當(dāng)導(dǎo)體通電時,因電接觸面產(chǎn)生的電阻稱為接觸電阻,接觸電阻通常由收縮電阻(束流電阻)和表面電阻(膜電阻)兩部分組成,由于接觸電阻的存在,在設(shè)備搭接處將產(chǎn)生熱損耗。
以觸頭接觸處為例 觸頭在導(dǎo)電狀態(tài)從閉合位置開始移至斷開位置過程中,接觸壓力與實際接觸面都在逐漸減少,使接觸電阻逐漸增大,造成接觸處溫度的升高;加之電弧的高溫作用,會使觸頭表面金屬融合而導(dǎo)致焊接。
如果把觸頭與接觸連接面的溫升Tjd作為觸頭本體的溫升,把觸頭最高溫升Tjm與觸頭本體溫升之差稱為觸頭接觸處的溫升Tj,并以接觸電阻Rj和電流I的乘積來表示接觸壓降Vj,則接觸處的溫升為 Tj=Tjm-Tjd=Vj2/8lt=I2Rj2/8LT 式中:T—熱力學(xué)溫度,取觸頭的平均溫度。T=(Qr+Qc)/2, Qr為材料的熔點, Qc為觸頭本體的溫度; L---勞倫茲常數(shù),取 2.4x10-8(V2/K2) Rj—接觸電阻(Ohm),經(jīng)驗公式估算Rj=K x 10-3/(0.102F)m 其中:F---接觸壓力(N) m—接觸形式,點接觸0.5,線接觸0.75,面接觸0.8~0.9; K—接觸材料和接觸面狀況系數(shù)。
以中置柜梅花觸頭為例計算如下,1250A 30片梅花觸頭相對溫升不高,而3150A 即使使用82片梅花觸頭,溫升依然很高,需要通過銅排傳導(dǎo),加大空氣對流來把溫度降下來。
通過計算,理論上30片梅花觸頭電阻330/30=11μΩ,30片梅花觸頭應(yīng)用于1250A斷路器,一般1250A抽出式斷路器每相電阻是45μΩ,梅花觸頭溫升40.42k。
而82片梅花觸頭電阻 393/82=4.8μΩ,3150A抽出式斷路器電阻每相小于20μΩ。由于電流大,因此每相梅花觸頭發(fā)熱溫升133k。 彈簧觸指載流量大,電阻小,廣泛應(yīng)用于直動式三工位開關(guān),對于中壓抽出式斷路器觸頭同樣適用。
當(dāng)前,為保證碳達(dá)峰、碳中和雙碳目標(biāo)實現(xiàn),開關(guān)設(shè)備也需要行動,減少電阻,減少熱損耗。變壓器已經(jīng)有了能耗等級產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),低壓柜也有了相應(yīng)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。如1250A 6-7個回路的低壓開關(guān)柜的損耗功率小于1150W,即可認(rèn)定為節(jié)能型產(chǎn)品,抽屜的每相電阻就要小于35μΩ。同樣2500A 7-8個回路,功率損耗小于3200W,每相觸頭電阻要小于21μΩ。根據(jù)上面公式,觸頭電阻和壓力對應(yīng),壓力越大,電阻越小; 而壓力大意外著抽屜進(jìn)出觸頭咬合力大,抽屜操作困難,必須通過搖進(jìn)機構(gòu)實現(xiàn)。
新型彈簧觸指可以實現(xiàn)低電阻,小插拔力的要求,電阻和彈簧線徑、圈數(shù)相關(guān),而與觸頭壓力關(guān)系不敏感,因此新型抽屜應(yīng)用彈簧觸指可實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
采用彈簧觸指由于壓力小,接觸點多,因此觸頭磨損小,搖進(jìn)搖出10000次。而且外徑小,載流量大,抗短路能力強,觸頭系統(tǒng)電場均勻。
很多人會擔(dān)心彈簧觸指應(yīng)用于抽出式斷路器的對中問題,其實通過提高精度,定位銷提前定位,完全可以保證彈簧觸指+/-1mm的要求。
彈簧觸指不一定都是圓形。可以針對不同應(yīng)用,制成其它形狀,如應(yīng)用于低壓框架斷路器替代鴨嘴式觸頭的矩形觸頭,針對于低壓抽屜的單邊觸頭等等。