出现这种情况，通常采用铜铝过渡接头，其结构是一端为铝，一端为铜，如图415所示。
图415 铝母线接到电器铜端头
上用的接头
（a）铜铝过渡接头；（b）铝导体用螺栓
直接与电器的铜端头连接
四、触头的热稳定和动稳定
触头在长期负荷电流下工作时，由于接触电阻的存在，触头要发热，使其温度升高，同时也向周围介质散热。当发热量等于散热量时，触头就稳定在工作温度下运行。这个温度值小于触头材料长期允许的温度。因此，触头是安全的。由于负荷电流相对于短路电流要小得多，所产生的电动力不会影响触头的正常工作。
当触头短时间内通过大电流时，如短路电流、电动机的起动电流等，所产生的热效应和电动力具有冲击特性，对触头能否正常工作造成很大威胁，可能引起触头熔焊和短时过热、触头接触压力下降等后果。因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。
认知2 电气触头的分类及其结构
一、按接触面的形式分类1.点触头
点触头是指两个触头间的接触面为点状的触头，如球面和平面接触、两个球面接触等都是点接触。这种接触形式的优点是压强较大、接触点较固定、接触电阻稳定、触头结构简单、自洁作用较强；缺点是接触面积小、不宜通过较大电流、热稳定性差。因此，这种触头通常只用在工作电流和短路电流较小的情况下，如继电器和开关电器的辅助触点等。图4 16（a）所示为点接触示意图。
2.线触头
线触头是指两个触头的接触面为线状的触头，如柱面与平面接触，或两个圆柱面间的接触等都属于线接触，图4 16（b）所示为线接触示意图。线触头的压力强度较大，在同样压力下，线触头比面接触触头的实际接触点要多。线触头在接通或断开时，触头间的运动形式是一个触头沿另一个触头的表面滑动。由于触头的压强很大，滑动时很容易把触头表面的金属氧化层破坏掉（这种效应也被称为自洁作用），从而可减小接触电阻，铜制线触头的接触电阻是平面触头的1/3～1/2。线触头的接触面积比较稳定，广泛应用于高、低压开关电器中。
图416 触点的3种接触形式
（a）点接触；（b）线接触；（c）面接触
3.面触头
面触头是指两个平面或两个曲面的接触触头，触头容量较大。在受到较大压力时，接触点数和实际接触面积仍比较小，所以，为保证触头的动稳定，减小接触电阻，就必须对触头施加更大的压力。图4 16（c）所示为面接触示意图。
二、按结构形式分类
图417所示为常见触头的结构形式。各种触头均需满足接触性能、动热稳定性、抗熔焊、耐电弧烧伤等各种要求，同时还要尽可能地便于安装、维修，降低造价。
1.固定触头
固定触头是指连接导体之间不能相对移动的触头，如母线之间，母线与电器引出端头
的连接等。图4 17（a）、（b）、（c）、（d）所示为常见的固定触头形式。
图417 触头的结构与分类
（a）、（b）螺栓连接；（c）铆接；（d）压接；（e）～（g）对接式触头；（h）、（i）刀形触头；
（j）瓣形触头；（k）指形触头；（l）豆形触头；（m）Z形触头；（n）滚动触头
1—接触指；2—载流体；3—楔形触点；4—夹紧弹簧；5—静触指；6—触头座；7—动触杆；8—Z形触指；
9—圆形导电座；10—弹簧；11—固定导电杆；12—圆形导电杆；13—滚轮；14—弹簧
固定触头按其连接方式可分为可拆卸和不可拆卸两类。
（1）可拆卸的连接。采用螺栓连接方式，以方便安装和维修。
（2）不可拆卸的连接。采用铆接或压接方式，触头连接后便不可拆卸。压接时，使用专用的压接模具，由压接工具施压成形。
固定触头的接触表面应采取适当的防腐措施，以防止外界的侵蚀，保证接触可靠、耐用。防腐的方法一般是在触头连接后，在外面涂以绝缘漆、瓷釉或凡士林油等。
2.可断触头
可断触头是在工作过程中可以分开的触头，广泛应用于高、低压开关电器中，按其结构可分为以下几种：
（1）对接式触头。如图4 17（e）～（g）所示，这种触头优点是结构简单，分断速度快；缺点是接触面不够稳定，关合时易发生触头弹跳，由于触头间无相对运动，故基本上没有自洁作用，触头容易被电弧烧伤、动热稳定性较差。因此，对接式触头只适用于1000A以下的断路器中。
（2）插入式触头。如图4 17（h）～（k）所示，其结构特点是所需接触压力较小，有自洁作用，无弹跳现象，触头磨损小，动热稳定性好。缺点是除了刀形触头外，结构复杂，分断时间长。
（3）刀形触头。如图4 17（h）、（i）所示，其结构简单，广泛用于手动操作的高、低压电器，如刀开关、隔离开关等。
（4）瓣形触头，又称插座式或梅花形触头，如图4 17（j）所示，其静触头是由多瓣独立的触指组成一个圆环，如同插座状，动触头是圆形导电杆。接通时导电杆插入插座内，由强力弹簧或弹簧钢片把触指压向导电杆，静触指与动触头间形成线接触。插座式触头接触面工作可靠，接触电阻稳定，结构复杂，断开时间较长，广泛用于少油断路器中作为主触头和灭弧触头。为了使触头具有抗电弧烧伤能力，常在外套的端部加装铜钨合金保护环，在动触头的端部镶嵌铜钨合金制成的耐弧端。
（5）指形触头。如图4 17（k）所示，它由成对的装在载流体2两侧的接触指1、楔形触头3和夹紧弹簧组成。其优点是动稳定性好，有自洁作用；缺点是不易与灭弧室配合，工作表面易被电弧烧伤。用在少油断路器中作工作触头，在一些隔离开关中也有应用。
3.滑动触头
滑动触头也叫中间触头，又称可动触头，是指在工作中被连接的导体总是保持接触，能由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头，其结构形式如图4 17（l）～（n）所示。这种触头的作用是给移动的受电器供电，如电机的滑环炭刷、行车的滑线装置、断路器的滑动触头等。
（1）豆形触头。如图4 17（l）所示，它的静触指5分上、下两层，均匀分布在上、下触头座6的圆周上，每一触指配有小弹簧作缓冲，以减少摩擦力和防止动触杆卡涩，动触杆从其中心孔通过。在较小的接触压力下，具有良好的导电能力，而且结构紧凑。缺点是通用性差。
（2）Z形滑动触头。如图4 17（m）所示，Z形触头的结构与插座式触头相近。它把Z形触指8（静触头）装在导电座里面，用弹簧10保持触指的位置，并将触指紧压在圆形导电座9和动触杆7上。触头结构简单、工作可靠，没有导电片，高度低，接触稳定。
（3）滚动式滑动触头。如图4 17（n）所示，滚动式滑动触头是在工作中，导体由一个接触面沿着另一个接触面滑动的触头。它由圆形导电杆12、成对的滚轮13、固定导电杆11以及弹簧14等组成。弹簧的作用是保持滚轮和可动导电杆以及固定导电杆的接触压力。接通和断开过程中，滚轮沿着导电杆上、下滚动。滚动式滑动触头接触面的摩擦力小，自洁作用较差。