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新型触头系统

发布于：2022-04-11 14:14:11 来自：电气工程/电气资料库 [复制转发]

当导体通电时，因电接触面产生的电阻称为接触电阻，接触电阻通常由收缩电阻（束流电阻）和表面电阻（膜电阻）两部分组成，由于接触电阻的存在，在设备搭接处将产生热损耗。

以触头接触处为例

触头在导电状态从闭合位置开始移至断开位置过程中，接触压力与实际接触面都在逐渐减少，使接触电阻逐渐增大，造成接触处温度的升高；加之电弧的高温作用，会使触头表面金属融合而导致焊接。

如果把触头与接触连接面的温升T _jd 作为触头本体的温升，把触头最高温升T _jm 与触头本体温升之差称为触头接触处的温升T _j ，并以接触电阻R _j 和电流I的乘积来表示接触压降V _j ，则接触处的温升为

T _j =T _jm -T _jd =V _j ² /8lt=I ² R _j ² /8LT

式中：T—热力学温度，取触头的平均温度。T=(Qr+Qc)/2, Qr为材料的熔点， Qc为触头本体的温度；

L---劳伦兹常数，取 2.4x10 ^-8 (V2/K2)

Rj—接触电阻（Ohm），经验公式估算Rj=K x 10-3/(0.102F) ^m

其中：F---接触压力（N）

m—接触形式，点接触0.5，线接触0.75，面接触0.8~0.9；

K—接触材料和接触面状况系数。

以中置柜梅花触头为例计算如下，1250A 30片梅花触头相对温升不高，而3150A 即使使用82片梅花触头，温升依然很高，需要通过铜排传导，加大空气对流来把温度降下来。

通过计算，理论上30片梅花触头电阻330/30=11μΩ，30片梅花触头应用于1250A断路器，一般1250A抽出式断路器每相电阻是45μΩ，梅花触头温升40.42k。

而82片梅花触头电阻 393/82=4.8μΩ，3150A抽出式断路器电阻每相小于20μΩ。由于电流大，因此每相梅花触头发热温升133k。

弹簧触指载流量大，电阻小，广泛应用于直动式三工位开关，对于中压抽出式断路器触头同样适用。

当前，为保证碳达峰、碳中和双碳目标实现，开关设备也需要行动，减少电阻，减少热损耗。变压器已经有了能耗等级产品标准，低压柜也有了相应的认证标准。如1250A 6-7个回路的低压开关柜的损耗功率小于1150W，即可认定为节能型产品，抽屉的每相电阻就要小于35μΩ。同样2500A 7-8个回路，功率损耗小于3200W，每相触头电阻要小于21μΩ。根据上面公式，触头电阻和压力对应，压力越大，电阻越小; 而压力大意外着抽屉进出触头咬合力大，抽屉操作困难，必须通过摇进机构实现。

新型弹簧触指可以实现低电阻，小插拔力的要求，电阻和弹簧线径、圈数相关，而与触头压力关系不敏感，因此新型抽屉应用弹簧触指可实现节能环保。

采用弹簧触指由于压力小，接触点多，因此触头磨损小，摇进摇出10000次。而且外径小，载流量大，抗短路能力强，触头系统电场均匀。

很多人会担心弹簧触指应用于抽出式断路器的对中问题，其实通过提高精度，定位销提前定位，完全可以保证弹簧触指+/-1mm的要求。

弹簧触指不一定都是圆形。可以针对不同应用，制成其它形状，如应用于低压框架断路器替代鸭嘴式触头的矩形触头，针对于低压抽屉的单边触头等等。

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